Les rseaux de capteurs sans fils

Prsent par : -M. Benzouaoui -A. Hamidouche

Encadr par :Mr. M. GUEROUI

2011-20121

Introduction

Routage

QoS

Conclusion

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Introduction

Routage

QoS

Conclusion

INTRODUCTION Un rseau de capteurs sans fil consiste en un nombre de nuds connects entre eux, capables de sonder l'environnement dans lequel ils se trouvent, et de remonter l'information vers un point de collecte appel station de base ou sink . Un nud est constitu dune source dalimentation(souvent une batterie) , dun ou plusieurs capteurs, dune unit de traitement et dun systme de communication sans fil

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Routage

QoS

Conclusion

DOMAINES DAPPLICATION- Il ya 5 grandes familles dapplications: les applications militaires Surveillances environnementales Sant Maison intelligente Applications commerciales

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Routage

QoS

Conclusion

PRINCIPE DE ROUTAGE

Absence d'infrastructure et de gestion Centralise Chaque lment peut bien videmment mettre et recevoir des messages Messages circulent dans le rseau de proche en proche Chaque nud du rseau doit possder des capacits de routage Grce ce routage, la porte radio d'un nud peut tre virtuellement tendue en utilisant ses voisins comme relais de l'information

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Introduction

Routage

QoS

Conclusion

PRINCIPE DE ROUTAGE

Exemple : le nud A peut envoyer des messages au nud G bien que celui-ci soit hors de porte radio (cercle en pointill) du nud A. Pour cela il utilise la route BCFG.7

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Routage

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Conclusion

LA PROBLMATIQUE DU ROUTAGE

Les nuds peuvent tre mobiles . Les nuds peuvent entrer et sortir du rseau tout moment, soit parce qu'ils s'teignent, soit parce qu'ils sortent de la porte radio de nuds du rseau. Les ressources des nuds sont souvent limites (capacit de calcul, nergie...) car ce sont des quipements embarqus lgers et mobiles ; Le mdium radio est peu able en termes de perte d'information et de scurit Les liens radio peuvent tre asymtriques, l'information passe dans un sens mais pas dans l'autre ( cause des irrgularits des ondes lectromagntiques).8

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Routage

QoS

Conclusion

LES PROTOCOLES DE ROUTAGE

Trois grandes familles de protocoles peuvent tre distingues : Les protocoles de routage plats. Les protocoles de routage hirarchiques. Les protocoles de routage gographiques.

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Routage

QoS

Conclusion

LES PROTOCOLES DE ROUTAGE

Routage plat: Ces protocoles considrent que tous les nuds sont identiques, jouent le

mme rle, ont la mme fonctionnalit et collaborent ensemble pourexcuter des tches spcifiques. La dcision dun nud de router des paquets vers un autre dpendra de sa position.

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Routage

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Conclusion

ROUTAGE PLAT

SPIN (Sensor Protocols for Information via Negotiation) SPIN utilise 3 types de paquets ADV, REQ et DATA. Un nud voulant mettre des donnes commence par envoyer un paquet de type ADV. Les nuds qui reoivent ce paquet renvoient un paquet REQ. Le nud qui a initi la communication envoie alors un paquet DATA pour chaque rponse REQ reue. Un nud peut parfaitement ne pas rpondre aux sollicitations, par exemple dans le but d'conomiser son nergie.11

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Conclusion

ROUTAGE PLAT

SPIN (Sensor Protocols for Information via Negotiation)

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Routage

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Conclusion

ROUTAGE PLAT

SPIN (Sensor Protocols for Information via Negotiation) SPIN permet de rduire les communications car il ny a que les nuds intresss qui reoivent l'information. En revanche, le protocole ne peut assurer que l'information arrivera tous les nuds. En effet, si les nuds intermdiaires ne sont pas intresss par celle-ci, l'information ne parviendra jamais destination.

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Conclusion

ROUTAGE PLAT

Directed Diffusion :

Un protocole important dans le routage plat des rseaux de capteurs. L'ide est diffuser des donnes aux nuds en utilisant un schma de nommage pour les donnes.

Le but est de se dbarrasser des oprations inutiles de routage afind'conomiser l'nergie.

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Routage

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Conclusion

ROUTAGE PLAT

Directed Diffusion : (principe) Le nud Sink qui dsire une information diffuse, vers tous les nuds, un message Interest.

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Routage

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Conclusion

ROUTAGE PLAT

Directed Diffusion : (principe)

Ce paquet sera acquitt par un autre appel Gradient : un lien de rponse de la part du voisin recevant le message Interest.

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Conclusion

ROUTAGE PLAT

Directed Diffusion : (principe) En utilisant les messages Interest et Gradient, plusieurs chemin peuvent tre tablis entre le Sink et la source, ce qui permet de palier rapidement la dfaillance d'un nud.

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Conclusion

ROUTAGE

HIRARCHIQUE

Ces protocoles fonctionnent en confiant des rles diffrents aux nuds du rseau. Certains nuds sont slectionns pour excuter des fonctions particulires. L'ide est de: deviser le rseau en groupes de nuds appels cluster. dfinir un nud passerelle CH: cluster head qui reprsentera chaque groupe. Chaque nud d'un groupe est attach la passerelle associe. Ce type de routage prsente de nombreux avantages pour le rseaux dont le nombre de nuds est trs important.18

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Routage

QoS

Conclusion

LE ROUTAGE HIRARCHIQUE Le principe de ce type de protocoles se base essentiellement sur les nuds passerelles. Exemple : Pour que les paquets gnrs par le nud F atteignent le nud L, ils doivent passer par les passerelles P, S et R.

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Routage

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Conclusion

LE ROUTAGE HIRARCHIQUELEACH (Law Energy Adaptive Cluster Hierarchy) Un des algorithmes de routage hirarchique le plus populaire pour les

rseaux de capteurs. L'ide est de former des clusters de nuds de capteurs bass sur les zones o il y a un fort signal reu, puis utiliser des clusters-heads locaux

comme passerelle pour atteindre la destination. Cela permet d'conomiser de l'nergie.

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Conclusion

LE ROUTAGE HIRARCHIQUEPEGASIS (Power Efficient Gathering in Sensor Information Systems)

Une version amliore du protocole LEACH. Consiste former des chanes plutt que des clusters de nuds de capteurs : chaque nud transmette et reoive uniquement des donnes d'un voisin. Un seul nud leader node est slectionn partir de cette chane pour transmettre la station de base.

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Conclusion

LE ROUTAGE HIRARCHIQUETEEN (Threshold sensitive Energy Efficient sensor Network protocol) Protocole conu pour tre sensible aux changements improvistes des attributs dtects tels que la temprature. L'architecture du rseau est base sur un groupement hirarchique.

Les nuds les plus proches forment des clusters. Le cluster-head diffuse deux seuils aux nuds :o La valeur minimale dun attribut pour pouvoir tre transmis.

o Le degr minimale du changement de cet attribut.

On peut donc contrler le nombre de paquets envoys en jouant sur ces deux valeurs.22

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Conclusion

LE ROUTAGE HIRARCHIQUEAPTEEN (Adaptive TEEN) : Une extension du TEEN base sur la capture priodique des donnes et la raction aux vnements temps-rel. Il s'agit de rajouter une troisime valeur, Tc qui sera le temps maximal entre deux envois d'information mesurs. On assure ainsi qu'un capteur toujours vivant envoie priodiquement des informations.

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Routage

QoS

Conclusion

LE ROUTAGE GOGRAPHIQUE

Les paquets sont routs par rapport une zone cible. Cette zone peut comporter plusieurs nuds. N'importe quel nud peut jouer le rle de destination pour le paquet. Un nud source connat toujours la position du nud destinataire :

soit tous les nuds connaissent les positions initiales de tous lesnuds. soit un service de localisation doit tre utilis.

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QoS

Conclusion

LE ROUTAGE GOGRAPHIQUELe protocol GEAR (Geographic and Energy Aware Roting) Ce protocole de routage dcoupe le rseau en rgions. Chaque nud connait le cout pour atteindre chaque rgion. Lacheminement des paquets suit les tapes suivantes: Envoyer le paquet au nud le plus proche de la rgion parmi ses voisins et ayant le niveau dnergie rsiduelle le plus lev (fonction de distance et dnergie),

Acheminer le paquet dans la rgion de destination par une sorte de diffusion si le nombre de nud nest pas lev, sinon la rgion est dcoupe en sous-rgion et le paquet est transmis individuellement chaque sous-rgion.25

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QoS

Conclusion

LE ROUTAGE GOGRAPHIQUELe protocol GEAR (Geographic and Energy Aware Roting ) Chaque paquet contient la rgion destination. Chaque nud connait sa position, son nergie rsiduelle, la position et lnergie rsiduelle de ses voisins ( la demande). Un lien existe entre 2 nuds quand ils sont porte et leur niveau

dnergie leur permet deffectuer lenvoi.

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Routage

QoS

Conclusion

LE ROUTAGE GOGRAPHIQUELe protocol GAF (GeographicAdaptiue Fidekg)

Chaque nud doit possder un systme de localisation. L'algorithme forme ensuite une grille virtuelle qui couvre tout le rseau et le spare en diffrentes cases. Aprs, chaque nud pourra tre soit actif, soit endormi, l'algorithme assure la connectivit du rseau en s'assurant d'avoir toujours au minimum un nud actif par case. Avoir des nuds teints permet d'conomiser de l'nergie mais le systme reste assez sommaire. Si le rseau est peu dense, l'conomie en nergie devient trs limite27

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QoS

Conclusion

QUALIT DE SERVICE

A cause de la nature critique et urgente de certaines informations issues descapteurs comme par exemple la dtection dintrusion dans les lieux protgs ou le changement dtat dun malade ou laugmentation excessive de la temprature, il est ncessaire de fournir un support de QoS pour ce type dapplications.

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QoS

Conclusion

QUALIT DE SERVICE

La qualit de service dpend : des caractristiques du rseau. des besoins des utilisateurs. Critres de qualit = rduction : de la congestion. des dlais. des files dattente. des pertes de paquets.30

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Conclusion

QUALIT DE SERVICE

Le protocole SPEED Protocole de routage gographique. Garantir un dlai de livraison de bout en bout optimal. Garantir une vitesse de transmission des paquets constante dans le rseau. Ce protocole sera prsent en dtail la prochaine fois.

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Conclusion

QUALIT DE SERVICE

Le protocole MMSPEED Le protocole MMSPEED prsente une volution de protocole SPEED. De plus des avantages hrits du SPEED, il se caractrise par loffre de plusieurs vitesses de transmission et la possibilit dtablissement de plus quun chemin vers la destination. Il offre plusieurs niveaux de QoS suivant les exigences des trafics.

Transmission selon lurgence du paquet.

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Routage

QoS

Conclusion

CONCLUSION Le routage se ralise en collaboration entre les diffrents nuds du rseau. Il y a trois types de routage dans les RCSF: plat, hirarchique, et gographique. Un protocole de routage doit prendre en compte les contraintes matrielles dun capteur : batterie faible, capacit de stockage modeste, bande passante faible, etc. Nous prsenterons la prochaine fois le projet que nous allons raliser.

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Merci de votre attention

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