4. Architecture physique d'un capteur
Un capteur est composé de quatre composants de base:
Unité de capture, unité de traitement, unité
d'émission/réception, et une unité d'énergie. Il se
peut aussi qu'il existe d'autres composants additionnels dépendant de
l'application, par exemples: un générateur d'énergie, un
système de localisation, et un mobilisateur [1].
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Figure I. 2: les composants d'un capteur
4.1 Unité de capture
La fonction principale de l'unité de capture est de
capturer ou mesurer les données physiques à partir de l'objet
cible. Le signale analogique correspondant aux évènements
observés par le capteur est ensuite transformé en données
numériques qui peuvent être utilisées par l'unité de
traitements.
4.2 Unité de traitements
L'unité de traitement joue un rôle majeur dans la
collaboration entre les noeuds afin d'accomplir les tâches
prédéfinies. Actuellement, il existe plusieurs familles
d'unités de traitement incluant les microcontrôleurs,
microprocesseurs, et FPGAs (Field Programmable Gate Arrays).
Les FPGAs consomment plus d'énergie et ne sont pas
compatibles aux méthodologies de programmation traditionnelles, mais le
fait qu'ils soient programmables et reconfigurables [2] présente un
réel avantage.
L'unité de traitement a besoin de stocker les
informations pendant le traitement local et l'agrégation des
données, une mémoire flash (mémoire non volatile servant
au stockage stable d'informations) est généralement
utilisée vu son coût et capacité de stockage
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4.3 Unité d'émission/réception
Il existe trois schémas de communication pour les
réseaux de capteurs: la communication optique (Laser), l'infrarouge, et
la radiofréquence (RF: Radio Frequency).
Le Laser consomme moins d'énergie que la RF et fournit
une haute sécurité, mais exige l'utilisation d'une ligne optique
et il est sensible à la perturbation physique.
L'infrarouge n'a pas besoins d'antennes, mais sa capacité
de diffusion est limitée.
La RF est la plus simple à utiliser mais elle exige
l'utilisation des antennes [2].Plusieurs stratégies de réduction
de la consommation d'énergie sont développées, comme la
modulation/démodulation et le filtrage. La modulation en amplitude est
plus simple par rapport à celle en fréquence, mais elle est
susceptible au bruit
4.4 Unité d'énergie
La consommation d'énergie est un point très
important pour les réseaux de capteurs. Les batteries utilisées
sont soit rechargeables ou non. Souvent, dans les environnements sensibles, il
est impossible de recharger ou changer une batterie, donc avoir une meilleure
gestion de la consommation d'énergie est primordial pour augmenter la
durée de vie du réseau.
Il existe deux grandes politiques pour conserver la
consommation d'énergie. Dans la première, appelé DPM
(Dynamic Power Management), les composants inactifs sont mis en veille. Dans ce
cas une analyse stochastique pour prédire les prochains
évènements est Généralités sur les
réseaux de capteurs nécessaires.
Pour la deuxième, appelé DVS (Dynamic Voltage
Scheduling), l'énergie est fournie aux composants selon leur charge de
travail
Les nouveaux capteurs peuvent contenir des
générateurs d'énergie renouvelable, par exemple:
l'énergie solaire, et l'énergie mécanique (vibration,
l'aire...)
Certaines applications ont besoin de savoir l'emplacement du
capteur. Pour cette raison, le capteur doit avoir un système de
localisation telle qu'un GPS (Global Positioning System).
Pour les réseaux de capteurs mobiles, des noeuds
doivent se déplacer, donc un mobilisateur doit exister dans les
composants du capteur [1].
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