Contributions aux protocoles MAC déterministes dédiés aux Réseaux de Capteurs Sans Fil

Abstract

Les dernières avancées technologiques dans le domaine de la microélectronique et de la communication sans fil ont permis le développement de nouveaux capteurs efficaces et moins coûteux. Ces dispositifs sont capables de collecter et de communiquer des données via un support sans fil de façon autonome, ce qui forme les Réseaux de Capteurs Sans Fil (RCSF). Ce type de réseaux a conquis une diversité de champs d'applications (services de santé, domotique, domaine militaire, surveillance de l'environnement, etc.). Cependant, il souffre de beaucoup de limitations. Le problème le plus critique rencontré dans ces réseaux est la limitation des ressources d'alimentation, qui affecte directement la qualité de service (QoS) du réseau et la durée de vie des nœuds capteurs. Par conséquent, la couche MAC est considérée comme la première responsable à traiter ce problème, car l'émetteur-récepteur est la principale source de gaspillage d'énergie. Dans cette thèse, nous nous concentrons sur trois types de RCSF: événementiels, périodiques et hétérogènes. Un RCSF événementiel est caractérisé par un trafic en rafale, comme dans les applications militaires où les capteurs doivent signaler tout mouvement dans le champ surveillé. Ce type d'application ne tolère pas la latence, car elle peut causer de gros dégâts. Alors qu'un RCSF périodique est caractérisé par un trafic périodique, comme dans les applications environnementales où les nœuds capteurs sont sensés transmettre périodiquement des données (température, humidité, etc.) à la station de base. Pour répondre aux différentes exigences de ce type de réseaux, et surtout celles liée à la conservation d'énergie, nous avons conçu dans la première partie de cette thèse deux nouveaux protocoles MAC, appelés KF-MAC et AD-MAC, capables d'adapter le cycle de sommeil/réveil des nœuds capteurs à la charge de trafic réseau. Ces protocoles utilisent des mécanismes de prédiction pour estimer le moment où les nœuds capteurs se réveillent ou se mettent en veille en fonction des statistiques précédentes du trafic dans le réseau. Dans la deuxième partie, nous abordons les réseaux hétérogènes, qui constituent une bonne solution pour atteindre plusieurs objectifs en utilisant la même infrastructure. En effet, Cette dernière permet la coexistence de différents types de nœuds dans le même réseau, ce qui met en évidence la nécessité de traiter différemment chacun de ces types en fonction de ses caractéristiques. Cependant, les réseaux hétérogènes ont besoin d'une nouvelle génération de protocoles de communication capables de gérer l'hétérogénéité du trafic et les capacités des nœuds. À cet égard, nous avons conçu un nouvel algorithme appelé ECA-MAC destiné à résoudre certains de ces problèmes. ECA-MAC donne la possibilité d'accéder au support de transmission en se basant sur le niveau énergétique des nœuds émetteurs.