Techniques de conservation d'énergie pour les réseaux de capteurs sans fil, Energy conservation techniques for wireless sensor networks

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Sous la direction de André-Luc Beylot
Thèse soutenue le 28 septembre 2009: INPT
Les progrès technologiques réalisés ces dernières années ont permis le développement de nouveaux types de capteurs dotés de moyens de communication sans fil, peu onéreux et pouvant être configurés pour former des réseaux autonomes. Les domaines d'application sont nombreux : domotique, santé, domaine militaire ou bien encore surveillance de phénomènes environnementaux. Les limites imposées sont la limitation des capacités de traitement, de stockage et surtout d'énergie. La liberté laissée à l'implantation est forte et impose de concevoir complètement l'infrastructure, les mécanismes et les protocoles en fonction de l'application visée. Dans cette thèse, nous nous sommes tout d'abord focalisés sur des réseaux de petites tailles. Nous avons conçu une solution protocolaire Placide pour le suivi de la chaîne du froid proposée dans le cadre du projet ANR-CAPTEURS. L'originalité première de la solution repose sur l'absence d'infrastructure et de Station de Base. Elle est composée de protocoles performants fondés sur la formation d'un anneau virtuel entre les noeuds, auto-organisants et très économes en énergie. Le second axe est dédié à une étude expérimentale de la qualité du lien.L'objectif est double. Nous souhaitions tout d'abord étayer certaines hypothèses effectuées dans la première partie du travail. Il s'agissait ensuite de proposer des protocoles et des algorithmes fondés sur la qualité du lien. Nous nous sommes focalisés sur la variation de la qualité du lien en fonction de la distance entre les noeuds et de la puissance de transmission. Par la suite, l'impact de la qualité du lien sur la topologie du réseau a été étudiée. Les retours d'expérience sont importants quant à la compréhension des facteurs affectant la durée de vie du réseau. La dernière contribution concerne l'exploitation de ces observations en proposant des stratégies de partage decharge. Notre idée est que des protocoles très réduits et des mécanismes simples peuvent être mis en oeuvre pour le routage. Nous illustrons ces principes au travers d'exemples pour lesquels nous montrons la supériorité de ces solutions par rapport à des routages de type plus court chemin.
-Réseaux de capteurs sans fil
-Durée de vie
-Consommation d'énergie
-Conservation d'énergie
-Qualité du lien
-Auto-organisation
-Evaluation de performances
-Chaîne du froid
-Equilibrage de charge
Technological advances during the last few years allowed the development of new and cheap sensors equiped with wireless communication which can be configured to form autonomous networks. The application areas for wireless sensor networks (WSN) are various: home automations, health care services, military domain, and environment monitoring. The imposed constraints are limited capacity of processing, storage, and especially energy. In addition, implementing WSN solutions is highly open and requires that the infrastructure, the mechanisms and the protocols should be completely designed based on each specific application.In this thesis, we first focused on small networks. We designed « Placide », a protocol stack solution for cold chain monitoring proposed within the ANR-CAPTEURS project. The first originality of this solution is based on the absence of infrastructure and base stations. « Placide » is composed of self-organizing and energy-efficient protocols based on a virtual ring construction between nodes. The second topic is devoted to an experimental study on Link Quality Indicator (LQI). There are two main objectives. Firstly, we want to endorse our precise assumptions of the first part of the work. Secondly, our poposed link quality based protocols and algorithms willbe described. We focused on LQI variations according to distance between nodes and transmission power.Thereafter, the impact of LQI on the network topology has been studied. Feedbacks are important to understand which factors affect the network lifetime. The last contribution relates to the use of these observations by proposing load balancing strategies. Our idea is that very reduced protocols and simple mechanisms can be used in routing protocols. We illustrate these principles through simple examples where we show the superiority of these solutions compared to standard routing like shortest path for example.
Source: http://www.theses.fr/2009INPT035H/document

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Nombre de lectures 317
Langue Français
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THÈSE
En vue de l’obtention du
DOCTORAT DE L’UNIVERSITE DE TOULOUSE
Delivre par l’Institut National Polytechnique de Toulouse
Specialite : Reseaux et Telecommunications
Presentee et soutenue par Rahim KACIMI
Le 28 Septembre 2009
Titre : Techniques de conservation d’energie pour les reseaux
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Mme. Monique Becker Professeur, Telecom SudParis Examinateur
M. Michel Diaz Directeur de Recherche LAAS-CNRS President
Mme. Houda Labiod M.C, Telecom ParisTech, HDR Rapporteur
M. Fabrice Valois Professeur, INSA Lyon Rapp
M. Andre-Luc Beylot INP-ENSEEIHT Examinateur
M. Riadh Dhaou M.C, Ex
Ecole doctorale : Mathematiques Informatique et Telecommunications
Unite de recherche : IRIT
Directeur(s) de These : Andre-Luc Beylot
Co-encadrant : Riadh Dhaoul'univ
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y
etit
a.
Benjamin
grand
...
i
Merci
our
e
paren
t
et
b
frères,
on
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courage
et
aux
aide
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t
t
t

dernières
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grand
je
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jamais
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nouv
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dès
b
je
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momen
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mon
et
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b
un
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y
frère
qui
Amadou,
t
F
dans
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vieux
le
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mon
Xiaoting,
...
W
aroA
j
a
Mes
v
derniers
hers
remerciemen
p
ts
!
v
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on
2
t
ma
à
e
N
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eti
i
qui,
ma,
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m'
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b
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depuis
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un
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b
m'on
on
un
b
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je
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très
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e
t.
et
Un
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me
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les
mer
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Merci
ts
p
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les
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de
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ton
t
aide
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n
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Y
a
et
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L
mes
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s
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que
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t
uo
e
n
si
s
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à
p
partager.
t
Je
À
dédie
tous,
cette
ci
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1
à
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mes
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t
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L
au
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v
progrès
lien
tec
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r
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l
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le
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cadre
t
du
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du
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La
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r
de
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tre
rapp
les
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rout
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ges
ts
t
et
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mes
en