Ordonnancement d’Activité dans les Réseaux de Capteurs : l’Exemple de la Couverture de Surface Antoine Gallais.

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1 Ordonnancement d’Activité dans les Réseaux de Capteurs : l’Exemple de la Couverture de Surface
Antoine Gallais

2 Projet de recherche POPS
POPS : Petits Objets Portables et Sécurisés Téléphone portable, PDA, carte à puce, étiquette électronique, capteur sans fil, … Etablir les communications entre ces objets Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

3 Plan Les réseaux de capteurs sans fils La couverture simple
L’ordonnancement d’activité La couverture de surface par des ensembles connectés La couverture simple Hypothèses principales et revue de la littérature Contributions Les relais de couverture de surface Un protocole affranchi de découverte de voisinage Extension à la couverture multiple Impact de l’aléa du canal radio Amélioration d'algorithmes existants Comportements de nos contributions Conclusion et perspectives Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

4 Plan Les réseaux de capteurs sans fils La couverture simple
L’ordonnancement d’activité La couverture de surface par des ensembles connectés La couverture simple Hypothèses principales et revue de la littérature Contributions Les relais de couverture de surface Un protocole affranchi de découverte de voisinage Extension à la couverture multiple Impact de l’aléa du canal radio Amélioration d'algorithmes existants Comportements de nos contributions Conclusion et perspectives Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

5 Les capteurs sans fils Taille très réduite  ressources limitées
Capacité limitée de calcul Autonomie énergétique réduite Communication sans fil Petite distance Faible débit Acquisition d’informations Température, humidité, intensité lumineuse, etc. Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

6 Réseaux de capteurs sans fils
Objectif : observation de zones distantes ou sensibles Acquisition d’informations par les capteurs Aucune infrastructure de communication Communications multi-sauts entre les capteurs Informations acheminées jusqu’aux stations de base Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

7 Réseaux de capteurs sans fils : surveiller une forêt
Station de base Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

8 Plan Les réseaux de capteurs sans fils La couverture simple
L’ordonnancement d’activité La couverture de surface par des ensembles connectés La couverture simple Hypothèses principales et revue de la littérature Contributions Les relais de couverture de surface Un protocole affranchi de découverte de voisinage Extension à la couverture multiple Impact de l’aléa du canal radio Amélioration d'algorithmes existants Comportements de nos contributions Conclusion et perspectives Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

9 Réseaux de capteurs sans fils : économie d’énergie
Une fois déployés, les capteurs sont inaccessibles Impossible de changer ou de recharger les batteries Mener l’application aussi longtemps que possible Ordonnancer l’activité des capteurs Seul un sous-ensemble des capteurs participe à l’application Un capteur peut être actif ou passif Actif : participe aux communications et assure sa part de la tâche Passif : économie d’énergie TinyNode 584 Source : Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

10 Comment désigner les capteurs actifs et passifs ?
Approche centralisée Une entité décide du statut d’activité de chaque capteur (ex : la station de base) Capteur 1 : passif Capteur 2 : actif ………………… Capteur 9 : passif Capteur 10 : actif Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

11 Comment désigner les capteurs actifs et passifs ?
Principal inconvénient d’une approche centralisée La connaissance de la topologie par l’entité centrale doit être parfaite Difficulté et coût de la maintenance de ces réseaux très denses Environnements plus propices aux pannes Capteur 1 : actif Capteur 2 : passif ………………… Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

12 Comment désigner les capteurs actifs et passifs ?
Approche localisée Nul besoin d’infrastructure Décisions simples ne nécessitant qu’une connaissance locale But : obtenir un comportement global cohérent Actif ou passif ? Actif ou passif ? Actif ou passif ? Actif ou passif ? Actif ou passif ? Actif ou passif ? Actif ou passif ? Actif ou passif ? Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

13 Plan Les réseaux de capteurs sans fils La couverture simple
L’ordonnancement d’activité La couverture de surface par des ensembles connectés La couverture simple Hypothèses principales et revue de la littérature Contributions Les relais de couverture de surface Un protocole affranchi de découverte de voisinage Extension à la couverture multiple Impact de l’aléa du canal radio Amélioration d'algorithmes existants Comportements de nos contributions Conclusion et perspectives Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

14 Comment maintenir la cohérence de l’application ?
Changements réguliers d’activité  Topologie dynamique Assurer que la tâche commune soit accomplie L’exemple de la couverture de surface Ensemble couvrant Les capteurs actifs doivent couvrir la même surface que tous les capteurs déployés Passif Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

15 Comment maintenir la cohérence de l’application ?
Changements réguliers d’activité  Topologie dynamique Assurer que la tâche commune soit accomplie L’exemple de la couverture de surface Ensemble connecté Tout capteur actif doit pouvoir communiquer avec une station puits Collecte d’informations, remontées d’alertes Passif Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

16 Objectif Solutions localisées pour
le maintien de la couverture de surface… …par des ensembles connectés Passif Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

17 Plan Les réseaux de capteurs sans fils La couverture simple
L’ordonnancement d’activité La couverture de surface par des ensembles connectés La couverture simple Hypothèses principales et revue de la littérature Contributions Les relais de couverture de surface Un protocole affranchi de découverte de voisinage Extension à la couverture multiple Impact de l’aléa du canal radio Amélioration d'algorithmes existants Comportements de nos contributions Conclusion et perspectives Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

18 Hypothèses principales
Nœuds statiques et connaissant leurs positions Modèle du disque unitaire pour Zone couverte par un capteur, rayon de surveillance noté Rs Communication entre deux capteurs Deux nœuds sont dits « voisins de communication » si la distance qui les sépare est inférieure au rayon de communication, noté Rc Densité du réseau : nombre moyen de nœuds par zone de communication Rc d Rs u v Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

19 Quelles solutions localisées ?
Algorithmes aléatoires Décisions d’activité prises aléatoirement Algorithmes quasi-aléatoires (ex : PEAS, 2003) Connaissance minimale de l’environnement Nœuds initialement passifs Réveil régulier de u et envoi d’un message « sonde » Si réponse de la part d’un capteur v à distance d(u,v) < R, alors retour en mode passif, sinon actif jusqu’à épuisement v u d R u reste passif ? réponse Aucune garantie de couverture ni de connexité pour les ensembles de nœuds actifs Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

20 Prérequis pour une solution localisée exacte
Plusieurs méthodes d’évaluation locale de la couverture Méthodes approximatives : points d’une grille ou aléatoires Méthode exacte : intersections de cercles Si tout point d’intersection entre 2 cercles, situé à l’intérieur de la zone de u, est couvert par un 3ème, alors la zone de u est couverte 1 2 U 3 4 Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

21 [Tian et Georganas, 2002] (TG)
Découverte de voisinage Messages hello contenant la position Evaluation de couverture et décision d’activité Pour tout nœud u, fin du temps d’attente : si couvert alors passif envoi d’un message de retrait Sinon, actif sans envoi de message Découverte de voisinage Temps d’attente avant la décision Période d’activité (observation, collecte de données) Temps Voisins de u Voisins de u T1 Rs1 (x1,y1) T1 Rs1 (x1,y1) 1 2 T2 Rs2 (x2,y2) T2 Rs2 (x2,y2) 5 T3 Rs3 (x3,y3) T3 Rs3 (x3,y3) U 3 T4 Rs4 (x4,y4) T4 Rs4 (x4,y4) 4 T5 Rs5 (x5,y5) T5 Rs5 (x5,y5) Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

22 La connexité dans les approches localisées
Peu d’approches de couverture considèrent la connexité [Zhang et Hou, 2003] Ensemble supposé couvrant et connecté initialement Si Rc > 2Rs alors couverture de zone  garantie de connexité u Rc v Rs < 2Rs Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

23 TG et la connexité Aucune garantie de connexité
Rc = Rs TG + [Jiang et Dou, 2004] (JD) = TGJD Évaluation de couverture de TG gérant des rayons hétérogènes TG augmenté du théorème permet l’obtention d’ensembles couvrants connectés lorsque Rc > 2Rs Comment garantir la connexité indépendamment de Rc/Rs ? Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

24 Plan Les réseaux de capteurs sans fils La couverture simple
L’ordonnancement d’activité La couverture de surface par des ensembles connectés La couverture simple Hypothèses principales et revue de la littérature Contributions Les relais de couverture de surface Un protocole affranchi de découverte de voisinage Extension à la couverture multiple Impact de l’aléa du canal radio Amélioration d'algorithmes existants Comportements de nos contributions Conclusion et perspectives Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

25 Une solution assurant couverture et connexité
Un ensemble couvrant déconnecté est inutile Multipoint relays (MPR, [Adjih, Jacquet et Viennot, 2001]) Sous-ensemble de voisins atteignant tous les voisins à deux sauts Construction d’ensembles connectés grâce à une règle de décision Un nœud est actif s’il possède le plus petit identifiant ou s’il est relai du voisin ayant le plus petit identifiant Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

26 SCR : Surface Coverage Relays [Carle, Gallais et Simplot-Ryl, 2005]
L’ensemble des relais SCR est un ensemble MPR (Rc = Rs) couvre une zone aussi large que celle couverte par tous les voisins Différentes méthodes de construction des ensembles SCR Connexité garantie par la règle de décision L’ensemble construit est couvrant Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

27 Bilan sur TGJD et SCR Décisions locales de faible complexité
Globalement, couverture et connexité garanties Rc > 2Rs ou Rc = Rs Critique Coûts des communications >> ceux de protocoles (quasi)-aléatoires Nombre moyen de messages émis par chaque nœud TGJD : 1.9 (message hello + éventuel message de retrait) SCR : (message hello + message annonçant les relais) Protocole aléatoire : 0 Protocole à faible coût de communication qui ne soit pas pour autant aléatoire ? Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

28 Plan Les réseaux de capteurs sans fils La couverture simple
L’ordonnancement d’activité La couverture de surface par des ensembles connectés La couverture simple Hypothèses principales et revue de la littérature Contributions Les relais de couverture de surface Un protocole affranchi de découverte de voisinage Extension à la couverture multiple Impact de l’aléa du canal radio Amélioration d'algorithmes existants Comportements de nos contributions Conclusion et perspectives Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

29 Un protocole sans découverte de voisinage
La phase de découverte du voisinage est coûteuse Au moins la moitié du trafic de contrôle Proposition S’en affranchir tout en conservant les garanties de couverture et de connexité Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

30 Connexité : enrichir le critère de décision
Connexité assurée Lorsque Rc > 2Rs (TGJD) Lorsque Rc = Rs (SCR) [Dai et Wu, 2003] Tout nœud dont les voisins sont connectés peut être retiré du réseau sans en altérer la connexité Modification de l’évaluation de couverture passif  couvert par un ensemble connecté Indépendance vis-à-vis du rapport Rc/Rs D B A C D C B A Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

31 Positive-only (PO) [Gallais, Carle, Simplot-Ryl et Stojmenovic 2006]
Construction d’une table de voisinage Emissions de messages de retraits d’activité Décision Passif : envoi d’un message de retrait pas d’envoi de message Actif : pas d’envoi de message envoi d’un message d’activité Découverte de voisinage Temps d’attente avant la décision Période d’activité (observation, collecte de données) Temps Voisins de u Voisins de u T1 SR1 (x1,y1) 2 T2 SR2 (x2,y2) T2 SR2 (x2,y2) U T3 SR3 (x3,y3) 4 Actif : envoi d’un message T4 SR4 (x4,y4) T4 SR4 (x4,y4) T5 SR5 (x5,y5) Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

32 Positive-only (Rc = Rs)
1 ? vide 5 ? actif 3 4 1 2 7 actif 2 ? 1 6 6 ? actif 1 2 3 4 3 4 5 3 ? passif 2 5 actif 7 ? 1 2 4 ? 1 actif actif Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

33 Positif et Négatif (Rc = Rs)
1 vide 5 actif 3 4 1 2 7 actif 2 Passif 1 6 6 ? actif 1 2 3 3 4 5 3 4 passif 2 5 actif 7 ? 1 2 6 4 1 passif actif Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

34 Les variantes du protocole
PO (« Positive-Only », seuls les nœuds actifs annoncent leur décision) PN (Positif et Négatif, toute décision est annoncée) Exploiter la participation aux communications Réception de décisions d’activité plus tardives S’ils peuvent être passifs, ils doivent envoyer un message de retrait Deux nouvelles variantes PR (Positif et Retrait) Seuls les nœuds actifs annoncent leur décision, modifiable ensuite PNR (Positif, négatif et retrait) Chaque nœud annonce sa décision et les actifs peuvent se retirer Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

35 Réduction du nombre de nœuds actifs (Rc = Rs)
Connaissance incomplète du voisinage Nœuds actifs (%) Connaissance complète du voisinage Densité du réseau Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

36 Forte réduction des coûts de communication
diminués d’au moins 40% Nombre moyen de messages émis par nœud Densité du réseau Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

37 Conclusion sur la couverture simple
Connexité et couverture de surface garanties Décisions locales simples SCR Solution localisée avec connexité et couverture comme un seul problème Rc = Rs PO, PN, PR et PNR Indépendance Rc et Rs Proportions compétitives de nœuds actifs Réduction drastique des coûts de communication Comment passer à la couverture multiple ? Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

38 Plan Les réseaux de capteurs sans fils La couverture simple
L’ordonnancement d’activité La couverture de surface par des ensembles connectés La couverture simple Hypothèses principales et revue de la littérature Contributions Les relais de couverture de surface Un protocole affranchi de découverte de voisinage Extension à la couverture multiple Impact de l’aléa du canal radio Amélioration d'algorithmes existants Comportements de nos contributions Conclusion et perspectives Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

39 La couverture multiple (ou k-couverture) : motivations
« Tout point de la zone est observé par au moins k capteurs » Augmenter la robustesse de l’application Résistance aux pannes Accroître la confiance des données récoltées Meilleur reflet de la réalité Identifier les fausses alertes au cours d’une surveillance Ex : un seul capteur observant une augmentation soudaine de température tandis que cinq autres ne détectent rien Pourtant, peu de solutions localisées Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

40 Solutions existantes pour la k-couverture
Peu de solutions localisées Dérivées d’algorithmes centralisés Coûts de communication élevés Extension des solutions localisées de couverture simple à des algorithmes de couverture multiple ? Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

41 Comment aborder la k-couverture ?
Approche plate Pour chaque point physique de la zone il existe k capteurs capables de l’observer Approche par couches Il existe k ensembles disjoints chacun couvrant une fois la zone La zone est 3-couverte Nœuds de couche 3 Nœuds de couche 2 Nœuds de couche 1 Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

42 Extension à l’aide d’une approche plate
Modification de l’évaluation de la couverture Tout nœud k-couvert peut décider d’être passif Tous les mécanismes sont valables pour k Tout point (aléatoire, grille intersection) doit être couvert par k voisins 4 3 1 2 U Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

43 Avantages de l’approche plate
Modification de l’évaluation locale de couverture uniquement Mécanismes de décision identiques (ex : TGJD) Découverte de voisinage suivie d’un message de retrait si le nœud est couvert par l’ensemble des voisins encore présents Adaptation : nœud passif  k-couvert par l’ensemble des voisins restants Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

44 Approche par couches k-couvert Non k-couvert
k ensembles disjoints de voisins assurant chacun la couverture simple Mécanisme d’évaluation de couverture identique Non k-couvert Actif et choix d’une couche d’activité Comment choisir localement la couche à rejoindre ? Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

45 Un protocole adaptatif [Gallais et Carle, 2007]
Décision prise au bout d’un temps d’attente Si k-couvert alors passif sans envoi de message Sinon, actif à la première couche non couvrante et envoi d’un message contenant le numéro de couche choisie Exemple d’un nœud u avec k = 3 Temps Temps d’attente avant la décision Période d’activité (observation, collecte de données) 2 7 Table de voisinage 3 10 u i=1 (x1,y1) i=2 (x3,y3) i=3 (x10,y10) Nœuds de couche 1 couvrent la zone de u, Nœuds de couche 2 couvrent la zone de u, u décide d’être actif à la couche 3; Il envoie un message d’activité 4 8 9 6 1 i=1 (x4,y4) i=2 (x5,y5) 5 i=1 (x7,y7) i=2 (x9,y9) i=1 (x2,y2) i=2 (x6,y6) i=1 (x8,y8) Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

46 Avantages de l’approche par couches
Extension possible de nombreux algorithmes localisés Partitionnement du réseau selon k couches Choix de la couche d’activité aléatoire adaptatif … Imposer la connexité de chaque couche Couverture multiple assurée par k ensembles connectés Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

47 Conclusion sur la k-couverture
Solutions localisées pour la couverture multiple Approches plates et par couches Modification des mécanismes d’évaluation de couverture Partitionnement du réseau en k ensembles disjoints Extension possible de la majorité des algorithmes Hétérogénéité de k Evaluation de couverture locale Intéressant lors de véritables déploiements Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

48 Conclusion sur les solutions étudiées
Plusieurs propositions localisées Couverture et connexité garanties Extension à la k-couverture En pratique, quels obstacles ? Parmi les hypothèses posées Disque unitaire pour les communications Disque unitaire pour la zone de surveillance Nœuds immobiles et positionnement parfait Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

49 Plan Les réseaux de capteurs sans fils La couverture simple
L’ordonnancement d’activité La couverture de surface par des ensembles connectés La couverture simple Hypothèses principales et revue de la littérature Contributions Les relais de couverture de surface Un protocole affranchi de découverte de voisinage Extension à la couverture multiple Impact de l’aléa du canal radio Amélioration d'algorithmes existants Comportements de nos contributions Conclusion et perspectives Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

50 Les limites du disque unitaire
Le modèle du disque unitaire (Unit Disk Graph, UDG) Deux nœuds peuvent communiquer si la distance d qui les sépare est inférieure au rayon de communication Rc Implications Liens de communication déterministes Deux nœuds communiquent toujours (u et v) ou jamais (v et w) Aucun aléa lors des communications Rc w d1 d2 u v Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

51 Voisinage(u) : tous ou aucun potentiellement
L’aléa du canal radio Liens de communication « probables » Influence de nombreux facteurs Distance Environnement Matériel (gain de l’antenne, fréquence, etc.) Taille des messages Aléa du canal radio Possible de communiquer « accidentellement » avec un nœud lointain Impossible de communiquer avec un nœud proche 1 2 6 u 3 5 4 Voisinage(u) : tous ou aucun potentiellement Voisinage(u) : 2, 5, 6 Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

52 Modélisation plus réaliste d’un canal radio
Approximation du modèle de masquage lognormal [Kuruvila, Nayak et Stojmenovic, 2005] P(d(u,v)) = probabilité de réception sans erreur entre deux nœuds u et v Les nœuds u et v peuvent évaluer P(d(u,v)) = P(u,v) Liens de communication non déterministes 1 2 6 2 5 6 u 6 3 2 5 5 4 1 Soit x = d(u,v), 4 3 1 4 3 Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

53 Plan Les réseaux de capteurs sans fils La couverture simple
L’ordonnancement d’activité La couverture de surface par des ensembles connectés La couverture simple Hypothèses principales et revue de la littérature Contributions Les relais de couverture de surface Un protocole affranchi de découverte de voisinage Extension à la couverture multiple Impact de l’aléa du canal radio Amélioration d'algorithmes existants Comportements de nos contributions Conclusion et perspectives Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

54 Impact de l’aléa du canal radio [Gallais, Parvery, Carle, Gorce et Simplot-Ryl, 2006]
TGJD Réception probabiliste des hellos  sous-connaissance du voisinage Réception probabiliste des retraits  connaissance faussée Les tables de voisinage sont erronées car elles comportent des voisins qui se sont retirés Surface couverte (%) Densité du réseau Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

55 Amélioration de TGJD [Gallais, Ingelrest, Carle et Simplot-Ryl, 2007]
Un nœud u est couvert par un ensemble C uniquement si : avec But du jeu Extraire des voisins non retirés un ensemble couvrant C ayant un risque minimum (NP-complet) Heuristique employée Soit A l’ensemble des voisins de u triés par ordre décroissant de P(u,v) Soit C un ensemble vide Tant que C ne couvre pas u, retirer le premier élément de A et l’ajouter à C Si Risque(u, C) ≤ seuil, alors u est couvert Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

56 Amélioration de TGJD [Gallais, Ingelrest, Carle et Simplot-Ryl, 2007]
Surface couverte (%) Solution satisfaisante mais mal adaptée aux variations de densité Densité du réseau Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

57 Plan Les réseaux de capteurs sans fils La couverture simple
L’ordonnancement d’activité La couverture de surface par des ensembles connectés La couverture simple Hypothèses principales et revue de la littérature Contributions Les relais de couverture de surface Un protocole affranchi de découverte de voisinage Extension à la couverture multiple Impact de l’aléa du canal radio Amélioration d'algorithmes existants Comportements de nos contributions Conclusion et perspectives Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

58 Proportions de nœuds actifs légèrement accrues
Impact sur PO et PN Mauvaises Réceptions  connaissance différente du voisinage ≠ connaissance erronée Pire cas aucun message reçu  aucun voisin connu  actif Nœuds actifs (%) Nœuds actifs (%) Densité du réseau Densité du réseau Proportions de nœuds actifs légèrement accrues Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

59 Impact sur PR et PNR Messages de retrait  vulnérabilité similaire à TGJD Perte des retraits => décision erronée Proportions de messages de retrait TGJD : au moins 80% des nœuds se retirent PR et PNR : au plus 5% des capteurs reviennent sur leur décision initiale Messages « sensibles » en nombre limité par rapport à TGJD Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

60 Impact sur les proportions de nœuds actifs
Couverture fournie par les nœuds actifs : % Nœuds actifs (%) Nœuds actifs (%) Densité du réseau Densité du réseau Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

61 Bilan Introduction d’un modèle de canal radio plus réaliste
Chutes de performances pour TGJD Amélioration proposée Dépendante de l’application (réglage du seuil de risque) Léger impact sur nos solutions Augmentation des proportions de nœuds actifs Pertes de couverture anecdotiques avec PR et PNR Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

62 Plan Les réseaux de capteurs sans fils La couverture simple
L’ordonnancement d’activité La couverture de surface par des ensembles connectés La couverture simple Hypothèses principales et revue de la littérature Contributions Les relais de couverture de surface Un protocole affranchi de découverte de voisinage Extension à la couverture multiple Impact de l’aléa du canal radio Amélioration d'algorithmes existants Comportements de nos contributions Conclusion et perspectives Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

63 Conclusion Couverture simple Couverture multiple
Propositions de solutions localisées à faible coût Garantie de connexité pour tout rapport entre Rc et Rs Couverture multiple Extension des algorithmes localisés Deux approches étudiées Plate : simple modification de l’évaluation locale de couverture Par couches : modification des mécanismes de décision K-couverture par couches : surveillance par k ensembles disjoints connectés Contrôle accru de l’activité des capteurs au cours d’une application Prise en compte d’un modèle de communication plus réaliste Améliorations proposées pour les approches affectées Solutions robustes et toujours économiques Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

64 Perspectives Enrichir le modèle de communication
Modélisation existante suffisante ? Pertes corrélées, interférences, … Connexité du réseau avec des liens probabilistes ? Implémentation des protocoles sur de vrais capteurs Disque unitaire pour les communications Disque unitaire pour la zone de surveillance Introduction de nouveaux modèles d’observation (modèles probabilistes, capteurs directionnels) Nœuds immobiles et positionnement parfait Impact d’algorithmes de localisation peu précis ? Impact ou exploitation de la mobilité (actionneurs) ? Antoine Gallais – Ordonnancement d’activité dans les réseaux de capteurs : l’exemple de la couverture de surface

65 Ordonnancement d’Activité dans les Réseaux de Capteurs : l’Exemple de la Couverture de Surface
Antoine Gallais