Download - Routage Avec Qos Temps Reel dans les RCSFs (Real Time Qos Routing in wireless sensor network)

Rpublique Algrienne Dmocratique et Populaire

Ministre de lEnseignement Suprieure et de la Recherche Scientifique

Universit de Tahri Mohamed Bechar

Facult de Sciences et Technologies

Mmoire

En vue de lobtention du Diplme de Master en Informatique

Option : Systmes Informatique et Rseaux

Un Nouveau Mcanisme Pour Le Routage Avec QoS dans

les RCSFs

Prsente et soutenue publiquement par

ZIANE Chahrazad

Soutenue devant la commission dexamen forme de

Mr : .. .. luniversit de Bechar Prsident

Mr : .. .. luniversit de Bechar Examinateur

Mr : .. .. luniversit de Bechar Jur

Mr : .. .. luniversit de Bechar Encadreur

Anne Universitaire : 2014/2015

Ddicace

Que ce travail tmoigne de mes respects :

A mes parents :

Je prie le bon Dieu de les bnir, de veiller sur eux, en

esprant quils seront toujours fiers de moi.

A mes surs et mon frre.

A ma belle nice Allae

A ma copine BenabdArahman Ahlem.

A tous mes professeurs :

Leur gnrosit et leur soutien moblige de leurs tmoigner

mon profond respect et ma loyale considration.

A tous mes amis et mes collgues :

Ils vont trouver ici le tmoignage dune fidlit et dune

amiti infinie.

chahrazad

Remerciement

En prambule ce mmoire nous remercions ALLAH

Qui nous aide et nous donne la patience et le courage durant ces longues

annes dtudes.

Nous souhaitons adresser nos remerciements les plus sincres tout dabord au

corps professoral et administratif de la facult des sciences exactes pour la

richesse et la qualit de leurs enseignements et qui dploient de grands efforts

pour assurer leurs tudiants une formation actualise ainsi quaux personnes

qui nous ont apport leur aide et ont contribu llaboration de ce mmoire

et qu la russite de cette formidable anne universitaire.

Nous tenons remercier sincrement "Monsieur N.Saddiki " qui, en tant que

encadreur de mmoire, sest toujours montr lcoute et trs disponible

tout au long de la ralisation de ce mmoire, ainsi pour linspiration, laide et

le temps quil a bien voulu nous consacrer et sans lui ce mmoire naurait

jamais vu le jour.

HPHighlight

HPHighlight

I

Rsum

Depuis que la technologie des rseaux de capteur sans fil est venue dans la recherche

tout au long de la dernire dcennie. Ils sont un type particulier de rseaux dploys dans

diffrentes rgions gographiques pour capturer les informations importantes. Les RCSF

(Rseaux de Capteur Sans Fil) consistent en des dispositifs faible nergie appels nuds de

capteurs qui sont capables de dtecter et transfrer les informations recueillies au dispositif de

commande distance appel stations de base. Parce que ces dispositifs sont gnralement sont

limites en la communication et la puissance de calcul il est donc possible de perdre les

informations recueillies. Par consquent, les chercheurs ont cr De nombreux protocoles de

routage dpend aux paramtres de QoS (qualit of Service) pour rsoudre les problmes

l'nergie et de communication. Dans ce manuscrit on a tudi un protocole de routage appel

DRLR (Distributed Reinforcement Learning Routing) qui est fiable et conscient en nergie. Ce

protocole est bas sur une mthode dit Automate dapprentissage (Learning Automaton). On a

prouv les performances et la fiabilit de DRLR par les rsultats obtenus daprs la simulation

sous Contiki OS.

Les mots cls : Rseaux de capteur sans fil ; Qualit de Service ; Automate

dapprentissage ; Contiki OS.

II

.

.

.

.

. .

.SO ikitnoC

SO ikitnoC :

III

Abstract

Since the Wireless Sensor Network (WSN) technology is upcoming in research

throughout the last decade. They are a special type of networks deployed in different

geographical regions for capturing the important information. WSNs consist of low energy

devices called Sensor Nodes (SNs) which are capable of sensing and transferring the gathered

information to remote controller called as Base Stations (BSs). Because these devices are

generally are limited in communication and computing power so it is possible to lose the

gathered information. Consequently, the researchers have created many routing protocols

depending on QoS (Quality of Service) metrics for solving the energy and communications

problems. In this manuscript, we study a routing protocol, called DRLR (Distributed

Reinforcement Learning Routing) which is reliable, and energy aware. This protocol is based

on Learning Automaton method. We poof the performance and the reliability of DRLR by the

results of our simulation with Contiki OS.

Keywords- Wireless Sensor networks ; Quality of Service ; learning Automatan ;

Contiki OS.

Liste des figures

Les figures Page

Fig I.1 Architecture dun RCSF. 4

Fig I.2 Classifications des applications des RCSFs ...... 6

Fig I.3 Utilisation des RCSF dans lagriculture 7

Fig I.4 Un service militaire utilisant les RCSF . 8

Fig I.5 Collecter les informations la demande ... 9

Fig I.6 Collecter les informations Suite un vnement ...... 9

Fig I.7 Topologie classique des RCSF .. 10

Fig I.8 Position des WSN par rapport dautres technologies . 12

Fig I.9 Utilisation les RCSF dans le domaine militaire 14

Fig I.10 exemple des rseaux de capteur dans lenvironnement .. 15

Fig I.11 exemple dutilisation de RCSF dans le domaine mdicale . 16

Fig I.12 application des RCSF domestique 17

Fig I.13 Exemple dun capteur . 18

Fig I.14 Architecture matrielle dun capteur ... 19

Fig I.15 Ensembles des capteurs ... 20

Fig I.16 Rayons de communication et de dtection d'un capteur . 22

Fig I.17 Modle de consommation dnergie ... 28

Fig I.18 Connectivit des nuds capteurs 29

Fig I.19 k-couverture 29

Fig I.20 Architecture protocolaire 30

Fig II.1 Classification des techniques de routage . 4

Fig II.2 Architecture de rseau plat .. 8

Fig II.3 Architecture du rseau hirarchique. 10

Fig II.4 Un protocole de routage multi-chemins scuris fond sur les

clusters pour les RCSFs 14

Fig II.5 Les types de routage multi chemin .. 15

Fig II.6 Protocole de routage bas sur les requtes ... 17

Fig II.7 Rseau avec ngociation .. 18

Fig II.8 Protocole SPIN 24

Fig II.9 Les phases de Directed diffusion 25

Fig II.10 Clustering hirarchique .. 26

Fig II.11 Protocole LEACH .. 27

Fig II.12 Approche de passage de jeton 28

Fig III.1 Architecture de l'arbre SAR ... 11

Fig III.2 Queuing modle sur un nud de capteur particulier .. 12

Fig III.3 Architecture de base d'un protocole SPEED .. 14

Fig III.4 Dfinitions NS et FS .. 17

Fig III.5 Quartier boucle de retroaction (Neighborhood Feedback Loop

(NFL)) ... 19

Fig III.6 Multiple SPEED layer in MMSPEED 22

Fig III.7 Slection des nuds de transmission . 24

Fig III.8 Assortiments de chemin dans QEMPAR ... 26

Fig IV.1 Apprentissage supervis . 3

Fig IV.2 Interaction Agent-Environnement .. 4

Fig IV.3 Relation entre automates d'apprentissage et de son environnement .. 7

Fig IV.4 Irrgulier automates cellulaires de l'apprentissage . 8

Fig IV.5 Systme de transition tiquet 17

Fig IV.6 Prsentation de lalgorithme DRLR par les automates .. 20

Fig IV.7 Format de paquet Hello . 21

Fig IV.8 Format de paquet Data-packet . 21

Fig IV.9 Format de paquet Reply-packet .. 22

Fig IV.7 Architecture de Contiki OS ................................................................ 25

Fig IV.8 Dmarrage de Contiki sur VMware ... 28

Fig IV.9 Interface graphique (bureau) Contiki . 28

Fig IV.10 Le Terminale de Cooja 29

Fig IV.11 Interface graphique du simulateur Cooja 29

Fig IV.12 Cration dune nouvelle simulation sous Cooja .. 30

Fig IV.13 Le rpertoire protocole-DRLR ... 30

Fig IV.13 lajout des nuds de type Sky mote 31

Fig IV.14 Le choix du fichier.c de simulation .. 31

Fig IV.15 Laccs au rpertoire protocole-DRLR .. 32

Fig IV.16 la compilation de fichier DRLR.c .. 32

Fig IV.17 Chargement des modules . 33

Fig IV.18 Lajout le nombre des nuds favori 33

Fig IV.9 La simulation du protocole DRLR . 34

Fig IV.10 La fentre de Data Collect 34

Fig IV.11 les paramtres de routage sous Contiki . 35

Fig IV.12 Le nombre de paquets perdus dans DRLR . 36

Fig IV.13 La latence dans DRLR .. 36

Fig IV.14 Les paramtres de lanalyse de la fiabilit du DRLR 36

Fig IV.15 les niveaux de la consommation dnergie dans DRLR 37

Liste des tableaux

Les tableaux Page

Tab I.1 Les diffrentes technologies des nuds capteurs . 20

Tab III.1 comparaison entre les protocoles ... 29

Tab IV.1 format de la table de routage du protocole DRLR 20

Tab IV.2 RTmetric en second 53 . 35

Tab IV.3 RTmetric en second 55 . 35

Liste des acronymes

RCSF Rseaux de capteur sans fil

Tiny-OS Tiny operator system

Overhearing Ecoute en passive

BS Base Station

QoS Quality of Service

RT Real Time

TR Table de Routage

RE Random Environment

EWMA Exponential Weighted Moving Average

RL Reinforcement Learning

RLA Reinforcement Learning Algorithm

LA Learning Automatan

Ecoute le medium

Envoi du paquet Hello

Mettre jour la Table de Routage

Apprendre par LA

Envoi du paquet de donnes

Recevoir du paquet de retour

Envoi de Signal de Renforcement au LA

Envoi nouveau Signal de Renforcement au LA

Envoi du paquet de retour

Liste des quations

Les quations chap Num Page

ETx(s, d) = ETx elec(s) + ETx amp(s, d) I 1 27

ETx(s, d) = (Eelec * s) + (Eamp * s *d2) I 2 27

ERx(s) = ERx elec(s) I 3 27

ERx(s) = Eelec * s I 4 27

()

=pi RT + =

III 1 4

=1

III 2 4

()

= 1

()

III 3 5

= Q ()

= 1

r () =

1

r p() p

q=1

. III 4 5

=1

r p() p

q=1

III 5 5

{ ((1 )) }. III 6 5

< III 7 5

= Q

= 1

r (p + p) q

III 8 5

=

+

( + ) III 9 5

_ III 10 8

= {(, ), (, )} III 11 8

=(, ) III 12 8

= 1 ((1 ()) (1 (, +1))) III 13 8

() = . ( ) +

. ( ) + . +

. (() )

III 14 8

= Le2e/Ssetpoint III 15 16

() = { | _ > 0} III 16 17

() =

III 17 18

_ = { + _ +1

1+ _ } III 18 26

Pj (k+1) = {P () + [1 P ()] , = (1 )P () ,

} IV 1 8

Pj (k+1) = {(1 )P () , =

(

1) (1 )P () ,

} IV 2 8

Pij (1) = { 1 F (S ,SinkID)

{Sj Fset (Si , SinkID) } IV 3 12

T elapsed = T departure - T arrival +T transDelay IV 4 12

Deadline (x) = Deadline (x) (T elapsed + T propDelay ) IV 5 12

Delay (i, j) = round trip single hop delay (i, j) T processingREP IV 6 13

Delay j (i, sinkID) = Delay (i, j) + D (j, sinkID) IV 7 13

D (, ) = (min

N (S , SinkID)) {Delay (, )} IV 8 13

Fi (x, Sj) = (Eavgi - Ej). (Delay j (i, sinkID) - Deadline (x)).

(AcceptRelaibility + PERj 1) IV 9 14

(z) = {1, < 0

, 0} , 0 1 IV 10 14

PER i,j = thenumberoflostpacketssenttowardS

allpacketssenttowardS IV 11 14

{p, ( + 1) = P, () + (RS, ). (1 P, ())

p, ( + 1) = P, () (RS, ). P, () , } IV 12 14

{p, ( + 1) = (1 (1 RS, ). P, ()

p, ( + 1) = ((1 RS, )

1)(1 (1 RS, ). P, () ,

} IV 13 14

RS, = (F (, S)). (1 |1

F (S ,SinkID)|)) IV 14 15

() = {0, < 0, 0

} IV 15 15

= 11 2

2 3 1

1 IV 16 17

Table des matires

Rsum ... I

Abstract . II

................ III

Introduction Gnrale .. IV

Chapitre I : Gnralit sur les rseaux de capteur sans fil

I.1 Introduction . 1

I.2 Histoire des rseaux de capteur sans fil 2

I.3 Prsentation des rseaux des capteurs sans fil 2

I.3.1 Dfinition . 3

I.3.2 Caractristique des RCSF Ces rseaux sont caractriss par 3

I.3.3 Architecture des RCSF 4

I.3.4 Les composants de RCSF 4

I.3.4.1 Les nuds (capteurs) .... 4

I.3.4.2 Puit (station de base) . 5

I.3.4.3 La zone de captage . 5

I.4 Types de rseaux de capteurs sans fil 5

I.4.1 Rseaux de poursuite ... 5

I.4.2 Rseaux de collection des donnes denvironnement . 5

I.4.3 Rseaux de surveillance et scurit . 6

I.5 Applications des RCSF . 6

I.5.1 Applications orientes temps ... 6

I.5.2 Applications orientes vnements . 7

I.5.3 Applications orientes requtes .. 8

I.5.4 Applications hybrides . 8

I.6 Collecter les informations 8

I.6.1 A la demande ... 8

I.6.2 Suite un vnement ... 9

I.7 Spcificits des RCSF .. 10

I.7.1 Topologie 10

I.7.2 Medium ... 11

I.7.3 Routage des donnes ... 12

I.8 Facteurs et contraintes des RCSF .. 12

I.8.1 Dure de vie du rseau 13

I.8.2 Ressources limites . 13

I.8.3 Bande passante limite 13

I.8.4 Facteur dchelle . 13

I.8.5 Topologie dynamique .. 13

I.8.6 Agrgation de donne .. 14

I.9 Domaines dutilisation des rseaux de capteurs .. 14

I.9.1 Domaines militaires . 14

I.9.2 Domaine de scurit 15

I.9.3 Domaines environnementales .. 15

I.9.4 Domaines mdicales 16

I.9.5 La domestique . 16

I.9.6 Domaines commerciales .. 17

I.10 Architecture d'un capteur ... 18

I.10.1 Modle dun capteur . 18

I.10.2 Les capteurs sans fils . 18

I.11 Technologies des capteurs . 20

I.11.1 MICA2 ... 21

I.11.2 TelosB ... 21

I.11.3 TinyNode .. 21

I.12 Caractristiques principales dun capteur . 21

I.13 Les systmes d'exploitation pour les RCSFs 22

I.13.1 Contiki OS 22

I.13.2 TinyOS .. 23

I.13.3 MANTIS 24

I.13.4 Nano-RK ... 25

I.14 Consommation dnergie dans les RCSF .. 25

I.14.1 Energie de capture . 25

I.14.2 Energie de traitement . 26

I.14.3 Energie de communication 26

I.15 Modle de consommation dnergie ... 27

I.16 Connectivit du RCSF 28

I.17 Couverture dans les RCSF . 29

I.18 Architecture protocolaire ... 30

I.18.1 Rle des couches ... 30

I.18.2 Plan de gestion ... 30

I.19 Routage dans les RCSFs 31

I.20 Problmatique .. 31

I.21 Suggestions ... 31

I.22 Conclusion 32

Chapitre II : Le routage dans les RCSFs

II.1 Introduction ... 1

II.2 La distribution de l'information dans un rseau de

capteurs 2

II.2.1 Distribution point--point (One-to-One) Unicast ... 2

II.2.2 Distribution (One-to-Many) Multicast/Broadcast . 2

II.2.3 Distribution centralise (Many-to-One) Incast ... 3

II.3 le routage dans les RCSF 3

II.4 facteurs de conception de protocoles de routage .. 4

II.4.1 Tolrance aux pannes 5

II.4.2 Scalabilit .. 5

II.4.3 Cots de production ... 5

II.4.4 Environnement d'exploitation 5

II.4.5 Consommation dnergie ... 6

II.4.6 Modles de distribution de donnes ... 6

II.4.7 Agrgation de donnes ... 6

II.4.8 La qualit de service .. 7

II.4.9 La latence des donnes et les frais gnraux . 7

II.4.10 Dploiement de nud .. 7

II.5 Classification des protocoles de routage . 7

II.5.1 Protocoles de routage classs selon la structure de rseau .. 8

II.5.1.1 Routage plat (flat based routing) 8

II.5.1.2 Les protocoles de routage hirarchique ... 9

II.5.2 Protocoles de routage classs selon le fonctionnement de

protocole ... 11

II.5.2.1 Routage bas sur la qualit de service (Quality Of Service

based routing) 11

II.5.2.2 Routage multi chemins (multi path routing) . 13

II.5.2.3 Routage bas sur les requtes (Query based routing) . 16

II.5.2.4 Routage bas sur la ngociation (Negociation based routing) 17

II.5.3 Protocoles de routage selon le paradigme de

communication 18

II.5.3.1 Centr-donnes (Data-centric) ... 18

II.5.3.2 Centr-nuds (Node-centric) 19

II.5.3.3 Bas sur la localisation (location-based) . 19

II.5.4 Les protocoles de routage selon le mode detablissement des

chemins . 20

II.5.4.1 Protocoles de routage proactifs (proactive routing ou table-

driven routing) 20

II.5.4.2 Protocole de routage ractif (Reactive Routing Protocols) .. 21

II.5.4.3 Protocole de routage hybride (Hybrid routing protocols) 23

II.6 Exemple des protocoles de routage pour les rseaux de

capteur sans fil ... 23

II.6.1 SPIN (Sensor Protocols for Information via Negotiation) 23

II.6.2 Diffusion Dirige (Directed Diffusion) .. 24

II.6.3 Rumor Routing ... 25

II.6.4 TEEN et APTEEN (Threshold sensitive Energy Efficient

sensor Network protocol and Adaptive TEEN) 26

II.6.5 LEACH (Low Energie Adaptaive Clustering Hirarchy) . 26

II.6.6 PEGASIS (Power Efficient Gathering in Sensor Information

Systems) 27

II.6.7 COUGAR ... 28

II.6.8 SAR (Sequential Assignment Routing) . 28

II.6.9 SPEED (Stateless Protocol for Real -Time Communication

in Sensor Networks) . 29

II.6.10 GEAR (Geographic and Energy-Aware Routing) ... 29

II.7 Conclusion . 30

Chapitre III : Routage avec QoS temps rel

III.1 Introduction .. 1

III.2 Prsentation gnrale . 2

III.2.1 Quest-ce quune qualit de service (QoS) ? 2

III.2.2 Notions fondamentales du QoS 3

III.2.2.1 Le dlai 3

III.2.2.2 Le dbit 6

III.2.2.3 Consommation de la bande passante .. 6

III.2.2.4 Consommation dnergie . 6

III.2.2.5 La gigue ... 6

III.2.2.6 la perte de paquets . 6

III.2.3 Problmatique du temps reel 7

III.2.4 Routage avec QoS 7

Etat de lart

III.4 Les protocoles de routage avec QoS temps rel ... 9

III.4.1 SAR (Sequential assignment routing) .. 10

III.4.2 Energy-Aware QoS Routing . 12

III.4.3 SPEED (Stateless Protocol for End-to-End Delay) .. 13

III.4.3.1 Application API et Format de Packet 15

III.4.3.2 Neighbor Beacon Exchange (echange de

beacon voisin) 16

III.4.3.3 Delay Estimation (estimation de delai) . 16

III.4.3.4 Stateless Non-deterministic Geographic

Forwarding (SNGF) 16

III.4.3.5 Neighborhood Feedback Loop (NFL)

(Quartier boucle de retroaction) 19

III.4.4 MMSPEED (Mutipath Multi SPEED) . 20

III.4.5 EAMMSPEED (Energy Aware Multi Path And Multi-

SPEED Routing Protocol) ... 23

III.4.6 QEMPAR (QoS and Energy Aware Multipath

Routing Algorithm for Real-Time Applications) . 25

III.4.7 MCMP (Multi-Constrained QoS Multipath Routing) .. 27

III.4.8 DRLR (Distributed Reinforcement Learning Routing) 27

III.5 Comparaison entre les protocoles de routage tudies . 28

III.6 Conclusion .... 29

Chapitre III : Routage avec QoS temps rel

Partie I : Optimisation du temps par DRLR

IV.1 Introduction .. 1

IV.2 Apprentissage par renforcement (Reinforcement

Learning) . 2

IV.2.1 Dfinition dapprentissage 2

IV.2.2 Apprentissage numrique . 2

IV.2.2.1 Apprentissage non supervis 3

IV.2.2.2 Apprentissage supervis .. 3

IV.2.2.3 Apprentissage par renforcement (Reinforcement

learning) 4

IV.2.2.3.1 La reprsentation formelle 5

IV.2.2.3.2 Mthodes de rsolution 6

IV.2.3 Learning Automata (automates dapprentissage) . 6

IV.3 Prsentation de lalgorithme tudi 11

Partie II : Conception du protocole DRLR

IV.4 Mthodologie de conception par les automates ... 16

IV.4.1 Dfinition dautomate ... 16

IV.4.2 Automate dun systme de transition ... 16

IV.4.2.1 Systme de transitions 16

IV.4.2.2 Systme de transitions tiquet 17

IV.4.2.3 Squences de transitions . 17

IV.4.3 Langage dun systme de transitions 18

IV.4.5 Automates finis determinists 18

IV.5 Description de lalgorithme tudi . 20

Partie III : Implmentation de protocole DRLR

IV.6 Les choix technique 25

IV.6.1 Outils logiciels .. 25

IV.6.2 Prsentation de systme dexploitation Contiki OS . 25

IV.6.2.1 La communication dans Contiki ... 26

IV.6.2.2 Modles dexcution Contiki ... 26

IV.6.2.3 Le simulateur Cooja .. 26

IV.7 Les tapes de dveloppement de notre simulation .. 27

IV.7.1 Installation logicielle 27

IV.7.2 Excution de notre simulation .. 28

IV.7.3 Cration dune nouvelle simulation . 29

IV.8 Rsultat et discussion . 34

IV.8.1 Analyse les mtriques du routage . 35

IV.8.1.1 Nombre des paquets perdus . 35

IV.8.1.2 Analyse de la fiabilit . 36

IV.8.2 Consommation dnergie .. 37

IV.9 Conclusion 38

Conclusion Gnrale

IV

Organisation de document

Ce document est organis comme suit :

Chapitre I : nous avons prsent une introduction gnrale sur les rseaux de capteur sans

fil, leurs architectures, les domaines dapplications, nous avons aussi trait les diffrentes

contraintes de rseau de capteur.

Chapitre II : nous avons cit des facteurs concernant la conception dun protocole de routage

qui nous permet de classifier les plus importants protocoles selon larchitecture de rseaux, le

mode de fonctionnement du protocole, le paradigme de communication, et selon ltablissement

de la route.

Chapitre III : nous avons entam les paramtres de la qualit de service. Ensuite nous avons

prsent un tat de lart des protocoles qui vrifier la QoS et le temps rel en mme temps.

Chapitre IV : Dans ce chapitre, nous prsentons un protocole de routage sappelle DRLR

(Distributed Reinforcement Learning Routing). Aprs nous prsenterons notre rsultat de

simulation par le systme Contiki OS.

Introduction Gnrale

Introduction

Gnrale

V

Introduction Gnrale

La communication sans fil a t l'un des plus rapides technologies dans ces derniers

annes, et grce la convergence des systmes lectromcaniques, les technologies des circuits

intgrs, les nanotechnologies, des systmes de traitement de signal, et les protocoles de routage

des rseaux Ad hoc ont fait le concept de rseaux de capteur sans fil (Wireless Sensor Networks

en anglais).

Les rseaux de capteur sans fil ont impos comme lune des technologies dominantes

sur les orientations scientifiques de cette dcennie, o nombreux travaux de recherche

fleurissent pour appliquer ces rseaux des domaines les plus divers : militaires, mdecines les

applications biologiques, chimiques, environnementales, la surveillance sismique et mme la

tlsurveillance personale. Ces rseaux ont t envisag que, dans l'avenir, petite dispositifs

sans fil vices seront abondamment parpills un peu partout, en changeant de manire

autonome pertinentes l'information et la cration de la soi-disant poussire intelligente.

Un Rseau de Capteurs Sans Fil (RCSF) est un ensemble de dispositifs trs petits,

nomms nuds capteurs qui sont limits en ce qui concerne l'approvisionnement en nergie,

capacit de calcul restreint et la consommation de bande passante. Dans ce contexte, plus de

l'attention il a t donn aux protocoles de routage tant quils peuvent diffrer en fonction de

l'application et architecture de rseau. Les protocoles de routage sont conus pour prolonger la

dure de vie du rseau. Ce dernier utilise un processus de routage pour dterminer le meilleur

chemin qui vrifier certains paramtres de la qualit de service pour router linformation dune

unit du rseau une autre.

La qualit de service (QoS Quality of Service en anglais) dsigne la longueur de

dure de vie, les donnes fiables, l'efficacit nergtique et collaboration de traitement. Pour

une conception de protocoles de routage efficace et vrifiant les mtriques de la QoS, il faut

faire une comparaison sur les protocoles existants et dterminer les facteurs qui doivent tre

pris en considration lors de la conception et l'valuation de nouveaux protocoles de routage

pour un rseau de capteurs sans fil.

VI

Introduction Gnrale

Dans ce projet de fin dtude, on a tudi lun des protocoles de routage ddi pour

les rseaux de capteur sans fil nomm DRLR (Distributed Reinforcement Learning Routing).

Ce protocole est propos pour vrifier les paramtres du QoS concernant le temps rel,

lestimation de dlai et la fiabilit. Il est bas sur une mthode dit automate dapprentissage

Learning Automaton. Dans ce cas chaque nud de capteur est quip dun automate

dapprentissage agit comme un dcideur pour arriver la meilleure action. Cette mthode est

connue par son efficacit et sa performance dans tous les travaux utilisant cette mthode.

Ce manuscrit est organis en quatre chapitres. Dans le premier chapitre, nous

prsentons des gnralits sur les rseaux de capteurs sans fil. Le deuxime chapitre est une

classification dtaille sur quelques protocoles de routage. Le troisime chapitre prsente un

tat de lart des protocoles qui vrifier la QoS et le temps rel en mme temps avec une tude

thorique dtaille des travaux existants. Le quatrime chapitre constitue le cur de notre

travail o nous dcrivons dune faon dtaille notre approche avec une conception par les

automates finis dterministes permettant de raliser une simulation laide du systme

dexploitation Contiki OS. Enfin, nous concluons notre travail en prsentant les rsultats

obtenus et en donnant quelques perspectives.

CHAPITRE I

Gnralit sur les rseaux de capteur sans fil

La recherche procde par des moments distincts et durables, intuition,

aveuglement, exaltation et fivre. Elle aboutit un jour cette joie, et

connait cette joie celui qui a vcu des moments singuliers .

Comment je voie le monde, Albert Einstein

CHAPITRE I GENERALITE SUR LES RCSF

U n n o u v e a u m c a n i s m e a v e c Q o S p o u r l e r o u t a g e d a n s l e s R C S F 1

I.1 Introduction

Dans cette rcemment, la recherche a tmoign une naissance dune nouvelle

technologie qui est suffisamment mature pour tre lgitimement considr comme une

technologie sous-jacente lInformatique omniprsente, alors quest-ce que cette

technologie ?

Cest la technologie des rseaux de capteurs sans fil sont (Wireless Sensors

Networks). Ces rseaux ont une capacit gnrer de la connaissance utile et

contextualise dans une zone gographique donne. Certes, les rseaux de capteur sont

quips par des nuds capteur intelligent qui collectent, traitent automatiquement et

distribuent de linformation dans le monde physique ce qui rendre un environnement plus

intelligent avec une interaction facile.

Il est vraisemblable quau futur les rseaux de capteur sans fil constituent une

rvolution technologique dans tous les domaines et spcialement dans le domaine

informatique o ces rseaux reprsentent une nouvelle classe de systmes informatiques

et comme nous sommes des informaticiens cela nous conduit transformer notre

perception des technologies de linformation.

Dans ce chapitre, nous prsenterons une brve historique sur les rseaux de

capteur sans fil, nous parlerons sur leurs architectures de communication, leurs

applications. Nous discuterons galement les principaux facteurs et contraintes qui

influencent la conception des rseaux de capteurs sans fil.



I.2 Histoire des rseaux de capteur sans fil Dans les annes 1990 : dans la recherche scientifique, une ide a t

apparue plutt quun rve pour cette poque : imaginer un systme nerveux central pour

la Terre, capable de surveiller en temps rel les vnements, ayant comme principaux

bnfices de pouvoir empcher les accidents et dconomiser lnergie. (Cette poussire

intelligente a mis longtemps apparatre) dit le professeur Pister, de lUniversit de

Californie Berkeley [19].

Aujourdhui : les rseaux de capteurs sont devenus des systmes pouvant

atteindre un trs grand nombre de nuds, avec une zone de couverture dtermine et

dploys d'une manire plus ou moins dense dans un environnement htrogne dont on

mesure ainsi son tat global. Les derniers progrs en terme de miniaturisation, ainsi que

le remplacement du cblage classique par des technologies de communication radio, ont

gnr de nouvelles catgories dapplications qui visent de nombreux domaines :

laronautique, lautomobile, le mdical, lenvironnement, etc. De plus, les progrs des

communications sans fil permettent aujourdhui de rpondre des exigences peu

envisageables auparavant [19].

I.3 Prsentation des rseaux des capteurs sans fil

Grce au progrs fait dans le domaine de la miniaturisation des systmes de

micro lectro mcanique (MEMS) et dans le march des rseaux et des applications sans

fil, sest cre une nouvelle branche de rseaux mobile afin doffrir des solutions

conomiquement intressantes pour la surveillance distance et le traitement des donnes

dans des environnements complexes : les rseaux de capteurs sans fil (Wireless Sensor

Networks) [01].

Les nouvelles technologies permettent de rduire lencombrement, le cot et

la consommation dnergie et daugmenter la prcision et les performances des capteurs,

des processeurs et des circuits spcifiques. Un nombre trs important de capteurs peut

donc tre envisag, intgr et organis en rseau [02].



Le capteur sans fil a t fabriqu au moyen dune premire gnration de

circuits commerciaux appels mote en raison du systme de dtection distance

[02].Le dveloppement de ces rseaux de capteurs constitue donc trs certainement une

prochaine tape dans lvolution des technologies de linformation [02].

I.3.1 Dfinition

Un Rseau de Capteurs Sans-Fil (RCSF) est un ensemble de capteurs variant

de quelques dizaines d'lments plusieurs centaines, parfois plus, utilisant des liens

sans-fil pour la communication [03].

Chaque rseau de capteurs a la capacit de collecter des donnes partir d'un

champ de captage, qui dfinit la zone d'intrt pour le phnomne capt. A l'aide d'une

architecture multi-sauts, un RCSF transmet les donnes collectes un nud PUITS

(Plusieurs un), voir la Figure I.1. Ce dernier est considr comme un point de collecte

et peut transfrer les donnes collectes via internet ou satellite un ordinateur central "

gestionnaire de tche " pour leur traitement. De plus, des requtes prcisant le type de

donnes requises et le dbut / arrt de captage peuvent tre envoyes par le biais du nud

PUITS aux nuds capteurs (Un Plusieurs) [03].

I.3.2 Caractristique des RCSF Ces rseaux sont

caractriss par [04]:

Les nuds capteurs sont limits en puissance de calcul, les capacits de

traitement et en taille de mmoire.

Consommation lectrique faible.

Faible dbit.

Labsence dinfrastructure Auto configurabilit.

Topologie dynamique cause des changements frquents (ajout, dplacement,

suppression de capteurs cause de dfaillances ou autre,) pour cela ils doivent

sauto-organiser.

Evolutivit du nombre de capteurs.



Forte densit de nuds : Le nombre de capteurs est bien plus lev que dans un

rseau traditionnel (les capteurs sont dploys densment).

Manque de scurit.

I.3.3 Architecture des RCSF

Les nuds de ce type des rseaux consistent en un grand nombre de micro-

capteurs capables de rcolter et de transmettre des donnes environnementales dune

manire autonome. La position de ces nuds nest pas obligatoirement prdtermine. Ils

sont disperss alatoirement travers une zone gographique, appele champ de captage,

qui dfinit le terrain dintrt pour le phnomne capt. Les donnes captes sont

achemines grce un routage multi-saut un nud considr comme un point de

collecte , appel nud puits (ou sink). Ce dernier peut tre connect lutilisateur du

rseau via Internet ou un satellite. Ainsi, lusager peut adresser des requtes aux autres

nuds du rseau, prcisant le type de donnes requises et rcolter les donnes

environnementales captes par le biais du nud puits [05].

Fig I.1 Architecture dun RCSF [18].

I.3.4 Les composants de RCSF

I.3.4.1 Les nuds (capteurs) : Un capteur est un petit appareil

autonome capable deffectuer des mesures simples sur son environnement

immdiat, comme la temprature, la vibration, la pression, etc. Chaque capteur



assure trois fonctions principales : la collecte, le traitement et la communication

de linformation vers un ou plusieurs points de collecte appels station de base

(SB).Il est constitu de quatre units principales [05] (voir figure I.1)

I.3.4.2 Puit (station de base) : Les donnes collectes par ces

nuds capteurs sont routes vers une ou plusieurs stations de base ou nud

puis (sink en anglai). Ce dernier est un point de collecte de donnes captures.

Il peut communiquer les donnes collectes lutilisateur final travers un

rseau de communication, ventuellement lInternet ou un satellite.

Lutilisateur peut son tour utiliser la station de base comme passerelle, afin

de transmettre ses requtes au rseau [05] (Voir la figure I.1).

I.3.4.3 La zone de captage : il est considr comme tant la zone

d'intrt pour le phnomne capt, donc les nuds capteurs y sont placs [05].

I.4 Types de rseaux de capteurs sans fil

I.4.1 Rseaux de poursuite

Ces rseaux sont gnralement dvelopps par larme ils peuvent servir

surveiller toutes les activits dune zone stratgique ou daccs difficile, ainsi on pourra

dtecter des agents chimiques, biologiques ou des radiations avant des troupes. On peut

aussi penser des capteurs embarqus sur les soldats pour faciliter leur guidage et le

contrle de leur position depuis la base [19].

I.4.2 Rseaux de collection des donnes denvironnement

Les nuds de ce type de rseau peuvent avoir plusieurs fonctionnalits et

diffrents types de capteurs. Ce type de rseau ncessite gnralement un flux de donnes

faible, une dure de vie importante ; il sert la collecte priodique des donnes

environnementales puis leur transmission vers la station de base [19].



I.4.3 Rseaux de surveillance et scurit

La diffrence entre ce rseau et le rseau de collection denvironnement est

que les nuds ne transmettent pas lensemble des donnes collectes mais seulement les

rapports concernant une violation de la scurit. Ce sont en gnral des nuds fixes qui

contrlent dune faon continue la dtection dune anomalie dans le fonctionnement dun

systme. Ainsi les altrations dans la structure dun btiment, suite un sisme, pourraient

tre dtectes par des capteurs intgrs dans les murs ou dans le bton, sans alimentation

lectrique ou autres connexions filaires [19].

I.5 Applications des RCSF

Les rseaux de capteurs sans fil ont t classs parmi les 21 technologies les

plus importantes du 21me sicle. En effet, la recherche dans le domaine des capteurs est

en train de vivre une rvolution importante, ouvrant des perspectives dimpacts

significatifs dans de nombreux domaines. Ainsi, nous classifions les applications des

RCSF en quatre classes dapplications : orientes temps (time driven), orientes

vnements (event driven), orientes requtes (query driven) et hybride [05].

Fig I.2 Classifications des applications des RCSFs.

I.5.1 Applications orientes temps

Cette classe reprsente les applications o lacquisition et la transmission des

donnes captures sont lies au temps : instant prcis, priode dacquisition. Cette priode

dacquisition peut tre plus au moins longue selon lapplication (de quelques secondes



jusqu quelques heures voire des jours). Ainsi, la quantit de donnes change dans le

rseau dpend de la priodicit des mesures effectuer sur lenvironnement local. La

collecte de donnes environnementales peut reprsenter un bon exemple de cette classe

dapplication dans des domaines varis : agriculture, exprimentation scientifique, etc.

[07].

Fig I.3 Utilisation des RCSF dans lagriculture [12].

I.5.2 Applications orientes vnements

Dans ce cas, les capteurs envoient leurs donnes seulement si un vnement

spcifique se produit. On peut citer lexemple de surveillance des feux dans les forts

o un capteur envoi des alarmes la station de base ds que la temprature dpasse un

certain seuil. Au dpart, cette classe dapplication tait conue des fins militaires,

comme la surveillance du dplacement dobjets dans le champ de bataille. Par la suite,

cette classe a rapidement trouv, de nouvelles perspectives comme le contrle industriel,

le contrle mdical des patients, la surveillance ddifices (barrages, ponts, voies de

chemins de fer, etc.) [05].



Fig I.4 Un service militaire utilisant les RCSF [05].

I.5.3 Applications orientes requtes

Dans ce cas, un capteur envoi de linformation uniquement suite une

demande explicite de la station de base. Cette classe dapplication est destine aux

applications adaptes lutilisateur. Ce dernier peut requrir des informations partir de

certaines rgions dans le rseau ou interroger les capteurs pour acqurir des mesures

dintrts. Dans ce cas, des connaissances sur la topologie du rseau et lemplacement des

capteurs sont ncessaires [02].

I.5.4 Applications hybrides

Ce type dapplication met en uvre les trois modes de fonctionnement dcrits

prcdemment. Par exemple, dans un rseau conu pour le suivi dobjets, le rseau peut

combiner entre un rseau de surveillance (time driven) et un rseau de collecte de donnes

par vnements (event driven). Par exemple, pendant les longues priodes dinactivit des

capteurs et lorsque aucun objet nest prsent, le rseau peut assurer une fonction de

surveillance [05].

I.6 Collecter les informations

I.6.1 A la demande



Fig I.5 Collecter les informations la demande [08].

Lorsque l'on souhaite avoir l'tat de la zone de couverture un moment T, le

puits met des broadcastes vers toute la zone pour que les capteurs remontent leur dernier

relev vers le puits. Les informations sont alors achemines par le biais d'une

communication multi sauts [02].

I.6.2 Suite un vnement

Fig I.6 Collecter les informations Suite un vnement [08].



Un vnement se produit en un point de la zone de couverture (changement

brusque de temprature, mouvement...), les capteurs situs proximit remontent alors

les informations releves et les acheminent jusqu'au puits [05].

I.7 Spcificits des RCSF

I.7.1 Topologie

On trouve souvent une topologie au sein des RCSF de manire classique est

reprsente par la Figure I.7 o les nuds sont dploys alatoirement dans une zone

dintrt. Chaque nud peut communiquer directement avec les autres nuds qui sont

situs dans sa zone de couverture et un nud qui souhaite communiquer avec un nud

distant doit faire transiter son message travers des nuds relais pour l'atteindre. On parle

dans ce cas de figure de communication multi-saut ou multi-hop [21].

Fig I.7 Topologie classique des RCSF [21].

Dautre part, les RCSF possdent plusieurs stations de base. Ces stations de

base ont pour mission de collecter les informations circulant sur le rseau, de les stocker

ou de les transmettre directement ou priodiquement via une liaison Internet ou une

liaison GSM une autre entit. Les stations de base peuvent tre un ordinateur portable

ou un capteur de puissance plus grande que les autres nuds classiques. Elles ont le plus

souvent un rle de contrleur du rseau et servent d'intermdiaire entre les utilisateurs du

rseau et le rseau lui-mme [21].



Dautre topologies sont existent dans lesquelles les stations de base peuvent

tre mobiles, comme par exemple une station de base fixe un avion ou un drone. De la

mme manire, les nuds capteurs peuvent tre mobiles comme dans le cas o les

capteurs seraient ports par des individus ou des animaux [21].

I.7.2 Medium

Londe radio cest le mdium utilis par les RCSF. Trois grandes technologies

radios ont t utilises pour des applications bases de rseaux de capteurs. Ces trois sont

a IEEE 802.11x/WiFi : le protocole le plus utilis pour toutes les

applications sans fil. Il offre une large bande passante (11 320

Mbits/secondes). Les premiers capteurs ont eu recours ce protocole

pour permettre la communication entre nuds. Or, cette technologie

exige une consommation dnergie trop importante. Par consquent,

la dure de vie de capteurs aliments par des piles ne dpasse que

rarement quelques heures. C'est pourquoi les applications de capteurs

base de communication sans fil WiFi ont t ngliges [21].

b IEEE 802.15.1/Bluetooth : le standard de communication Bluetooth

permet des communications sur de courtes distances avec un dbit de

communication limite (1Mbits/seconde) et une dure de vie

prolonge. Pour exemple les capteurs BtNode sont conus pour une

communication de type Bluetooth. Cependant le protocole Bluetooth

n'est pas le protocole le plus utilis dans les rseaux de capteurs, bien

qu'il puisse rpondre en partie aux problmes de prservation de

l'nergie, car il est gravement handicap par la taille limite du rseau

qu'il peut former 80 nuds. Ce faible nombre de nuds est

incompatible avec la volont de former des rseaux denses de capteurs

[21].

c IEEE 802.15.4/Zigbee : le protocole Zigbee est bas sur la standard

IEEE 802.15.4 qui dfinit sa couche PHY et MAC et qui permet de

prolonger thoriquement la dure de vie d'un nud sur plusieurs



annes. Cette norme a t dveloppe par la communaut industrielle

Zigbee Alliance. Ce protocole propose le dploiement de rseau dense

plus de 65000 nuds avec une porte de l'ordre de 100 mtres pour

un dbit de 250 Kb/s. Ces caractristiques font aujourd'hui ZigBee le

principal protocole utilis dans les rseaux de capteurs [21].

Fig I.8 Position des WSN par rapport dautres technologies [20].

I.7.3 Routage des donnes

Les RCSF requirent des protocoles de routage efficaces Pour limiter le

nombre de communications coteuses en nergie. Les protocoles de routage les plus

utiliss dans les RCSFs est la clustrisation, qui divise le rseau en plusieurs clusters.

Dans chacun de ces clusters, un nud matre (cluster-head) est lu et aura pour mission

de rcuprer les informations des membres du cluster dont il a la charge pour les

transmettre aux autres clusters et inversement [21].

I.8 Facteurs et contraintes des RCSF

La conception et la ralisation des rseaux de capteurs sans fil sont

influences par plusieurs paramtres. Ces facteurs servent comme directives pour le

dveloppement des algorithmes et protocoles utiliss dans les RCSF [05].



I.8.1 Dure de vie du rseau

Cest lintervalle de temps qui spare linstant de dploiement du rseau de

linstant o l'nergie du premier nud s'puise. Selon lapplication, la dure de vie exige

pour un rseau peut varier entre quelques heures et plusieurs annes [05].

I.8.2 Ressources limites

En plus de lnergie, les nuds capteurs ont aussi une capacit de traitement

et de mmoire limite. En effet, les industriels veulent mettre en uvre des capteurs

simples, petits et peu coteux qui peuvent tre achets en masse [05].

I.8.3 Bande passante limite

Afin de minimiser lnergie consomme lors de transfert de donnes entre les

nuds, les capteurs oprent bas dbit. Typiquement, le dbit utilis est de quelques

dizaines de Kb/s. Un dbit de transmission rduit nest pas handicapant pour un rseau de

capteurs o les frquences de transmission ne sont pas importantes [05].

I.8.4 Facteur dchelle

Le nombre de nuds dploys pour une application peut atteindre des

milliers. Dans ce cas, le rseau doit fonctionner avec des densits de capteurs trs grandes.

Un nombre aussi important de nuds engendre beaucoup de transmissions inter nodales

et ncessite que la station de base soit quipe de mmoire suffisante pour stocker les

informations reues [05].

I.8.5 Topologie dynamique

La topologie des rseaux de capteurs peut changer au cours du temps pour les

raisons suivantes [05]:

Les nuds capteurs peuvent tre dploys dans des environnements hostiles

(champ de batail par exemple), la dfaillance dun nud capteur est, donc trs

probable.

Un nud capteur peut devenir non oprationnel cause de lexpiration de son

nergie.



I.8.6 Agrgation de donne

Dans les rseaux de capteurs, les donnes produites par les nuds capteurs

voisins sont trs corrles spatialement et temporellement. Ceci peut engendrer la

rception par la station de base dinformations redondantes. Rduire la quantit

dinformations redondantes transmises par les capteurs permet de rduire la

consommation dnergie dans le rseau et ainsi damliorer sa dure de vie. Lune des

techniques utilise pour rduire la transmission dinformations redondantes est

lagrgation des donnes. Avec cette technique, les nuds intermdiaires agrgeant

linformation reue de plusieurs sources. Cette technique est connue aussi sous le nom de

fusion de donnes [05].

I.9 Domaines dutilisation des rseaux de capteurs

I.9.1 Domaines militaires

Le dploiement rapide, lauto-configuration et la tolrance aux pannes des

rseaux de capteur sont des caractristiques qui font de ce type de rseau un outil

apprciable dans un tel domaine. Dploiement sur un endroit stratgie ou difficile daccs,

afin de surveiller toutes les activits des forces ennemies ou danalyser le terrain avant

dy envoyer des troupes (par exemple la dtection dagents chimiques, biologiques ou de

radiations) [09].

Fig I.9 Utilisation les RCSF dans le domaine militaire [09].



I.9.2 Domaine de scurit

Lapplication des rseaux de capteurs dans le domaine de la scurit peut

diminuer considrablement les dpenses financires consacres la scurisation des lieux

et des tres humains. Ainsi, lintgration des capteurs dans de grandes structures telles

que les ponts ou les btiments aidera dtecter les fissures et les altrations dans la

structure suite un sisme ou au vieillissement de la structure. Le dploiement dun

rseau de capteurs de mouvement peut constituer un systme dalarme qui servira

dtecter les intrusions dans une zone de surveillance [09].

I.9.3 Domaines environnementales

Les micro-capteurs disperss partir dun avion dans une zone difficile

daccs peuvent permettre de dtecter des incendies, surveiller des catastrophes naturelles

(inondations, sismes, ruptions volcaniques), surveiller des phnomnes

mtorologiques, de dtecter de la pollution (qualit des eaux, taux densoleillement, taux

de radioactivit, fuite de ptrole, taux de CO2 .) [09].

Fig I.10 exemple des rseaux de capteur dans lenvironnement [10].



I.9.4 Domaines mdicales

Dans le domaine de la mdecine, les rseaux de capteurs peuvent tre utiliss

pour assurer une surveillance permanente des organes vitaux de ltre humain grce des

micro capteurs qui pourront tre avals ou implants sous la peau (surveillance de la

glycmie, dtection de cancers, ..). Ils peuvent aussi faciliter le diagnostic de quelques

maladies en effectuant des mesures physiologiques telles que : la tension artrielle,

battements du cur, ... laide des capteurs ayant chacun une tche bien particulire. Les

donnes physiologiques collectes par les capteurs peuvent tre stockes pendant une

longue dure pour le suivi dun patient. Dautre part, ces rseaux peuvent dtecter des

comportements anormaux (chute dun lit, choc, cri, ) chez les personnes dpendantes

(handicapes ou ges) [09].

Fig I.11 exemple dutilisation de RCSF dans le domaine mdicale [11].

I.9.5 La domestique

Avec le dveloppement technologique, les capteurs peuvent tre embarqus

dans des appareils, tels que les aspirateurs, les fours micro-ondes, les rfrigrateurs,... .

Ces capteurs embarqus peuvent interagir entre eux et avec un rseau externe via internet

pour permettre un utilisateur de contrler les appareils domestiques localement ou

distance. Le dploiement des capteurs de mouvement et de temprature dans les futures

maisons dites intelligentes permet dautomatiser plusieurs oprations domestiques telles



que : la lumire steint et la musique se met en tat darrt quand la chambre est vide, la

climatisation et le chauffage sajustent selon les points multiples de mesure, le

dclenchement dune alarme par le capteur anti-intrusion quand un intrus veut accder

la maison [09].

Fig I.12 application des RCSF domestique [10].

I.9.6 Domaines commerciales

Des nuds capteurs pourraient amliorer le processus de stockage et de

livraison. Le rseau ainsi form, pourra tre utilis pour connatre la position, l'tat et la

direction d'un paquet ou d'une cargaison. Un client attendant un paquet peut alors avoir

un avis de livraison en temps rel et connatre la position du paquet. Des entreprises

manufacturires, via des rseaux de capteurs pourraient suivre le procd de production

partir des matires premires jusqu'au produit final livr. Grce aux rseaux de capteurs,

les entreprises pourraient offrir une meilleure qualit de service tout en rduisant leurs

cots. Les produits en fin de vie pourraient tre mieux dmonts et recycls ou rutiliss

si les micro-capteurs en garantissent le bon tat.

Dans les immeubles, le systme de climatisation peut tre conu en intgrant

plusieurs micro-capteurs dans les tuiles du plancher et les meubles. Ainsi, La

climatisation pourra tre dclenche seulement aux endroits o il y a des personnes

prsentes et seulement si c'est ncessaire [09].



I.10 Architecture d'un capteur

I.10.1 Modle dun capteur

Fig I.13 Exemple dun capteur [13].

I.10.2 Les capteurs sans fils

Un capteur est un lment qui effectue trois principales tches : il prlve des

donnes sur le terrain, il effectue si ncessaire un traitement des donnes et enfin il

communique avec les autres nuds. Pour remplir ces fonctions, un nud possde quatre

units de base [14] :

a Unit de captage (Sensing unit) : elle est compose dun dispositif de capture

physique qui prlve linformation de lenvironnement local et un convertisseur

analogique/numrique appel ADC (Analog to Digital Converter) qui va convertir

l'information releve et la transmettre l'unit de traitement [15].

b Unit de traitement (Processing unit) : est compose de deux interfaces, une

interface pour l'unit d'acquisition et une autre pour l'unit de transmission. Cette

unit est galement compose d'un processeur et dune mmoire. Elle acquiert les

informations en provenance de l'unit d'acquisition et les stocke en mmoire ou

les envoie l'unit de transmission [15].



c Unit de communication (Transceiver unit) : elle est compose dun

metteur/rcepteur (module radio) pour assurer toutes les missions et rceptions

de donnes [15].

d Unit dnergie (Power unit) : elle est responsable de la gestion de lnergie et

de lalimentation de tous les composants du capteur. Elle consiste, gnralement,

en une batterie qui est limite et irremplaable, ce qui a rendu lnergie comme

principale contrainte pour un capteur [15].

Fig I.14 Architecture matrielle dun capteur [20].

e Radio et Antenne : Un capteur est conu pour mettre en place des rseaux sans

fils, les quipements tudis sont donc gnralement quips dune radio ainsi que

dune antenne afin de se connecter la couche physique que constitue les

missions hertziennes [17].

f Batterie : Comme tout dispositif embarqu, ils disposent dune alimentation

autonome telle quune batterie, et parfois dun panneau solaire pour permettre de

recharger cette batterie, ce qui lui permet dtre dispos dans un endroit parfois

inaccessible [17].

Cependant quelques diffrences existent suivants les fabricants, chacun deux

dveloppe son type de capteurs.



Ces types peuvent tre mica, mica2, ou telosb par exemple. La figure Fig I.15

illustre quelque exemple de capteurs :

Fig I.15 Ensembles des capteurs.

I.11 Technologies des capteurs

Modle

Micro-

contrleur

Type

Radio

Radio

(kbps) RAM Flash EEPROM Batterie

Crossbow

Technology

MICA2 Atmega

128L

MPR400

chipcon

cc1000

38 4 KB 128 kb 4 KB 2XAA

MICAz Atmega

128L

MPR2400

chipcon

cc2420

250 4 KB 128 kb 4 KB 2XAA

TelosB TI MSP 430

(16 bit)

chipcon

cc2420

250 10 KB 48 kb 16 KB 2XAA

Imote2 Intel PXA

271(32 bit)

chipcon

cc1000

250 32 KB 32 kb 3XAAA

Shockfish

SA

Tiny

Node TI MSP 430

(16 bit)

semtech

cc1000

153 10 KB 48 kb 16 KB 2/3XAA

Tab I.1 Les diffrentes technologies des nuds capteurs [05].



I.11.1 MICA2

Le capteur MICA2 est un capteur de 3_eme gnration utilise pour les rseaux

de capteurs sans fil et faible consommation, voir le tableau Tab I.1. Ce type de capteurs

a t dvelopp par l'universit de Berkeley et est utilise dans les applications suivantes

[17] :

Contrles environnementaux

Surveillance et scurit.

I.11.2 TelosB

La plate-forme TelosB a t labore et publie la communaut scientifique

par l'universit une longue autonomie de la batterie ainsi qu'un veil rapide de l'tat de

veille. Le microcontrleur TPR2420 utilise dans TelosB, est compatible avec la

distribution open-source de TinyOS. Ce type de nud peut tre utilis dans les applications

suivantes [17] :

Exprimentation des rseaux de capteurs sans fil.

I.11.3 TinyNode

Le TinyNode est un nud capteur dveloppe par Shockfish SA. Il est optimis

de telle sorte supporter TinyOS. Ce type de nud, on le retrouve dans les applications

suivantes [17] :

Surveillance de l'environnement

Agriculture de prcision

Gestion de stationnement

I.12 Caractristiques principales dun capteur

Le fonctionnement dun capteur se consiste sur deux entits fondamentales :

lunit dacquisition qui est le cur physique permettant la prise de mesure et lunit de

communication qui ralise la transmission de celle-ci vers dautres dispositifs

lectroniques. Ainsi, chaque capteur possde un rayon de communication (Rc) et un rayon

de sensation (Rs) [21].



La figure fig I.16 montre les zones dfinies par ces deux rayons pour le capteur

A. La zone de communication est la zone o le capteur A peut communiquer avec les autres

capteurs. Dans cet exemple, le capteur A peut communiquer avec un capteur B. Dautre

part, la zone de dtection est la zone o le capteur A peut capter lvnement. Dans cet

exemple, il sagit de la zone dans laquelle se trouve le capteur C [21].

Fig I.16 Rayons de communication et de dtection d'un capteur [21].

I.13 Les systmes d'exploitation pour les RCSFs

Les systmes embarqus sont des systmes d'exploitation prvus pour

fonctionner sur des machines de petite taille, telles que des nuds de capteurs. Les

systmes d'exploitation pour les nuds de RCSF sont gnralement moins complexes que

les autres systmes d'exploitation. Ceci cause des exigences particulires des applications

de rseau de capteur et des contraintes de ressources des nuds de capteurs [17].

Plusieurs systmes d'exploitation sont conus pour les nuds de RCSF. Parmi

ces systmes nous citons Contiki OS, TinyOS, Nano_RK, LiteOS MANTIS, etc.

I.13.1 Contiki OS

Contiki est un systme dexploitation open-source, multitche, Lger, et

flexible pour les capteurs des rseaux sans fils, crits par Adam Dunkels au groupe des

systmes embarqus en rseau l'Institut sudois dinformatique [22].



Contiki est conu pour les microcontrleurs avec une taille de mmoire trs

limite. Sous Contiki une typique configuration ncessite 2 kilo-octets de RAM et 40 Ko

de ROM, Contiki se compose d'un noyau event-driven, au sommet de laquelle les

programmes d'application peuvent tre chargs dynamiquement et dchargs au moment

de l'excution [23].

Caractristiques supplmentaires :

a Support de simulation :

Contiki OS possd Cooja comme un outille de simulation quil Il

supporte les simulations inter-couches (cross-level) [24].

b Support de la langue :

Tant le systme Contiki et applications pour le systme sont mises en

uvre dans le langage de programmation C [23].

c Plates-formes supportes :

Contiki prend en charge les plates-formes suivantes : Mica, Mica2,

Micaz, TelosB, Tmote, Sky mote et beaucoup dautres.

d Support Documentation :

Documentation dtaille peut tre trouve sur la page d'accueil Contiki

OS www.sics.se/~adam/contiki

I.13.2 TinyOS

Est le plus rpondu des systmes d'exploitation pour les RCSF. Tinos est un

systme d'exploitation open source dveloppe par l'universit de Berkeley. La

bibliothque des composants de TinyOS est particulirement complte puisquon y

retrouve des protocoles rseaux, des pilotes de capteurs et des outils d'acquisition de

donnes [16]. TinyOS s'appuie sur un fonctionnement vnementiel, qu'il ne devient actif

qu'a l'apparition de certains vnements ; par exemple, l'arrive d'un message radio. Le

reste du temps, le capteur se trouve en tat de veille garantissant une dure de vie maximale

[17].

Caractristiques supplmentaires [16] :

e Support de simulation :

TinyOS fournit un support de simulation sous la forme d'TOSSIM.



Le code de simulation est crit en CNES et par consquent peut

galement tre dploy motes rels.

f Support de la langue :

TinyOS soutient le dveloppement d'applications dans le langage de

programmation NesC. NesC est un dialecte de la langue C.

g Plates-formes supportes :

TinyOS prend en charge les plates-formes de dtections suivantes :

Mica, Mica2, Micaz, Telos, Tmote et quelques autres.

h Support Documentation :

TinyOS est un systme d'exploitation bien documents et une

documentation dtaille peut tre trouve sur la page d'accueil TinyOS

http://www.tinyos.net.

I.13.3 MANTIS

Mantis est un poids lger et de lnergie efficace. Il a une superficie de 500

octets, ce qui inclut le noyau, le programmateur, et la pile rseau. Le systme d'exploitation

de MANTIS (MOS) est portable sur de multiples plateformes, c'est--dire nous peuvent

tester des applications MOS sur un PDA ou un PC. Ensuite, l'application peut tre porte

vers le nud de capteur. MOS prend galement en charge la gestion distance des nuds

de capteurs grce une programmation dynamique. MOS est crit en C et il prend en charge

le dveloppement d'applications en C [16].



MANTIS soutient la simulation de rseaux de capteurs sans fil travers

AVRORA.


MANTIS soutient le dveloppement d'applications en langage C.

c Plates-formes supportes :

MANTIS prend en charge les plates-formes de dtection suivants:

Mica2, MicaZ et Telos.



d Support Documentation :

Documentation dtaille peut tre trouve sur la page d'accueil

MANTIS http://mantisos.org.

I.13.4 Nano-RK :

Nano-RK est un systme d'exploitation multitche premptif fixe, en temps

rel pour les rseaux de capteurs. Support multi-saut en rseau, le soutien la planification

axe sur les priorits, l'actualit et ordonnancement, tendu RCSF vie, les limites

d'utilisation des ressources de l'application, et les petits empreinte. Nano-RK utilise 2 Ko

de RAM et 18 Ko de ROM. Nano-RK fournit un support pour les capteurs de la CPU, et

les rservations de bande passante rseau. Il fournit aussi le support rseau travers

l'abstraction socket-like. Nano-RK soutient et les plates-formes de dtection MicaZ luciole

[16].



Nano_RK soutient le dveloppement d'applications en langage C.


Nano-RK prend en charge les plates-formes de dtection suivants:

MicaZ et FireFly.

c Support Documentation :

Documentation Nano-RK peut tre trouve sur la page d'accueil Nano-

RK l'adresse : http:// www.nano-rk.org.

I.14 Consommation dnergie dans les RCSF

Lnergie consomme par un nud capteur est due essentiellement aux

oprations suivantes : la capture, le traitement et la communication de donnes.

I.14.1 Energie de capture

Lopration de capture est besoin dnergie pour accomplir les tches suivantes

: chantillonnage, conversion analogique/numrique et activation de la sonde du capture.



En gnral, lnergie de capture reprsente un faible pourcentage de lnergie totale

consomm par un nud [04].

I.14.2 Energie de traitement

Lnergie de traitement se divise en deux parties : lnergie de commutation et

lnergie de fuite. Lnergie de commutation est dtermine par la tension dalimentation

et la capacit totale commute au niveau logiciel (en excutant un logiciel). Par contre

lnergie de fuite correspond lnergie consomme lorsque lunit de calcul neffectue

aucun traitement. En gnral, lnergie de traitement est faible par rapport celle ncessaire

pour la communication [04].

I.14.3 Energie de communication

Lnergie de communication se dcline en deux parties : Lnergie de rception

et lnergie de lmission. Pour avoir une estimation sur le niveau de consommation

dnergie dans les deux cas, G.J Potter et al ont montr que le transport de 1 ko de donnes

sur 100m consomme autant dnergie que le traitement de 3 millions dinstructions. On

voit donc que la communication cote chre et quil est prfrable de traiter les donnes

localement plutt que de faire des communications entre les capteurs. Limiter les temps de

communication est une solution pour rduire la consommation dnergie. De plus, lorsque

les capteurs communiquent, il existe toujours des gaspillages dnergie. Il nous faut

comprendre ces raisons afin de pouvoir rduire ces gaspillages. Les chercheurs de

lUniversit de Californie ont identifi quatre raisons de gaspillage dnergie [04]:

a La collision

Le cas o deux nuds transmettent les trames de donnes en mme

temps vers un seul destinataire, cela gnre une collision sur le

rcepteur. Cette collision implique une retransmission des trames de

donnes et augmente la consommation dnergie.

b Lcoute passive (overhearing)

O les nuds coutent les trames de donnes qui ne leur sont pas

destines. Puisque le mdium est un environnement commun, lorsquun

metteur transmet ses trames de donnes, tous les noeuds qui se



trouvent autour de lui sont obligs dcouter cette transmission. Cette

coute passive est ncessaire pour dterminer le moment o le mdium

de transmission se libre afin de transmettre les trames de donnes.

c Le canal sans fil

Est un mdium de transmission bruit et il y a trs souvent des erreurs

de transmission. Alors, lutilisation de paquet de contrle est une

mthode efficace pour contrler les trames derreurs. Cependant,

lorsquils ne contiennent aucune donne et quils consomment, cest un

gaspillage dnergie.

d Lcoute non-active

Quand un noeud ne peut pas savoir le moment o les autres lui envoient

des trames de donnes, il doit toujours mettre son transceiveur en

marche. De ce fait, sil ny a pas de transmission vers lui, ce nud

consomme de lnergie pour rien.

I.15 Modle de consommation dnergie

Heinzelman et al proposent un modle radio de consommation dnergie (voir

figure). Ainsi, les nergies ncessaires pour mettre ETx(s,d) et recevoir ERx(s) des

messages sont donnes par [02] :

Pour mettre un message de s bits vers un rcepteur loin de d mtres,

lmetteur consomme: ETx(s, d) = ETx elec(s) + ETx amp(s, d) (1)

ETx(s, d) = (Eelec * s) + (Eamp * s *d2) . (2)

Pour recevoir un message de s bits, le rcepteur consomme :

ERx(s) = ERx elec(s) . (3)

ERx(s) = Eelec * s . (4)

Eelec et Eamp reprsentent respectivement lnergie de transmission

lectronique et damplification (voir figure I.17).



Fig I.17 Modle de consommation dnergie [02].

I.16 Connectivit du RCSF

La connectivit est un problme majeur dans les rseaux de capteurs (composs

dentits fixes ou mobiles) [02]. Un rseau de capteur est dit connect si et seulement sil

existe au moins une route entre chaque paire de nud. La connectivit dpend

essentiellement de lexistence des routes. Elle est affecte par les changements de topologie

dus la mobilit, la dfaillance des nuds, les attaques, etc.Ce qui a pour consquence

: la perte des liens de communication, lisolement des nuds, le partitionnement du rseau.

Bien comprendre la connectivit dun rseau permet dadapter les mcanismes

de communication afin dassurer le bon fonctionnement des applications. Ainsi, la

dcouverte du voisinage dun nud capteur est un lment important. Dans leur activit

priodique, les pertes de connectivit sont principalement dues la mobilit des nuds et

aussi aux mcanismes lis lconomie dnergie. La densit leve des nuds dans les

rseaux de capteur les empche dtre compltement isols les uns des autres. Par

consquent, il est exigent que les nuds de capteurs soient fortement connects. On peut

considrer un rseau de capteurs sans fil de communication saut multiple, o tous les

nuds cooprent dans le but dassurer des communications entre chacun [09].



Fig I.18 Connectivit des nuds capteurs [02].

I.17 Couverture dans les RCSF

Cest la surface totale se trouvant en dessous de la porte de capture des

donnes au moins dun nud [08].

K-couverture

Soit un rseau de capteurs constitue de n capteurs et une rgion dintrt A, On

dit quon a une K-couverture si et seulement si les deux conditions suivantes sont vrifis

[08] :

Satisfaction des conditions de couverture pour un maximum de temps de la vie

du rseau.

Chaque point q dans A est couvert par au moins k distinctes capteur.

Fig I.19 k-couverture [02].



I.18 Architecture protocolaire

Fig I.20 Architecture protocolaire [04].

I.18.1 Rle des couches

Suivant la fonctionnalit des capteurs, diffrentes applications peuvent tre

utilises et bties sur la couche application. La couche transport aide grer le flux de

donnes si le rseau de capteurs lexige. Elle permet de diviser les donnes issues de la

couche application en segments pour les dlivrer, ainsi elle rordonne et rassemble les

segments venus de la couche rseau avant de les envoyer la couche application. La couche

rseau prend soin de router les donnes fournies par la couche transport. Le protocole MAC

(Media Access Control) de la couche liaison assure la gestion de laccs au support

physique. La couche physique assure la transmission et la rception des donnes au niveau

bit [05].

I.18.2 Plan de gestion

En outre, les plans de gestion de lnergie, de la mobilit et des tches

surveillent la puissance, le mouvement et la distribution des tches, respectivement entre

les nuds capteurs. Ces plans de gestion sont ncessaires, de sorte que les nuds capteurs

puissent fonctionner ensemble dune manire efficace pour prserver lnergie, router des

donnes dans un rseau de capteurs mobile et partager les ressources entre les nuds

capteurs. Du point de vue global, il est plus efficace dutiliser des nuds capteurs pouvant

collaborer entre eux. La dure de vie du rseau peut tre ainsi prolonge [05].



I.19 Routage dans les RCSFs

Pour surveiller un tel phnomne et faire remontrer linformation un centre

de contrle distant les capteurs sont dploys en grand nombre dans le rseau. Pour

atteindre cette finalit, les capteurs ont la capacit de communiquer et collaborer entre eux

pour acheminer linformation collecte la station de base en garantissant sa fiabilit et en

empruntant le plus court chemin entre le nud qui a dtect ce phnomne et la station de

base [25]. Cette opration permet le routage de linformation entre le nud dtecteur et le

nud puis et elle consiste trouver les routes les plus courtes avec le minimum dlai. Dans

la littrature, plusieurs protocoles de routage ont t proposs.

Dautre part, les RCSFs ont connue des contraintes qui ont donnes naissance

des protocoles de routage. Parmi ces contraintes le dlai de communication. De ce fait,

les protocoles de routage conus pour les RCSF doivent garantir lacheminement de

linformation entre tous les nuds du rseau et la station de base moindre cot en termes

de temps. Dans ce document nous prsentons quelques approches de routage qui

sintressent la contrainte du temps rel.

I.20 Problmatique

Lobjectif de ce projet est de prsenter la problmatique de lintgration des

mtriques de la qualit de service (spcialement le dlai) dans la prise de dcision du

routage dans un rseau de capteur sans fil. Bien que les protocoles de routage conues pour

les RCSFs sont trs larges et diverses cependant quels que uns qui sont prfrables pour

garantir le routage avec QoS temps rel.

I.21 Suggestions

Il nest pas facile de choisir nimporte quel protocole ; il faut donc effectuer

toute une tude sur les diffrents protocoles de routage pour aboutir un tel choix. Nous

avons vu qu'il est appropri de faire un tat de lart qui nous permet de connatre les travaux

existants sur ce domaine, Ce que les chercheurs atteindre dans leur recherche et en fin

qu'est-ce qui nous reste faire pour accomplir notre objectif.



I.22 Conclusion

Dans ce chapitre nous avons vu les concepts et les caractristiques gnreux

lis aux rseaux de capteur sans fil. Ces concepts sont trs normes ce qui offre des

possibilits de dveloppement de rseaux pour un champ dapplication vaste et vari. Ce

dernier donne une ide que les rseaux de capteurs sans fil feront au futur une partie

intgrante de notre vie quotidienne et changeront certainement notre manire de vivre.

Cependant, la conception dun rseau de capteurs robuste et fiable doit

satisfaire certaines contraintes lies la dure de vie et lacheminement des donnes dans

le rseau. En effet, les nuds de capteur sont constituent des bande passante de

communication limits ce qui implique un dlai de communication estimer pour prolonger

plus la dure de vie par consquence des protocoles de routage sont conues pour traiter

les problmes de routage dans les rseaux de capteur sans fil. Ces protocoles sont divers en

termes dapplications et architecture de rseau.

Dans le chapitre II on va prsenter une classification des diffrents protocoles

de routage. Cette comparaison rvle les caractristiques importantes qui doivent tre

prises en considration lors de la conception et l'valuation de nouveaux protocoles de

routage pour les rseaux de capteurs.

CHAPITRE II

Le routage dans les RCSFs

Ladmirable ferie laquelle quelques instants suffisent pour

qu'apparaisse prs de nous, invisible mais prsent. Ltre qui nous

voulions parler et qui, restant sa table, dans la ville quil habite, sous un

ciel diffrent du ntre, par un temps qui n'est pas forcment le mme, au

milieu de circonstances et de proccupations que nous ignorons et que

cette tre va nous dire, se trouve tout coup transport des centaines de

lieues (lui et toute l'ambiance o il reste plong) prs de notre oreille, au

moment o notre caprice l'a ordonn.

Comment je voie le monde, Albert Einstein

CHAPITRE II LE ROUTAGE DANS LES RCSF


II.1 Introduction

Les rseaux informatiques qui deviennent de plus en plus un domaine de

recherche trs vaste. Et puisque la tlcommunication et le circuit de linformation

prennent la part du lion des objectifs de ces rseaux. Ce dernier utilise un processus de

routage pour dterminer le plus parfait chemin pour router linformation dune unit du

rseau une autre.

Les rseaux de capteur sans fil sont considrs comme des rseaux

informatiques bass sur infrastructure des rseaux ad-hoc.

Comme nous indiquons dans le chapitre I que la couche rseau prend soin de

router les donnes. Cette couche utilise des protocoles de routage pour acheminer le trafic

du rseau. Certes un protocole de routage permet dacheminement des informations au

sien du rseau avec lenvoi des messages entre nuds de capteur pour la collecte du

phnomne. Les capteurs sont prvus pour la collecte dinformation selon des critres

bien prcis.

Dans ce chapitre nous tenons prsenter une brve tude sur quelques

protocoles de routage. On commence dabord dexpliquer comment linformation se

distribuer dans le rseau. On va citer par la suite les facteurs qui rentrent dans la

conception dun protocole de routage que nous conduirons classifier les plus importants

protocoles selon larchitecture de rseaux, le mode de fonctionnement du protocole, le

paradigme de communication, et selon ltablissement de la route. Nous concentrons sur

des protocoles bas sur la QoS et les multi-chemins qui nous intressons dans notre tude

par la suite.



II.2 La distribution de l'information dans un rseau de

capteurs

Avant dentamer au routage et acheminement dans les rseaux de capteur sans fil

on va voir dabord comment linformation se circule dans les routes du rseau. Dans ce

contexte nous nous intressons la gestion des flux de donnes routs et comment

linformation se transmise dans le rseau sans prenant en compte les te

II.2.1 Distribution point--point (One-to-One) Unicast:

Gnralement lunicast est souvent utilis dans les rseaux de capteur sans fil pour

tablir des relations entre un capteur et un effecteur. Les requtes en point--point

(unicast) permettent dtablir des communications en requte/rponse afin de paramtrer

partir dun nud source le comportement ou des proprits dun nud prcis du rseau

(allocation dadresse, rinitialisation, etc.). La transmission point--point dtecte dun

vnement dun effecteur lautre bout du rseau [26]. Le problme de lunicast est

largement trait dans la littrature [26].

II.2.2 Distribution (One-to-Many) Multicast/Broadcast

Cest denvoyer de linformation dune source vers lensemble des nuds du

rseau. Est une pratique Utilise pour la reprogrammation des nuds et dans les

mcanismes de dcouverte de route [26].

Lors de la dissmination de flux de donnes, le mdium sans fil subit des collisions

et interfrences qui peuvent altrer la bonne rception des paquets et qui ncessitent

lutilisation de mcanismes spcifiques dacheminement et de retransmission. Il existe

plusieurs mthodes pour pallier ces problmes en prservant les performances du rseau,

que ce soit via la dissmination hirarchique, la diffusion slective ou la propagation

pidmique [26].



II.2.3 Distribution centralise (Many-to-One) Incast

Dans ce modle de distribution la collecte de linformation est faite partir dun

ensemble de capteurs sources vers une ou plusieurs destinations. Ce modle est le plus

rpandu dans les rseaux de capteurs. Il est utilis pour la collecte dinformation dans des

applications de surveillance et de supervision dinfrastructures ou denvironnements

donns [26].

II.3 le routage dans les RCSF

Comme nous avons indiqu auparavant que les rseaux de capteur sont des rseaux

sans fil bas sur linfrastructure ad-hoc. Cependant les protocoles de routage tudies dans

ces rseaux ne peuvent pas sappliquer aux rseaux de capteur car dans ce dernier, la

puissance dmission, la consommation dnergie et encore la golocalisation sont des

critres de choix pour le routage. Autrement dit, il est ncessaire de maintenir

automatiquement et dynamiquement un routage prenant en compte lenvironnement et

ltat du rseau.

Ainsi que, la conservation dnergie, la scalabilit, le robuste, la tolrance aux

pannes et auto-organisation sont des objectifs de routage dans les RCSF [27]. Cependant

plusieurs nouveaux protocoles de routage ont t proposs pour les RCSF qui doivent

tenir compte loptimisation des calculs ncessaires pour choisir la route la plus optimale.

Ces protocoles sont classifier selon la structure du rseau, alors on distingue : le

routage linaire, routage hirarchique [28].

Ces protocoles peuvent tre classs selon les techniques de routage vis par le

fonctionnement de protocole : routage bas sur la ngociation, routage multi-chemins,

routage bas sur requte, bas sur QoS. Ou par le paradigme de communication : centr

donnes, centrs nuds ou centrs position [28]. La classification des techniques de

routage est illustre dans la figure II.1 :



Fig II.1 Classification des techniques de routage [28].

Techniques de routage sont ncessaires pour l'envoi des donnes entre les nuds

de capteur et les stations de base de communication. Les faons comment efficacement

acheminer les donnes recueillies entre nuds est trs important ainsi trs difficile dans

les rseaux de capteurs en raison de nombreuses contraintes de nuds de capteurs et

plusieurs caractristiques discrimins de WSN [29].

Il existe dautres protocoles utilises dans les RCSF inspirs des rseaux Ad-hoc, il

sagit des protocoles : proactif, ractif et hybride qui sont distinguent selon la manire

dont le protocole dsigne le chemin emprunter par les donnes [30].

II.4 facteurs de conception de protocoles de routage

Initialement les RCSFs sont motivs par des applications militaires. Plus tard des

applications civiles ont t pris en considration, comme la surveillance de

l'environnement et des espces, la production et de la sant, maison intelligente, etc. en

fonction de ces applications la topologie du rseau, l'chelle et la densit d'un rseau se

varie [31]. Suivant ces critres, des problmes de conception du rseau ont t prise en

considration. Pour rpondre ces problmes on doit citer quelques ces facteurs.



II.4.1 Tolrance

Download - Routage Avec Qos Temps Reel dans les RCSFs (Real Time Qos Routing in wireless sensor network)

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