Stratégies pour améliorer la durée de vie des réseaux de capteurs sans fil

par Leila Ben Saad

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Bernard Tourancheau.

Le président du jury était Isabelle Guérin-Lassous.

Le jury était composé de Bernard Tourancheau, Isabelle Guérin-Lassous, Kun-Mean Hou, Hervé Guyennet, Patrick Thiran.

Les rapporteurs étaient Kun-Mean Hou, Hervé Guyennet.


  • Résumé

    Améliorer la durée de vie est un enjeu important qui s'impose lors du déploiement des réseaux de capteurs sans fil (RCsFs). En effet, ces réseaux sont composés par des capteurs autonomes alimentés par des batteries qu'il est difficile de recharger ou remplacer. Le challenge est donc d'assurer le fonctionnement de ces réseaux pendant plusieurs années sans aucune intervention extérieure majeure.Afin de maximiser la durée de vie des RCsFs, nous avons d'abord exploré la possibilité d'introduire plusieurs puits mobiles. Nous avons proposé deux stratégies. La première détermine les positions optimales sur un réseau de petite échelle et la deuxième, basée sur une heuristique, garantit le passage à l'échelle.Nous nous sommes ensuite intéressés aux RCsFs basés sur IPv6 qui utilisent RPL, le nouveau protocole de routage proposé par l'IETF. Nous avons étudié ce protocole, étendu ses capacités pour gérer des puits mobiles et proposé une stratégie de mobilité des puits adaptée permettant de prolonger la durée de vie du réseau.Puis, nous avons proposé une nouvelle approche qui applique le codage de Slepian-Wolf sur les adresses émises dans les RCsFs. L'idée consiste à exploiter la corrélation des adresses garantie par un schéma approprié d'allocation afin de réduire le nombre de bits d'entête transmis au puits et d'améliorer ainsi la durée de vie du réseau.Finalement, nous avons proposé une infrastructure IPv6 hybride pour bâtiments intelligents qui combine les avantages des technologies sans fil et courants porteurs en ligne afin d'améliorer la durée de vie du réseau, sa connectivité et sa robustesse à faible surcoût.

  • Titre traduit

    Strategies for network lifetime improvement in wireless sensor networks


  • Résumé

    Improving the network lifetime is a very challenging problem that needs to be taken into account during the deployment of wireless sensor networks (WSNs). Indeed, these networks are composed of many autonomous sensors with a limited energy supply provided by batteries which are usually difficult to recharge or replace. The scientific challenge is to ensure the operation of these networks for several years without major external intervention. To maximize the lifetime of WSNs, we first explored the possibility of introducing multiple mobile sinks. We proposed two mobility strategies. The first one provides the optimal placement in a network of small scale. The second one is based on an heuristic algorithm that ensures scalability.We were then interested in IPv6 based WSNs which use the new proposed routing protocol by IETF namely RPL. We studied this protocol, extended its capacity to manage mobile sinks andproposed an appropriate sinks mobility strategy that extends the network lifetime.Next, we proposed a novel approach which consists in applying Slepian-Wolf coding to emitted addresses in WSNs. The basic idea is to exploit the addresses correlation, guaranteed by an appropriate addresses allocation scheme, in order to reduce the header size of packets transmitted to the sink and thus improve the network lifetime.Finally, we proposed an hybrid IPv6 infrastructure for smart buildings which combines the wireless and power line technologies to guarantee energy efficiency and a longer network lifetime.

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