Etude de problèmes de routage dans les réseaux de capteurs sans fil et la logistique

Study of routing problems in wireless sensor networks and logistics

• Auteur / Autrice : Wenhua Zhao
• Direction : Haoxun Chen
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Optimisation et Sûreté des Systèmes
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Troyes
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Troyes, Aube)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Programmation heuristique

Optimisation mathématique

Logistique (gestion)

Réseaux de capteurs (technologie)

Résumé

In this thesis, several routing problems in wireless sensor networks or logistics are studied. Firstly, the routing of mobile sensors for event capture with different event occurrence frequencies at different points of interest is studied. This problem is formulated as a cyclic multiple traveling salesman problems (mTSP) with inter-visit time constraints of nodes and solved by a column generation approach. Secondly, the routing of mobile sensors or actors for data collection or event handling in a stochastic environment where data are generated or events happen randomly is studied. The problem is formulated as a probabilistic multiple TSP problem and solved by a variable neighborhood search (VNS) method. We use two methods to evaluate the change of the expected cost in the local search: analytic method and simulation based estimation method and derive some cost change formulas for the two methods. Numerical experiments demonstrate that the VNS with estimation-based cost evaluation is more efficient than the VNS with analytic cost evaluation. Finally, the routing of mobile actors for event handling in a stochastic and safety-critical environment is studied, where each event must be handled before its deadline or the handling of the event later than its deadline incurs a penalty cost. This problem is formulated as a probabilistic multiple TSP with hard deadlines or soft deadlines and solved by a VNS with estimation-based cost change evaluation. All methods proposed in this thesis are evaluated by numerical experiments

Dans cette thèse, plusieurs problèmes de routage dans les réseaux de capteurs sans fil ou la logistique sont étudiés. Premièrement, le routage de capteurs mobiles pour la capture d'événement avec différentes fréquences d'apparition des événements à différents points d'intérêt est étudié. Ce problème est formulé comme un problème de multiples voyageurs de commerce (PmVC) cyclique avec des contraintes de temps inter-visite de noeuds et résolu par une approche de génération de colonnes. Deuxièmement, le routage de capteurs ou d’acteurs mobiles pour la récolte de données ou le traitement d’événement dans un environnement stochastique est considéré. Le problème est formulé comme un PmVC probabiliste et résolu par une méthode de recherche à voisinage variable (RVV). Nous utilisons deux méthodes pour évaluer le changement du coût dans la recherche locale : méthode analytique et la méthode d'estimation basée sur la simulation et développons des formules mathématiques pour calculer ce changement. Enfin, le routage d’acteurs mobiles pour le traitement d’événement dans un environnement stochastique et critique pour la sécurité est étudié, où chaque événement doit être traité dans un délai donné ou le traitement de l'événement après le délai encourt un coût de pénalité. Ce problème est formulé comme un PmVC probabiliste avec des délais stricts ou flexibles et résolu par une méthode de RVV avec l'évaluation du changement de coût par estimation. Toutes les méthodes proposées dans cette thèse sont évaluées par des expériences numériques