Auto-organisation des réseaux sans-fil multi-sauts dans les villes intelligentes

par Tony Ducrocq

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Nathalie Mitton et de Michaël Hauspie.

Soutenue le 15-11-2013

à Lille 1 , dans le cadre de École doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Lille) , en partenariat avec Laboratoire d'informatique fondamentale de Lille (LIFL) (laboratoire) .


  • Résumé

    Les villes actuelles sont de plus en plus connectées. Les compteurs sont relevés sans-fil et à distance. Les luminaires des villes communiquent pour économiser l’énergie tandis que les engins de ramassage communiquent avec les poubelles pour planifier les tournées. Ces réseaux sont sans infrastructure et les nœuds capteurs puisent leur énergie dans une batterie limitée.Dans cette thèse j'analyse les problématiques des réseaux sans-fil muti-sauts dans les villes intelligentes. J’étudie dans un premier temps l’importance et l’impact de la topologie sur les performances réseau. Plus précisément, au travers de simulations et d’études expérimentales, je démontre que le placement des nœuds impacte les performances des algorithmes de routage géographique. Je propose ensuite une famille d’algorithmes de clustering pour réseaux de capteurs sans-fil reposant sur l’hypothèse qu’un chef de cluster consomme plus d’énergie que les autres nœuds. L’idée principale de ces algorithmes est que le rôle de cluster-head doit être attribué en fonction du niveau d’énergie des nœuds et de leur voisinage. Ces algorithmes ont été testés grâce à des simulations sur des topologies de villes réalistes avec des paramètres de simulation tirés du monde réel. Enfin, je propose un algorithme de routage pour les villes intelligentes ayant pour base deux techniques de routage. Il repose sur l'hypothèse que seulement une partie des nœuds dispose de l'information de sa position. Je montre qu’il est possible d’obtenir des performances proches des algorithmes de routage géographique, même sous cette hypothèse.

  • Titre traduit

    Self-organisation of multi-hop wireless networks in smart cities


  • Résumé

    In recent years, cities have become more and more connected. Readings of the electricity usage are being performed wirelessly. In order to reduce the energy consumption, lampposts became intelligent, while the garbage trucks communicate with dust bins in order to plan the garbage collection tours. These networks often lack the infrastructure and sensor nodes rely on a battery with a limited capacity. In this thesis, I analyze the issues of multi-hop wireless networks in smart cities. First, I study the significance and impact of network topologies on network performance. More precisely, through simulations and an experimental study, I show that the placement of nodes impacts the performance of geographic routing algorithms. Then, I propose a set of clustering algorithms for wireless sensor networks that optimize the lifetime of the network. The key hypothesis is that a cluster-head is consuming more energy than a regular node. This set of algorithms, named BLAC, creates multi-hop clusters in which each cluster-head is the root of a tree. The main idea is that the role of each cluster-head should be assigned regarding the remaining energy of nodes and their neighborhood. These algorithms have been tested through simulations based on realistic city topologies with simulation parameters resembling the real world.In the end, I propose a routing algorithm for large scale smart cities that combines two geographic routing techniques. It relies on the hypothesis that only a fraction of nodes in the network are aware of their positions. I show that it is possible to achieve the performance close to classical routing algorithms, even under this hypothesis.


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