Diffusion et couverture basées sur le clustering dans les réseaux de capteurs : application à la domotique

Broadcast and coverage based on clustering in wireless sensor networks : application to home automation

• Auteur / Autrice : Mohamed Lehsaini
• Direction : Hervé Guyennet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Besançon
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Franche-comté. UFR des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réseaux de capteurs (technologie)

Domotique

Résumé

Au cours de ces dernières années, la technologie des réseaux sans fil n'a cessé de croître grâce aux développements technologiques dans divers domaines liés à la micro-électronique et à l'informatique. La mise en réseaux des capteurs sans fil permet d'étendre la couverture de la zone et la diffusion pour couvrir un territoire plus important, obtenir des résultats plus rapidement, plus fiables et permettre la tolérance aux fautes. Au niveau de la diffusion, nous avons proposé un algorithme pour la diffusion dans un environnement réaliste basé sur l'approche MPR (Multi Points Relais) puis un algorithme d'auto-organisation appelé CSOS basé sur le concept de clustering. Ce dernier permet d'organiser les capteurs en 2-clusters homogènes en taille et de confier aux cluster-heads la responsabilité de communiquer et de transmettre les données collectées par les capteurs à la station de base. L'élection des cluster-heads se fait périodiquement selon leur poids qui est fonction de leur capacité à supporter cette tâche. Le poids d'un noeud est calculé grâce aux métriques suivantes: k-densité, énergie restante et mobilité. Nous avons impliqué ces facteurs dans le calcul des poids des capteurs afin de générer des clusters stables. Au niveau de la couverture de zone, nous avons proposé un algorithme pour assurer la couverture totale de la zone d'intérêt à des degrés différents. Ce protocole se base sur le même concept que CSOS mais il implique plus de capteurs actifs pour la couverture de zone. En effet, le nombre de capteurs actifs augmente en fonction du degré de couverture de zone appelé k-couverture ou couverture multiple. Pour tester les performances de nos contributions, nous avons réalisé plusieurs simulations et nous avons comparé 1es résultats obtenus relativement aux résultats d'autres protocoles. Afin de tester notre protocole de couverture de zone nous avons développé une application de surveillance dans un parc d'une maison de retraite pour les personnes dépendantes.

Recently, the technology of wireless networks bas grown steadily through to technological developments in various areas related to microelectronics and computer science. The networking of wireless sensors enables to extend the coverage of the area and the broadcast to cover an important area, obtain rapidly reliable results and allow fault tolerance. In terms of broadcast, we proposed an algorithm for diffusion in a realistic approach based on the MPR (Multi Point Relay), then an algorithm of self-organization called CSOS based on the concept of clustering. The latter enables to organize the sensors in homogeneous 2-clusters and entrust to the cluster-heads the responsibility to communicate and transmit data collected by the sensors to the base station. The election of cluster-heads is performed periodically according to their weight depends on their ability to support this task. The node's weight is calculated using the- following metrics: k-density, remaining energy and mobility. We have implicated these factors in calculating the weight sensors in order to generate stable clusters. In terms of coverage area, we proposed an algorithm to ensure the total coverage of the interest area to varying degrees. This protocol is based on the same concept as CSOS but it involves more active sensors for the coverage area. Indeed, the number of active sensors increases according to the degree of coverage area known as k-coverage or coverage multiple. To test the performance of our contributions, we have carried out several simulations; we compared the results with respect to results of other protocols. Moreover to evaluate our protocol coverage area, we developed a monitoring application in a ark of a retirement home for disabled persons.