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RÉSUMÉ
Cet article s’attache à décrire les réseaux de capteurs sans fil. Ces réseaux peuvent être utilisés dans de très nombreuses applications avec des attentes différentes. Quelques-uns des principaux défis les concernant sont étudiés ici, ainsi que la façon dont la recherche y répond. En effet, pour chaque défi, il existe plusieurs réponses et ces solutions sont plus ou moins performantes suivant l'environnement dans lequel les capteurs sont déployés.
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Nathalie MITTON : Chargée de recherche, responsable scientifique équipe FUN - Institut national de recherche en informatique et automatique, Lille
INTRODUCTION
Les réseaux de capteurs sans fil envahissent progressivement notre quotidien nous proposant de nouveaux services chaque jour. On les trouve dans des applications qui nous touchent de plus en plus. Tout d'abord utilisés dans la surveillance de l'environnement et des animaux, ils ont ensuite apporté leur support dans les activités de secourisme. Maintenant, ils font leur apparition dans des applications encore plus proches de nous pour améliorer notre confort.
Mais que sont-ils exactement ? Et à quoi peuvent-ils servir ? C'est ce que nous allons voir au travers de cet article. Nous verrons également quels sont les défis technologiques qu'ils invitent à relever et comment les chercheurs y répondent. Nous verrons comment ils font pour se découvrir les uns les autres, comment ils font pour communiquer et acheminer des informations de façon simple alors qu'ils sont limités en capacité de calcul, en espace mémoire et qu'ils reposent sur des batteries. Nous verrons que malgré la résolution de nombreux défis, beaucoup restent à relever.
Nous verrons enfin que les avancées de la science permettent maintenant de transformer ces petits capteurs en petits robots, c'est-à-dire que leur mobilité peut être contrôlée. Cela ouvre la voie à des applications encore plus nombreuses comme, par exemple, l'exploration de zones dangereuses telles le site d'une centrale nucléaire après une fissure dans un réacteur. Mais c'est sans compter sur les nouvelles difficultés et les défis toujours plus nombreux et plus intéressants à relever.
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- Version courante de juil. 2019 par Nathalie MITTON
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1. Réseaux de capteurs : définition et applications
1.1 Définition et exemple
Un capteur (voir figures 1 et 2) est un équipement qui permet de mesurer une grandeur physique dans l'environnement qui l'entoure telle que la température, le taux d'humidité, des vibrations et qui la transforme en une grandeur numérique capable d'être traitée informatiquement. Un capteur seul peut permettre des applications locales. Par exemple, un capteur de présence va permettre d'éclairer une lampe lors du passage d'une personne. Lorsque le capteur est équipé d'une carte réseau, il peut alors être mis en réseau, ce qui lui donne une autre dimension.
Illustrons un réseau de capteurs au travers d'une application. Imaginez un volcan dont l'activité sismique doit être surveillée étroitement . Imaginez un ensemble de capteurs sismiques qui vont être déployés sur le volcan pour en mesurer l'activité sismique comme illustré sur la figure 3. Imaginez que ces petits capteurs soient équipés d'une carte radio qui leur permet d'envoyer ces informations prélevées sur l'environnement vers une station de base, que l'on appellera, par la suite, puits (puits de données) capable d'interpréter ces valeurs.
Les capteurs sont de petits objets à faible coût (afin de pouvoir en déployer un très grand nombre) qui ont des capacités réduites en termes d'espace mémoire et de puissance de calcul. Par ailleurs, ils reposent sur des batteries et ont donc une source d'énergie limitée. Ainsi, les capteurs n'ont pas la possibilité d'envoyer directement leurs données au puits trop éloigné, ils doivent donc relayer les informations les uns des autres. Nous obtenons alors un réseau de capteurs sans fil qui doit savoir s'auto-organiser.
Les réseaux de capteurs sans fil peuvent être utilisés dans de nombreuses applications. À l'image de la surveillance d'un volcan, ils peuvent être utilisés dans toute sorte de surveillance de l'environnement (surveillance de feux de forêts avec des capteurs thermiques et d'humidité, évolution de la qualité de l'air ou de l'eau, etc.). On les rencontre également dans les...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - Harvard Sensor Network Lab – Volcano Monitoring - http://fiji.eecs.harvard.edu/Volcano (page consultée le 12 janvier 2012).
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(2) - Industrial Wireless Sensor Networks : Applications, Protocols, Standards, and Products - CRC Press to be published in (2012).
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(3) - XU (N.) - A Survey of Sensor Network Applications - IEEE Communications Magazine (2002).
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(4) - SIMPLOT-RYL (D.), HERMES – LAVOISIER - * - Réseaux de capteurs – Théorie et modélisation Eric Fleury.
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(5) - INGELREST (F.), MITTON (N.), SIMPLOT-RYL (D.) - * - . – A turnover based adaptive HELLO protocol for mobile ad hoc and sensor networks in Proceedings of the IEEE International Symposium on Modeling, Analysis, and Simulation of Computer and Telecommunication Systems (MASCOTS) (2007).
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(6) - TROEL (A.) - « Prise en compte...
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OSI : http://www.frameip.com/osi/
BlueTooth ou IEEE 802.15.1 : http://www.ieee802.org/15/pub/TG1.html
ZigBee : http://www.zigbee.org/
IEEE 802.15.4 : http://www.ieee802.org/15/pub/TG4.html
IEEE 802.11 : http://grouper.ieee.org/groups/802/11/
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