Evaluation des performances à travers la simulation

Evaluation des performances à travers la simulation

Réseaux ad hoc

Un réseau mobile ad Hoc, appelé généralement MANET (Mobile Ad hoc NETwork), consiste en une grande population, relativement dense, d’unités mobiles qui se déplacent dans un territoire quelconque et dont le seul moyen de communication est l’utilisation des interfaces sans-fil, sans l’aide d’une infrastructure préexistante ou administration centralisée. Les réseaux ad hoc sont idéaux pour les applications caractérisées par une absence d’une infrastructure préexistante, telles que les applications militaires et les autres applications de tactique comme les opérations de secours (incendies, tremblement de terre, etc.) et les missions d’exploration. Un réseau ad hoc peut être modélisé par un graphe Gt = (Vt, Et) où Vt représente l’ensemble des nœuds (les unités ou les hôtes mobiles) du réseau et Et modélise l’ensemble des connexions qui existent entre ces nœuds. Si e = (u, v) appartient à Et, cela signifie que les nœuds u et v sont en mesure de communiquer directement à l’instant t

Réseaux de capteurs sans fil

Les réseaux de capteurs sont des systèmes qui regroupent plusieurs capteurs capables de sonder l’environnement dans lequel ils se trouvent et remonter l’information vers certains nœuds (Sink) déployés qui sont en mesure de relayer l’information à grande échelle afin de couvrir une zone cible. Cette zone peut être géographique ou délimitée par un système plus ou moins étendu [5]. Les réseaux de capteurs utilisent un grand nombre de dispositifs très petits, nommés ″nœuds capteurs″, pour former un réseau sans infrastructure établie. Dans ces réseaux, chaque nœud est capable de détecter son environnement et de traiter l’information au niveau local ou de l’envoyer à un ou plusieurs points de collecte à l’aide d’une connexion sans fil [6].

Architecture logicielle

L’un des systèmes d’exploitation les plus connus dans le domaine des RCSFs est « TinyOS ». C’est un système d’exploitation open-source. TinyOS respecte une architecture basée sur une association de composants, réduisant la taille du code nécessaire à sa mise en place. Cela s’inscrit dans le respect des contraintes de mémoires qu’observent les réseaux de capteurs. Pour autant, la bibliothèque de composant de TinyOS est particulièrement complète puisqu’on y retrouve des protocoles réseaux, des pilotes de capteurs et des outils d’acquisition de données. L’ensemble de ces composants peuvent être utilisés tels quels, ils peuvent aussi être adaptés à une application précise. En s’appuyant sur un fonctionnement événementiel, TinyOS propose à l’utilisateur une gestion très précise de la consommation du capteur et permet de mieux s’adapter à la nature aléatoire de la communication sans fil entre interfaces physiques.

Architecture d’un RCSF

Un RCSF consiste en un ensemble de nœuds capteurs variant de quelques dizaines d’éléments à plusieurs milliers, placés de manière plus au moins aléatoire dans une zone géographique appelée zone de captage, ou zone d’intérêt, afin de surveiller un phénomène physique et de récolter leurs données d’une manière autonome. Les nœuds capteurs utilisent une communication sans fil pour acheminer les données captées vers un nœud collecteur appelé nœud puits ou Sink en anglais. Le puits transmet ensuite ces données par internet ou par satellite à l’ordinateur central «gestionnaire de tâches» afin de les analyser et prendre des décisions. Ainsi l’utilisateur peut adresser des requêtes aux autres nœuds du réseau, précisant le type de données requises, puis récolter les données environnementales captées par le biais du nœud puits. En plus des nœuds capteurs, le modèle peut introduire les super-nœuds appelés des passerelles (Gateway). Ces derniers possèdent une source d’énergie importante et des capacités de traitement et de stockage plus élevées comparativement aux nœuds capteurs [16]. Ils peuvent ainsi être utilisés pour exécuter des tâches plus complexes comme la fusion des données issues des capteurs d’une même zone. Dans le cas le plus simple, les nœuds capteurs seront dans le voisinage direct du puits. Cependant, dans le cas d’un réseau à grande échelle, ils ne sont pas tous dans le voisinage du puits et les données seront acheminées du nœud source vers le puits en transitant par plusieurs nœuds, selon un mode de communication multi-sauts.

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Table des matières

Remerciements
Glossaire
Table des matières
Liste des figures
Introduction générale
Chapitre I Généralités sur les réseaux de capteurs sans fil
I.1 Introduction
I.2 Réseaux ad hoc
I.2.1 Description générale
I.2.2 Les problèmes du réseau Ad hoc
I.3 Réseaux de capteurs sans fil
I.3.1 Définition
I.3.2 Caractéristiques des RCSFs
I.3.3 Architecture d’un capteur
I.3.3.1 Architecture matérielle
I.3.3.2 Architecture logicielle
I.3.4 Architecture d’un RCSF
I.4 Comparaison entre les RCSFs et les réseaux ad hoc
I.5 La communication dans les RCSF
I.5.1 Pile protocolaire
I.5.1.1 Aspects de la couche Physique
I.5.1.2 Aspects de la couche MAC
I.5.1.3 Aspects de la couche réseau
I.5.1.4 Aspects de la couche de transport
I.5.1.5 Aspects de la couche application
I.5.2 Plan de gestion
I.6 Consommation et conservation d’énergie dans les RCSF
I.7 Applications des RCSFs
I.7.1 Applications militaires
I.7.2 Applications à la sécurité
I.7.3 Applications environnementales
I.7.4 Applications médicales
I.7.5 Applications commerciales
I.8 Facteurs et contraintes des RCSFs
I.8.1 Contraintes conceptuelles
I.8.2 Contraintes matérielles
I.9 Conclusion
Chapitre II Routage dans les réseaux de capteurs sans fil
II.1 Introduction
II.2 Les critères de conception d’un protocole de routage dans les RCSFs
II.2.1 Déploiement des nœuds
II.2.2 Consommation d’énergie
II.2.3 Modèle de délivrance des données
II.2.4 Hétérogénéité Nœud/Lien
II.2.5 Tolérance aux pannes
II.2.6 Scalabilité
II.2.7 Dynamicité du réseau
II.2.8 Media de transmission
II.2.9 Connectivité
II.2.10 Couverture
II.2.11 Agrégation des données
II.2.12 Qualité de service
II.2.13 Capacité de communication
II.3 Les approches de routage dans les réseaux de capteurs
II.3.1 Classification selon la structure du réseau
II.3.1.1 Les protocoles à topologie plate
II.3.1.2 Les protocoles géographiques
II.3.1.3 Les protocoles hiérarchiques
II.3.1.4 Les protocoles considérant les qualités de services
II.4 Métriques communes utilisées pour mesurer l’efficacité des protocoles de routage
II.4.1 Le nombre de sauts
II.4.2 Le temps de traverser un saut
II.4.3 La différence en temps d’arrivée de deux paquets par saut
II.4.4 La notion du coût
II.4.5 La notion de puissance
II.4.6 La notion de coût-puissance
II.4.7 Le temps du premier nœud à mourir
II.4.8 Le temps du dernier nœud à mourir
II.5 Conclusion
Chapitre III Routage hiérarchique dans les RCSFs
III.1 Introduction
III.2 Approches dérivées des protocoles hiérarchiques
III.3 Caractéristiques d’un protocole hiérarchique
III.3.1 L’algorithme de clustering utilisé
III.3.2 La réélection des CHs
III.3.3 La nature des clusters générés
III.3.4 La communication intra-cluster
III.3.5 La communication inter-cluster
III.3.6 Le niveau d’agrégation de données
III.4 Exemples des protocoles de routage hiérarchique
III.4.1 Le protocole de routage LEACH
III.4.1.1 Architecture de communication de LEACH
III.4.1.2 Principe de fonctionnement de LEACH
III.4.1.3 Avantages et inconvénients de LEACH
III.4.2 Le protocole de routage LEACH-C
III.4.3 Le protocole de routage PEGASIS
III.4.3.1 La construction des chaînes
III.4.3.2 Déroulement de l’algorithme
III.4.3.3 Avantages et inconvénients du protocole PEGASIS
III.5 Conclusion
Chapitre VI Evaluation des performances à travers la simulation
VI.1 Introduction
VI.2 Environnement de travail
VI.2.1 Les outils de simulation
VI.2.2 Présentation de simulateur NS2
VI.2.3 Modèle radio
VI.2.4 Paramètres de simulation
VI.3 Evaluation des performances
VI.3.1 La consommation d’énergie
VI.3.2 La durée de vie du réseau
VI.4 Conclusion
Conclusion générale
Références Bibliographiques