Algorithms for Realistic Wireless Sensor Networks

par Jovan Radak

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Nathalie Mitton.

Soutenue le 15-12-2011

à Lille 1 , dans le cadre de École doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Lille) .

  • Titre traduit

    Les algorithmes pour les réseaux de capteurs réalistes


  • Résumé

    Réseaux de capteurs sont des réseaux composés de petits objets répartis dans l'espace, appelés nœuds ou capteurs, qui travaillent en collaboration - échange de messages sans fil - sur la même application. Aujourd'hui, ces types des réseaux sont largement utilisés dans le suivi environnemental, industriel et les applications grand public et à des fins militaires. Dans ces travaux, nous nous attaquons à différents domaines de recherche dans les réseaux de capteurs: contrôle de topologie, la mobilité, la découverte de voisinage et d'expérimentation à grande échelle. Nous utilisons une réduction de graphe des plus proches voisins avec les données obtenues d'alimentation du nœud pour développer l'algorithme de contrôle de topologie. Cet algorithme conserve une connectivité du réseau dans les situations critiques où certains des capteurs épuisent de leurs batteries. Les paramètres de découverte de voisinage sont utilisés pour en déduire la mobilité relative des capteurs. Ensuite, ces paramètres sont adaptés avec la puissance d’ émission pour obtenir un algorithme efficace de découverte de voisinage. Les sites d'expérimentation à grands échelle sont un outil précieux pour développer et tester des algorithmes pour les réseaux de capteurs sans fil, mais ils ont aussi des défauts divers, le plus grand d'entre eux est le coût. Nous présentons une émulation de réseaux à grande échelle comme une solution. On utilise de petits réseaux avec un placement précis des capteurs qui permet la réplication de comportement ainsi émuler des réseaux à grande échelle. Les algorithmes sont testés et évalués sur le simulateur WSNet et pratiquement en utilisant la plate-forme SensLab et nœuds de capteurs WSN430.


  • Résumé

    Wireless sensor networks can be defined as networks of small spatially distributed devices, called sensor nodes, which are working cooperatively - exchanging messages wirelessly - on the same application. Today these kinds of networks are widely used in environmental monitoring, industrial and consumer applications and for military purposes. In this thesis we are tackling different areas of research in wireless sensor networks: topology control, mobility, neighborhood discovery and large scale experimentation. We are using relative neighborhood graph reduction along with power supply data obtained from the sensor node to develop topology control algorithm. This algorithm maintains connectivity of the network in critical situations when some of the sensors drain their batteries. Neighborhood discovery parameters are used to deduce relative mobility of the sensor nodes. Then these parameters are adapted with transmission range to obtain energy efficient neighborhood discovery algorithm. Large scale experimentation sites are valuable tool for developing and testing of algorithms for wireless sensor networks but they also have various deficiencies, the biggest of them is cost. We present emulation of large scale networks as a solution. It uses small networks with the specific placement of the sensor nodes which allows replicating thus emulating behavior of the large scale networks. Algorithms are tested and evaluated on the WSNet simulator and practically using the SensLab platform and WSN430 sensor nodes.


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