Optimisation de la consommation des noeuds de réseaux de capteurs sans fil

par Aurélien Buhrig

Thèse de doctorat en Micro et nano-électronique

Sous la direction de Marc Renaudin et de Laurent Fesquet.

Soutenue en 2008

à Grenoble INPG .

mots clés

• Processeur , Adaptation dynamique en tension (DVS) , Thèses et écrits académiques
• Réseaux de capteurs sans fils – Consommation électrique , Thèses et écrits académiques
• Systèmes de communication sans fil
• Alimentations (électricité)
• Circuits asynchrones

Résumé

Les réseaux de capteurs sans fil posent de nombreux défis de conception. Ils doivent en particulier capter les informations provenant de l’environnement, traiter les données acquises, recevoir et retransmettre celles-ci avec une durée de vie devant atteindre plusieurs dizaines d’années selon les applications, sans intervention extérieure. Il est donc nécessaire d’optimiser la consommation d’énergie à tous les niveaux. Ce travail propose de réduire la consommation d’énergie de la partie numérique d’un nœud de réseau grâce à l’utilisation de la logique asynchrone et de communications synchrones entre le logiciel le matériel. Par ailleurs, il est important de gérer dynamiquement la consommation en adaptant dynamiquement les tensions d’alimentation. Cet aspect est traité à l’échelle du système complet, au niveau matériel, grâce à la spécification d’un coprocesseur dédié, au niveau algorithmique et logiciel temps-réel ainsi qu’au niveau des interfaces de communication.

Titre traduit

Optimization of the energy consumption in wireless sensor network nodes

Résumé

Wireless sensor networks pose many design challenges. They must collect information coming from the environment, treat gathered data, receive and forward it with a lifetime that must reach tens of years depending on the applications without any external intervention. It is thus necessary to optimize the energy consumption at every design level. This work proposes to reduce the energy consumption of the digital part of a network node thanks to the use of asynchronous logic and synchronous communications between software and hardware. In addition, it is important to dynamically manage consumption by scaling the supply voltages. This aspect is treated on the whole system, at the material level, thanks to the specification of a dedicated coprocessor, at the algorithmic level and real-time software, and at the communication interfaces between the software and the hardware.