Réseaux de capteurs autonomes - Couche physique et architectures matérielles

La capacité d’un canal radio tel qu’étudié par Shannon en 1948 est connue et des solutions existent pour l’atteindre. La question peut alors se poser sur l’intérêt qu’il faut porter à la couche physique et à l’architecture matérielle des systèmes de communication. Cependant l’évolution des réseaux de capteurs vers l’Internet des objets crée la nécessité d’une nouvelle compréhension de ces systèmes et apporte une contrainte très forte sur la consommation énergétique.

Depuis quelques années, les premiers réseaux de capteurs sont déployés sur de grandes échelles. Si le premier réseau de capteurs date de 1969 (capteurs sismiques utilisés par l’armée américaine au Vietnam) on peut compter à l’heure actuelle près de 10 milliards d’objets communicants (pas uniquement les capteurs) et l’étendue des champs d’application laisse penser que ce nombre va croître très rapidement : villes et bâtiments intelligents, véhicules, catastrophes naturelles et secours, autonomie des personnes âgées, inventaires… La figure 1 illustre une application des réseaux de capteurs dédiée au suivi du vieillissement d’infrastructures.

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Les réseaux de capteurs sans fil permettent de collecter des données, de les traiter localement ou de les transmettre à des centres qui les géreront. Mais les contraintes des communications diffèrent de ce que l’on a fait jusqu’à maintenant :

• la durée de vie des nœuds doit être grande pour assurer une durée de vie du réseau suffisamment longue (années, décennies) sans pour autant devoir changer les piles ;

• la densification des réseaux nécessite une grande robustesse, en particulier aux interférences dont la densité de probabilité n’a pas nécessairement la classique allure gaussienne.