La gestion de la qualité de service temps-réel dans les réseaux de capteurs sans fil PDF Download
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Author: Khalid El Gholami
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Languages : fr
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Book Description
Le monde des réseaux de capteurs sans fil 'RCSF' a connu de grands progrès au cours de ces dernières années. Ainsi, les RCSF ont pu intégrer divers champs d'application (environnement, militaire, médecine, domotique ...) dont quelques-uns ayant des exigences en termes de qualité de service 'QdS'. Cependant, la garantie de la QdS dans un RCSF pose des problèmes de recherche non triviaux, à cause de la nature peu fiable de la communication sans fil et des limitations des ressources des nœuds RCSF (processeur, mémoire, énergie ...). Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes focalisés sur les protocoles MAC afin d'améliorer le support de QdS dans les RCSF. Plus particulièrement, le standard IEEE 802.15.4. Les mécanismes de conservation d'énergie proposés par ce standard sont efficaces et présentent une flexibilité par rapport aux besoins des applications. Néanmoins, le temps de sommeil des nœuds affecte considérablement le délai de communication, donnant naissance à un compromis énergie/délai. Pour résoudre ce problème, nous avons amélioré ce standard pour un meilleur support des applications temps-réel. L'approche proposée permet de réduire le délai de communication de manière significative, même pour de faibles rapports cycliques, grâce au nouveau format de la supertrame. Les performances ont été validées par simulation et sur des plateformes de nœuds RCSF réelles. Nous avons proposé également un modèle de simulation pour le standard IEEE 802.15.4 sous le simulateur NS-3.
Author: Khalid El Gholami
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Languages : fr
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Le monde des réseaux de capteurs sans fil 'RCSF' a connu de grands progrès au cours de ces dernières années. Ainsi, les RCSF ont pu intégrer divers champs d'application (environnement, militaire, médecine, domotique ...) dont quelques-uns ayant des exigences en termes de qualité de service 'QdS'. Cependant, la garantie de la QdS dans un RCSF pose des problèmes de recherche non triviaux, à cause de la nature peu fiable de la communication sans fil et des limitations des ressources des nœuds RCSF (processeur, mémoire, énergie ...). Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes focalisés sur les protocoles MAC afin d'améliorer le support de QdS dans les RCSF. Plus particulièrement, le standard IEEE 802.15.4. Les mécanismes de conservation d'énergie proposés par ce standard sont efficaces et présentent une flexibilité par rapport aux besoins des applications. Néanmoins, le temps de sommeil des nœuds affecte considérablement le délai de communication, donnant naissance à un compromis énergie/délai. Pour résoudre ce problème, nous avons amélioré ce standard pour un meilleur support des applications temps-réel. L'approche proposée permet de réduire le délai de communication de manière significative, même pour de faibles rapports cycliques, grâce au nouveau format de la supertrame. Les performances ont été validées par simulation et sur des plateformes de nœuds RCSF réelles. Nous avons proposé également un modèle de simulation pour le standard IEEE 802.15.4 sous le simulateur NS-3.
Author: Youcef Touati
Publisher: ISTE Group
ISBN: 1784052949
Category : Intelligent sensors
Languages : fr
Pages : 142
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La gestion énergétique est une question incontournable dans les applications type « réseaux de capteurs sans fil » (RCSF). Garantir une efficacité et une longévité du réseau en se limitant uniquement à une solution matérielle reste aujourd’hui insuffisant. Il est donc nécessaire de se tourner vers des solutions logicielles qui permettraient une meilleure maîtrise de l’exploitation de l’information, de sa source à son acheminement vers sa destination finale. Afin de répondre à ces besoins, Gestion énergétique dans les réseaux de capteurs sans fil présente et développe des outils informatiques et des stratégies protocolaires en mode basse consommation mettant en oeuvre des mécanismes de routage d’informations – ces derniers concernent plusieurs niveaux d’interventions, du déploiement à l’exploitation du réseau.
Author: Luis Cobo Campo
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ISBN: 9780494829875
Category :
Languages : fr
Pages : 106
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Author: Kévin Roussel
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Dans le domaine des réseaux de capteurs sans-fil (dits « WSN »), les piles réseau spécialisées constituent un domaine de recherche très actif depuis maintenant de nombreuses années. Toutefois, beaucoup de ces études, notamment concernant les couches basses de ces piles réseau, n'ont pas dépassé le stade de la théorie. Leurs implantations n'ont sauf exception pas fait l'objet d'efforts poussés ou systématiques, surtout dans le cadre des systèmes d'exploitation spécialisés. Nous nous proposons donc, dans cette thèse, de nous focaliser sur l'analyse des interactions entre les protocoles des couches basses et les plates-formes logicielles dédiées, et de les optimiser, notamment au niveau de l'implantation. Nous passons d'abord en revue et évaluons les différents systèmes d'exploitation spécialisés, et choisissons celui offrant les fonctionnalités, notamment temps-réel, que nous estimons nécessaires pour implanter des protocoles MAC / RDC novateurs et performants. Nous entreprenons ensuite un effort d'étude, d'amélioration et d'optimisation de ces couches basses des piles spécialisées, et montrons, avec une implantation concrète d'un de nos protocoles MAC / RDC avancés, que nous pouvons amener des progrès notables dans la qualité de service (QdS) des WSN, notamment avec un trafic réseau intense. Nous examinons en outre des inexactitudes inattendues dans les simulations / émulations effectuées par Cooja / MSPSim, et analysons les problèmes de fiabilité posés par l'utilisation de cet outil pour effectuer des évaluations de performances, notamment temporelles, de WSN. Nous proposons enfin de nouvelles pistes pour de futures améliorations et optimisations de ces couches basses des piles réseau spécialisées, afin d'améliorer encore la fiabilité, les performances et la consommation énergétique des WSN.
Author: Wassim Masri
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Languages : fr
Pages : 152
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Les progrès récents dans les domaines de micro-électronique et des communications sans fil ont permis l'émergence d'une nouvelle catégorie de réseaux: les Réseaux de Capteurs Sans Fils (RCSF). Les travaux sur les RCSF se sont intéressés principalement aux problèmes d'énergie ; peu d'études ont été consacrées à un aspect aussi important que l'énergie, celui de la qualité de service (QoS). En effet, beaucoup d'applications des réseaux de capteurs ne peuvent fonctionner correctement sans support de QoS par les RCSF sous-jacents. Les besoins en termes de QoS au niveau utilisateur (précision des mesures, fraîcheur des données captées...) doivent être traduits en paramètres de QoS au niveau réseau (délai de transfert, bande passante, taux d'erreurs...) pour effectuer les réservations adéquates au niveau Réseau et pour tester si les besoins de l'utilisateur seront satisfaits ou pas. Cette traduction des paramètres de QoS d'un niveau à l'autre est connue sous le nom de dérivation de QoS. Cette thèse traite essentiellement la dérivation d'exigences de QoS dans les RCSF basés sur TDMA. Nous étudions comment la densité du réseau - qui est un paramètre de QoS au niveau utilisateur - couplée avec une topologie donnée, peuvent être traduites en termes de bande passante et délai qui sont des paramètres de QoS au niveau réseau.
Author: Bilel Nefzi
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Languages : fr
Pages : 137
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La plupart des réseaux de capteurs sans fill d'aujourd'hui fonctionne sur le protocole CSMA/CA. Fournir la qualité de service (QdS) dans un tel réseau est un problème difficile compte tenu de la dynamique du réseau et des contraintes en termes de ressources (énergie et mémoire). Dans cette thèse, sans changer le socle commun du CSMA/CA, nous avons proposé des mécanismes auto-adaptatifs qui permettent de gérer la QdS "best-effort" pour des applications nécessitant de la différenciation de services. Trois mécanismes sont proposés : CoSenS pour "Collecting then Sending burst Scheme", P-CoSenS qui a joute la gestion de priorités à CoSenS, et S-CoSenS qui a joute la dimension énergie à CoSenS. La dynamique du réseau est prise en compte grâce à l'auto-adaptation de périodes de collecte et de transmission en rafale. Il est à souligner que le mécanisme CoSenS permet non seulement d'améliorer les performances de CSMA/CA mais aussi de surmonter la difficulté d'ordonnancer les trafics entrant dans un nœud (routeur) car chaque paquet entrant est immédiatement retransmis vers la sortie. En effet, grâce à la pério de de collecte, les paquets entrants sont mis en file d'attente, rendant ainsi possible d'ordonnancer différemment les paquets selon leur priorité (P-CoSenS). Enfin, le compromis énergie/performance est pris en compte dans S-CoSenS. Selon l'état de l'environnement surveillé, le réseau peut se trouver dans une période où circule un trafic non urgent et souvent faible pendant laquelle il est judicieux de minimiser la consommation d'énergie et une pério de de trafic important pendant laquelle le réseau doit transporter des données urgentes pour suivre une situation alarmante de plus près. Comme CoSenS, S-CoSenS permet de s'auto-adapter dynamiquement en fonction de ces situations. L'ensemble de nos propositions est validé par simulations et CoSenS est implémenté sur une plateforme de réseau de capteurs.
Author: Mohammed-Amine Koulali
Publisher: Editions Universitaires Europeennes
ISBN: 9783838181660
Category :
Languages : de
Pages : 152
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Les reseaux de capteurs sans fil sont predestines a devenir une partie integrante de notre vie quotidienne. Cela est du en grande partie aux progres technologiques realises dans les domaines de la miniaturisation des composants electroniques et de la standardisation des communications sans fil. Ces reseaux ont fait l'objet d'une activite de recherche intensive, dont l'objectif est de produire des reponses aux limitations et particularites qui leur sont associees. En particulier, la gestion efficace des ressources energetiques ainsi que l'optimisation des protocoles de communication continuent d'etre un domaine de recherche tres fertile. L'emergence des reseaux de capteurs sans fil multimedia suscite le developpement des nouveaux protocoles de routage et de mecanismes de gestion de l'energie qui soient adaptes aux exigences severes requises. Dans ce livre nous elaborons deux propositions de protocoles de routage geographique pour reseaux de capteurs sans fil avec qualite de service qui tiennent compte des exigences de delai, de bande passante et d'energie residuelle. Aussi, Nous utilisons les processus de decision Markoviens pour optimiser la gestion de l'energie.
Author: Alexandre Guitton
Publisher: Editions Universitaires Europeennes
ISBN: 9783841673114
Category :
Languages : fr
Pages : 164
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Les reseaux de capteurs sans fil permettent de repondre aux besoins de nombreuses applications de surveillance. Toutefois, les applications deployees sur ces reseaux ont souvent des besoins varies de qualites de service, et il est difficile pour une seule pile protocolaire de repondre a ces besoins. Dans ce livre, nous presentons donc les architectures a multiples piles protocolaires pour les reseaux de capteurs sans fil. Nous nous interessons aux interactions entre ces piles protocolaires, et nous introduisons les notions d'architectures multi-piles locales (le choix de la pile a utiliser est decide localement par chaque n ud) et globales (le choix de la pile a utiliser depend d'un evenement exterieur au reseau). Nous nous concentrons ensuite sur les problemes de boucles de routage qui peuvent survenir, sur les proprietes des protocoles de routage qui induisent (ou non) ces boucles, et sur la maniere de reduire ces boucles ou leur impact."
Author: Yanjun Li
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Category :
Languages : en
Pages : 0
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The fundamental theories and key technologies of QoS support for event detection in wireless sensor networks are studied in this dissertation.Firstly, to ensure the quality of connectivity, an explicit expression of node non-isolation probability is derived as the upper bound of one-connectivity. A tight lower bound for the minimum node density is also given for obtaining an almost surely connected network. Secondly, to meet the quality of coverage and connectivity together, a fine deployment strategy is developed. The deployment problem is formulated as a multi-objective optimization problem. Heuristic methods based on tabu search and generic algorithms are proposed. Thirdly, to satisfy real-time and reliable delivery requirement, a two-hop neighborhood information based real-time routing protocol is proposed. The simulations show that the proposed routing protocol has a significant improvement in performance compared to existing solutions. Finally, decision fusion rules under fading channel are investigated to ensure high quality of information. We propose three sub-optimal alternatives to the optimal likelihood ratio rule. They have less computation cost and require less a priori information and perform well in their respective SNR ranges.
Author: Oumaima Liouane
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Category :
Languages : fr
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Book Description
Les nouvelles technologies exploitant l'acquisition numérique de l'information par des techniques radiofréquences sont désormais d'usage courant dans différents champs d'application pratiques. Elles sont le plus souvent employées pour relever une variété de grandeurs physiques (température, humidité, vitesse, etc.) et sont regroupées sous le vaste terme de réseaux de capteur sans fils. Pour cette variante d'applications, la géolocalisation avec précision des nœuds de capteurs communicants reste une problématique importante pour les chercheurs et les industriels. En effet, les algorithmes de localisation existants peuvent être classés en deux catégories connues sous le nom de « range-based » et de « range-free ». Les systèmes de localisation « range-based » se caractérisent par des inconvénients majeurs. Le premier est lié au coût du matériel supplémentaire nécessaire pour la mesure des distances entre les nœuds capteurs. L'autre inconvénient concerne la précision des mesures qui peut varier selon plusieurs paramètres lies à la nature du réseau et à l'environnement : le taux d'humidité, le bruit électromagnétique, les obstacles, etc. Pratiquement, la géolocalisation de type « range-free » exploite les notions de connectivité et de sauts pour éviter efficacement ces deux inconvénients. En effet, les nœuds fixes du réseau de capteurs dont on connait les positions sont appelés « Ancres ». Les autres nouds soumis à la géolocalisation avec des positions inconnues sont appelés « nœuds normaux ». Pour estimer leurs positions, ces nœuds normaux recueillent tout d'abord des informations de connectivité du réseau ainsi que la position des ancres, puis calculent leurs propres positions sans l'ajout de matériels supplémentaires pour la mesure et l'évaluation de la distance. La géolocalisation de type « range-free » peut donc s'adapter a tout type de transmission sans fil.L'objectif de cette thèse est de réaliser une étude sur la problématique de la géolocalisation dans les réseaux de capteurs sans fil ainsi que les différents outils exploités pour la famille « range-free ». Les points d'étude abordés se situent au niveau de l'algorithme de localisation de type « Dv-hops » et la proposition d'une nouvelle technique d'amélioration de la précision de localisation via les techniques d'apprentissage dites « Smart Computing » de type « Extreme Learning Machine (ELM) » ainsi que l'implémentation du modèle de géolocalisation sur une architecture reconfigurable de type FPGA. Le manuscrit de la thèse est organisé de la façon suivante : Le premier chapitre présente les différentes avancées des réseaux de capteurs sans fil et leurs récentes applications dans les domaines émergents de type « IoT » et « Industry 4.0 ». Le deuxième chapitre décrit la méthodologie adoptée pour la localisation dans les réseaux de capteur sans fil de type range-free. En effet, la machine d'apprentissage de type « Extreme Learning Machine » multicouches est proposée pour améliorer la précision de localisation dans les réseaux de capteurs sans fil. Une étude comparative entre les résultats de localisation est menée dans ce chapitre portant sur l'algorithme DV-Hop, le ELM à une seule couche cachée et le ELM à deux couches cachées. Le dernier chapitre décrit les différentes phases d'implémentation de notre approche de localisation dans les réseaux de capteurs sans fil via les machines d'apprentissage et spécialement l'ELM à deux couches cachées sur une architecture matérielle de type FPGA. Les outils d'implémentation logicielle et matérielle dans notre cas sont d'une part le « Matlab-XSG » de Xilinx pour les simulations et la génération des codes VHDL de l'implémentation de l'ELM multicouche, et d'autre part l'outil Vivado-HLS pour la synthèse et l'implémentation sur FPGA. Enfin, des conclusions et des perspectives de notre travail sont présentées.
