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àČtat de l'art sur les réseaux de capteurs sans fil

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par Salheddine Kabou
Université de Bechar Algérie - Licence en informatique 2010
  

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1

République Algérienne Démocratique et Populaire
Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
Université de Béchar
Institut des sciences exactes
Département d'Informatique
Promotion : 2009/2010

Mémoire Pour l'obtention
Du Diplôme de Licence En Informatique

Etat de l'art sur les réseaux de

capteurs sans fil.

Réalisé par :

· KABOU Salaheddine

· Belgourari Abdessamed

? Encadreur : Mr. BENAHMED Khelifa.

Année Universitaire : 2009/2010

Université de Béchar
Institut des sciences exactes
Département d'Informatique

Etat de l'art sur les réseaux de

capteurs sans fil.

Kabou Salaheddine
Kabou.salaheddine@yahoo.fr

Juin 2010

3

DEDicAcEs

Merci au dieu

Je dédie ce modeste travail à tous ceux qui me sont chers au coeur

A mon cher pre Ehladj, qui m'a beaucoup aidé par son soutien et encouragement tout au long de mes études, qui m'accompagner durant tous les moments avec ses prières.

A mes chers frères et cheres soeurs

A toute la famille de prés et de loin.

A mon cher ami Abdessamed et à sa famille, je le souhaite les meilleurs voeux. A tous mes amis (ies).

A mes respectables professeurs.

A mes collègues de promotion.

A tous ceux qui m'aiment et ceux que j'aime.

A tous ceux qui comptent pour et que je compte pour eux.

Enfin à tous ceux qui sentent participant dans ma réussite, et à toute personne qui reconnaîtra son empreinte sur ce modeste travail,

Je dédie ce travail.

Que la paix d'ALLAH soit avec tous...Que dieux nous réunisse dans son vaste paradis inchALLAH.

SALAHEDDiNE

REMERCIEMENTS

Au terme de ce projet de fin d'étude et en préambule au mémoire rédigé nous tenons à adresser nos remerciements à tous les professeurs qui nous ont enseignés au cours des trois années du cursus universitaire pour l'obtention du diplôme de licence.

Nous remercions particulièrement avec gratitude tous les membres du jury qui nous ont fait l'honneur de prendre notre modeste travail en considération et en suite de le juger.

Nous exprimons notre reconnaissance et nos plus vifs remerciements à notre encadreur « Mr. BENAHMED Khelifa » pour ses conseils, son aide, pour son soutient moral et scientifique efficace et constant durant toute cette année.

Nous remercions l'administration universitaire de Béchar et nous tenons à remercier tous ceux qui nous ont prêté main forte, et ceux qui ont contribué de prés ou de loin à l'élaboration de ce travail.

SALAHEDDINE ET ABDESSAMED

SommAirE

5

DédicAcEs 03

REmErciEmENT 04

LisTE dEs FiGurEs 09

LisTE dEs TABlEAuX 11

LisTE dEs ABréviATioNs 12

INTroducTioN GéNérAlE 13

I- Généralité sur les réseaux de capteurs sans fils

I.1 Introduction 16

I.2 Les réseaux ad hoc 16

I.2.1 Description détaillé 16

I.2.2 Les problèmes de l'ad hoc 17

I.3 Les réseaux de capteurs sans fil 18

I.3.1 Définitions 18

I.3.2 Caractéristiques des RCSF 19

I.3.3 Comparaison entre les RCSF et Ad hoc 20

I.3.4 Architecture d'un capteur 20

I.3.4.1 Modèle d'un capteur 21

I.3.4.2 Description 21

I.3.5 Architecture des RCSF 22

I.3.5.1 RCSF plats 25

I.3.5.2 RCSF hiérarchiques 25

I.4 Pile protocolaire 26

I.4.1 Rôles des couches 27

I.4.2 Plan de gestion 27

I.5 Applications des RCSF 28

I.5.1 Applications orientées temps 28

I.5.2 Applications orientées événements 30

I.5.3 Applications orientées requêtes 30

I.5.4 Applications hybrides 30

I.6 Facteurs et contraintes des RCSF 31

I.6.1 Durée de vie du réseau 31

I.6.2 Ressources limitées 31

I.6.3 Bande passante limitée 31

I.6.4 Facteur d'échelle 31

I.6.5 Topologie dynamique 32

I.6.6 Agrégation de donnée 32

I.7 Conclusion 32

II Economie d'énergie, la couverture et la

connectivité dans les RCSF

II.1 Introduction 35

II.2 Consommation d'énergie dans les RCSF 35

II.2.1 Facteurs intervenants dans la consommation d'énergie 37

II.2.1.1 Etat du module radio 37

II.2.1.2 Accès au médium de transmission 38

II.2.2 Techniques de minimisation de la consommation d'énergie 40

II.2.2.1 Technique de Duty-Cycling 41

II.2.2.2 Protocoles du niveau MAC 42

II.2.2.3 Techniques orientées données 43

II.3 Connectivité du RCSF 44

II.3.1 Définition 44

II.3.2 Représentation graphique d'un réseau de capteurs sans fil 44

II.3.3 Problèmes de connectivité et les solutions dans les RCSF 46

II.3.3.1 Algorithme de détection d'un point d'un point d'articulation dans un 47

graphe unidirectionne

II.3.3.2 Algorithme d'auto-organisation 48

II.4 Couverture dans les RCSF 49

II.4.1 Définitions 49

II.4.2 K-couverture 50

II.4.3 Problème de la couverture de surface et les solutions 51

II.4.3.1 Algorithme de ZHONG.G et CHENG.J 52

II.4.3.2 Mise en veille alternative 53

7

II.5 Conclusion 53

III Le routage et la sécurité dans les RCSF

III.1 Introduction 55

III.2 Le routage dans les RCSF 55

III.2.1 Taxonomie des protocoles de routage 56

III.2.2 Exemples des protocoles de routage dans les RCSF 57

III.2.2.1 SPIN 57

III.2.2.2 Directed Diffusion 59

III.2.2.3 LEACH 63

III.2.2.4 TEEN et APTEEN 63

III.3 La sécurité dans les RCSF 64

III.3.1 Vue globale des problèmes de sécurité dans les RCSF 64

III.3.2 Attaques sur les protocoles de routage dans les RCSF 65

III.3.2.1 Attaques actives 66

III.3.2.2 Attaques passives 69

III.3.3 Les mécanismes de défense 69

III.3.3.1 La cryptographie 69

III.3.3.2 IDS 74

III.4 Conclusion 75

CoNcLusioN GENERALE 77

BiBLioGRApHiE 78

9

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