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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 : Docteur - Directrice de recherche, responsable scientifique équipe Inria FUN
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 et de surveillance de structure. Maintenant, ils font leur apparition dans des applications encore plus proches de nous pour améliorer notre confort, comme lorsqu’ils nous guident vers des places de parking disponibles ou nous informent sur la qualité de l’air.
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 apportent 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 bien que plusieurs solutions aient été apportées, il reste encore beaucoup de défis 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 des applications d’exploration de zone dangereuse tel le site d’une centrale nucléaire après une fissure dans un réacteur. Mais cela vient également avec de nouvelles difficultés et des défis toujours plus nombreux et plus intéressants à relever.
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- Version archivée 1 de sept. 2012 par Nathalie MITTON
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3. Découvrir le réseau
La découverte de voisinage est un mécanisme qui permet à chaque capteur d'établir la liste des autres capteurs à portée radio (ses voisins). Cette étape est très importante dans la vie d'un réseau puisque la plupart des algorithmes de niveau supérieur (routage, ordonnancement, etc.) reposent sur les tables de voisinage construites par ces algorithmes.
La découverte de voisinage se fait traditionnellement au travers de l'envoi périodique d'un message HELLO. Sur réception d'un tel message envoyé par le capteur v, le capteur u apprend l'existence de v en tant que son voisin et l'inscrit dans sa table de voisinage, ou met à jour l'entrée correspondante si v y apparaît déjà. Lorsqu'aucun message de v n'est reçu par u au bout d'un certain temps (généralement égal à 3 fois la période d'envoi des messages HELLO), u efface v de la liste de ses voisins. C’est ce protocole simple qui est généralement implémenté aujourd’hui avec une période transmission égale à 2 s et donc une période de rafraîchissement égale à 6 s. En général, la table de voisinage est cependant limitée à 10 entrées pour des raisons d’occupation mémoire mais, à l’heure actuelle, les réseaux déployés étant peu denses, cette limite est amplement suffisante. En cas de densité plus forte, un filtrage est effectué pour maintenir seulement les voisins dont le signal radio est le plus puissant.
Ce protocole est simple et efficace. Il est très adapté à des situations où les capteurs sont statiques ou bougent peu.
Cependant, lorsque le réseau est plus dynamique, les verrous consistent en l'adaptation des fréquences d'envoi et de rafraîchissement de la table afin d'avoir des tables à jour, même en cas de mobilité des capteurs, sans saturation des ressources. Les fréquences d'envoi de ces messages et celle, de rafraîchissement de la table de voisinage doivent s'adapter à leur environnement car envoyer trop de messages pourrait saturer inutilement la bande passante et consommer inutilement...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - Harvard Sensor Network Lab - Volcano Monitoring. - http://fiji.eecs.harvard.edu/Volcano.
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(2) - KIM (S.), CULLER (D.), DEMMEL (J.) - Structural Health Monitoring of the Golden Gate Bridge Using Wireless Sensor Networks. - Berkeley EECS https://www2.eecs.berkeley.edu/bears/2004/STARS/kim-structural.pdf.
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(3) - * - Industrial Wireless Sensor Networks : Applications, Protocols, Standards, and Products, to be published in CRC Press (2012).
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(4) - XU (N.) - A Survey of Sensor Network Applications. - IEEE Communications Magazine (2002).
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(5) - AMMARI (H.M.), GOMES (N.), JACQUES (M.), MAXIM (B.), YOON (D.) - A Survey of Sensor Network Applications and Architectural Components. - Adhoc & Sensor Wireless Networks, Vol. 25 Issue 1/2, p 1-44. 44 p (2015).
-
(6) - SIMPLOT-RYL...
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ANNEXES
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HAUT DE PAGE
CISIA juin 2000 Le Bayésien (version pour Windows Vista), [Logiciel] CISIA 1 avenue Herbillon, 94160 Saint-Mandé, France.
HAUT DE PAGE3 Sites Internet Acteurs industriels
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http://www.fireflies-rtls.com/
ABB : abb.com
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