Etude et optimisation des protocoles de réseaux de capteurs sans fil

par Hafedh Zayani

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Kamel Barkaoui.

Soutenue en 2009

à Paris, CNAM en cotutelle avec l'Ecole nationale d'ingénieurs de Tunis .


  • Résumé

    This dissertation deals with a proposition of new efficient energy protocols for wireless sensor networks (WSN) which are characterized by a low traffic, a high latency and a limited and non renewable energy. To do so, several works dealing with communication architecture, routing protocols and medium access control (MAC) protocols for Ad hoc networks and WSN were firstly analyzed. This, allowed us to propose a new MAC (ECo-MAC) and routing protocols that benefit from the low traffic feature of the majority of WSN applications enabling thus the saving of energy and an increase of the network lifetime. These protocols are used to create two cross-layered models for the two nodes sensor and base station (BS). To evaluate our proposition, we have used these models in the Optimized Network Engineering Tool (OPNET) simulator. The obtained results, under different network configurations, show important gains in terms of energy saving and latency, compared to works based on the S-MAC protocol. In a second step, we build a sensor and a BS models according to the timed automata formalism and using UPPAAL model checker tool we check the correctness of the new ECo-MAC protocol behaviour and the time slot duration in the worst case. Finally, from a discrete time Markov chains (DTMCs) modelling, we provide, by using probabilistic symbolic model checker (PRISM) tool, a formal justification of our adoption for some parameters values of the backoff procedure of our ECo-MAC protocol.


  • Résumé

    Les travaux présentés dans cette thèse portent sur la mise en place de nouveaux protocoles économiseurs d’énergie pour les réseaux de capteurs sans fil (RCSF). Suite à une analyse approfondie des principaux travaux de recherches sur ce sujet, nous avons proposé de nouveaux protocoles multicouches de routage et de contrôle d’accès au medium (ECo-MAC) permettant d’augmenter de manière significative la durée de vie des ces réseaux. Après la conception de deux modèles génériques de nœuds : « capteur » et « station de base », nous évaluons sous le simulateur OPNET les performances de ces nouvelles propositions. Une analyse comparative avec des travaux de référence, a montré pour différentes configurations de réseaux, l’efficacité de nos propositions en termes de gains énergétiques et de latence de bout en bout. Dans une seconde étape, après description des activités des nœuds du réseau par des automates temporisés, nous avons, à l’aide de l’outil UPPAAL, vérifié le comportement du protocole MAC et justifié formellement les valeurs adoptés en phase de simulation de certains paramètres, en particulier la durée d’un time slot. Dans une dernière étape, partant d’une modélisation de la procédure backoff de notre protocole ECo-MAC basée sur les chaînes de Markov à temps discret, et à l’aide de l’environnement de vérification probabiliste PRISM, nous justifions les choix que nous avons retenus pour les valeurs de certains paramètres intégrés dans cette procédure.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (174 p.)

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Conservatoire national des arts et métiers (Paris). Bibliothèque Centrale.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : Th A 653
  • Bibliothèque : Conservatoire national des arts et métiers (Paris). Bibliothèque Centrale.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th A 653 double
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.