Chapitre 4 : Techniques de détection de la
redondance dans les RCSF
4.1 Introduction 28
4.2 Modélisation d'un réseau de capteurs 28
4.3 Notion de couverture de zone dans les RCSF 29
4.4 Définition de la redondance dans les RCSF .30
4.5 Classification des méthodes de détection de la
redondance dans les RCSF 30
4.5.1 L'approche géométrique 30
4.5.2 L'approche analytique 35
4.6 Discussion .36
4.7 Conclusion 37
Conclusion générale .40
Références bibliographies
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Introduction générale
Depuis quelques décennies, le besoin de surveiller et
de contrôler les phénomènes physiques tels que la
température, la pression barométrique, la luminosité, le
son ou d'autres grandeurs est devenu primordial pour de nombreuses applications
industrielles et scientifiques. Grâce à la miniaturisation
croissante de l'électronique et les progrès des technologies des
télécommunications, qui n'ont cessé depuis
l'émergence de l'informatique, et l'invention de nouveaux
réseaux, appelés Réseaux de Capteurs Sans Fil (RCSF),
permettent aujourd'hui de produire à faible coût des capteurs
communicants peu consommateurs d'énergie pour répondre à
cette demande croissante qui viennent au secours de l'environnement et de
l'industrie, ils sont basés sur la collaboration d'un grand nombre de
noeuds communiquant entre eux via des transmissions à courte
portée.
L'utilisation des capteurs dans notre vie n'est pas une
nouveauté, ce qui est nouveau c'est leur miniaturisation grandissante et
l'abandon d'un jour à l'autre du câblage au profit des
communications radio, ces micro-capteurs sont de véritables
systèmes embarqués, et le déploiement de plusieurs d'entre
eux forme un réseau de capteurs sans fil à grande autonomie et
à infrastructure non prédéfinie. Ces réseaux ont
envahi plusieurs domaines d'application tels que le domaine militaire,
médical, agriculture, environnemental, de précision et bien
d'autres.
Toutefois, les RCSF soulèvent de nombreuses
problématiques de recherche par les applications potentielles qu'ils
couvrent. Ces contraintes concernent la limitation des capacités de
traitement, de stockage et surtout d'énergie parce qu'ils sont
généralement alimentés par des batteries à
capacités limitées. En effet, il est difficilement envisageable
de recharger ces batteries, en raison du déploiement des capteurs dans
des zones hostiles ou difficilement accessibles. Par conséquent, la
limitation énergétique des capteurs joue un rôle important
dans la durée de vie du réseau.
Les RCSF sont considérés comme un type
spécial de réseaux ad hoc et apportent une perspective
intéressante, celle de réseaux capables de s'auto-configurer et
de s'autogérer sans qu'il y ait besoin d'interventions humaines et ou
les données récoltées sont acheminées grâce
à des communications sans fil en multi-saut à une station de base
(ou puits) dont le rôle est entre autre de manipuler les données
récoltées. Les noeuds sont généralement
déployés de manière aléatoire à travers une
zone géographique, appelée zone d'intérêt. Il est
devenu possible de déployer un réseau constitué d'un grand
nombre de capteurs collaboratifs afin de surveiller une zone
d'intérêt comme le cas des systèmes de détection de
feux dans les forêts denses et difficilement accessibles, ou dans le cas
de la surveillance des frontières terrestres comme le projet
européen TALOS.
Les systèmes de surveillance et l'une des applications
les plus importantes des RCSF et peuvent être mis en place dans de
nombreuses domaines, aussi bien sur un site frontalier ou bien dans un site
industriel ou un chantier. On connaît des systèmes de surveillance
qui comportent des tours de surveillance, au sommet desquelles une
caméra balaye de façon large la zone à surveiller, mais ce
type de système ne permet pas d'avoir une visibilité à
longue distance lorsque le relief alentour n'est pas plat, la présence
d'obstacles, comme peuvent l'être des montagnes ou des bâtiments
par exemple, à proximité des tours complique les
opérations de surveillance d'où la nécessité
d'introduire des capteurs de plusieurs types déployées sur toute
la zone d'intérêt qui peut être hostile et inaccessible pour
mettre des systèmes de surveillance standards.
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Notre Travail intitulé « Surveillance de tout
point d'une zone d'intérêt à l'aide d'un réseau de
capteurs multimédia sans fil » rentre dans le cadre d'un
projet à l'école militaire polytechnique qui consiste à
réaliser un système de surveillance de zone pour détecter
un intrus (similaire à celui des USA ou de UE), éventuellement
assurer sa poursuite, et remonter des alarmes vers l'utilisateur final pour une
prise de décision. Les systèmes de surveillance à base de
RCSF fait partie de la problématique de la couverture d'une zone qui
consiste à profiter de la redondance, issue du déploiement
aléatoire des noeuds sur la zone surveillée, pour procéder
à leur mise en veille alternée. En d'autres termes, il s'agit
d'ordonnancer les noeuds dans des ensembles d'activation disjoints, tout en
respectant les contraintes de couverture et de connectivité pour assurer
la surveillance voulue, donc la problématique consiste donc à
maximiser l'efficacité du réseau dans la détection des
intrus et la transmission des alertes ainsi générées vers
l'utilisateur final tout en minimisant la consommation de l'énergie par
l'application des mécanismes mise en veille dynamique des noeuds
capteurs redondants dans le réseau.
Sachant que l'objectif final de notre magistère est de
déployer une application prototype de surveillance de tout point d'une
zone en utilisant des noeuds capteurs Imote2 disponibles à
l'EMP (Ecole Militaire Polytechnique), dans ce mini projet nous donnons dans le
premier chapitre quelques généralités sur les RCSF, nous
donnons dans le deuxième chapitre un état de l'art sur les
systèmes existants pour la surveillance de tout point d'une zone, et
nous synthétisons dans le troisième chapitre les techniques de
détection de la redondance des noeuds capteurs, nous présentons
dans le quatrième chapitre les mécanismes efficaces de la mise en
veille dynamique et d'ordonnancement pour l'acheminement en temps réel
de l'information sur tout intrus détecté vers le collecteur du
réseau, tout en préservant la durée de vie du
réseau, et enfin nous terminons ce rapport par une analyse et des
discussions.
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