Contributions à l'amélioration des performances des réseaux de capteurs sans fil à base d'IR-UWB

Abstract

Les domaines d'application des réseaux connaissent une expansion continue. Cette expansion a donné naissance à de nouvelles générations de réseaux à divers usages. Les réseaux de capteurs sans fil (RCSFs) font partie de ce type de réseaux émergents, mais avec des propriétés et des contraintes spécifiques par rapport aux architectures des réseaux classiques. Ils offrent des applications très variées et couvrent plusieurs domaines à caractère scientifique. Les capteurs employés dans ce type de réseaux se présentent sous forme de petits équipements électroniques et sont souvent déployés à grand nombre et durant de longues périodes. Et vu leurs ressources énergétiques limitées, les travaux de recherche dans ce type de réseaux consacre une grande partie à la conception et le développement de protocoles de communication fiables et efficaces en termes d'énergie consommée. La technologie Ultra Large Bande (UWB) a suscité un intérêt remarquable des chercheurs dans le domaine des communications sans fil. Cela est dû à ses nombreux atouts liés à la nature des ondes transmises, et aux larges possibilités offertes en termes de débit. Actuellement, la technologie radio impulsionnelle ultra large bande (IR-UWB) constitue une solution très pertinente et prometteuse pour les RCSFs. Ceci est motivé en premier lieu par: sa faible consommation d'énergie, qui constitue l'une des contraintes majeures pour ce type de réseaux. En deuxième lieu, par sa nature impulsionnelle qui la rend robuste à l'évanouissement multi-chemin. En troisième lieu, par sa précision élevée qui s'utilise dans la localisation à base du temps de propagation. Grâce à ces avantages, IR-UWB a été retenue dans le cadre du standard IEEE 802.15.4a. Cette thèse a pour objet l'évaluation et l'amélioration du potentiel de la nouvelle technologie IR-UWB pour des applications de RCSFs. Ainsi, la conception d'un protocole d'accès au médium dédié à cette technologie est la principale fin de notre travail. Cette conception vise à atteindre un niveau très efficace de gestion de la consommation d'énergie avec le meilleur rendement possible. Ce protocole met en œuvre le principe de la mise en veille synchronisée de l'émetteur-récepteur radio pour réduire la consommation, combiné à une annonce de présence avec des messages balises. Cette annonce permet aux nœuds du réseau de découvrir les moments de réveil respectifs et d'échanger des paquets. Des scénarios extensifs de simulation ont été utilisés pour l'évaluation des performances de ce protocole. Ils ont révélé que les performances en termes de consommations énergétiques et de rendement peuvent être qualifiées de très satisfaisants ou d'excellents.