Support de cours: WSN Préparé par : Samir GHOUALI Année Universitaire : 2018/2019.

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1 Support de cours: WSN Préparé par : Samir GHOUALI Année Universitaire : 2018/2019

2 2 Introduction (1/5)  Les réseaux de capteurs  Objets communicants  Intégrés dans une zone d’intérêt  But : surveillance de zones  Caractéristiques  Ad hoc  Multi sauts  Débit faible  Très forte autonomie Plateforme MICA2 Notre objectif : maximisation de la durée de vie Plateforme Aphycare RCSF pour Réseaux de capteurs sans fil (Wireless Sensor Networks (WSNs) )

3 Rappels sur les réseaux sans fil utilisés Catégories des réseaux sans fil  Il existe plusieurs catégories de réseaux sans fil qui diffèrent par le périmètre géographique qu’ils couvrent ainsi que par les types d’applications supportées.

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6 Les principaux problèmes des réseaux ad hoc, et les problématiques à gérer sont : absence d'infrastructure bande passante limitée perte de données perte de routes contraintes de consommation d'énergie sécurité limitée erreur de transmission interférences nœuds cachés autoconfiguration et détection d'adresses dupliquées

7 Un RCSF consiste en un nombre de capteurs connectés entre eux qui sont capables de sonder l’environnement dans lequel ils se trouvent et remonter l’information vers certains nœuds (Sink)

8  La structure d'un RCSF comprend diverses topologies

9 Les réseaux de capteur sans fils Quelle est sont architecture ? Un réseau de capteur sans fils (WSN) est composé de :  Un ensemble de capteurs distribues ou localises.  Un réseau d'interconnexion.  Un point central appelé puits (Sink).  Un ensemble de ressources informatiques déployées sur le Sink. 9

10 Quels problèmes ? Surveillance de sites Stationnement Ville intelligente BAN Et tellement d’autres… Les réseaux de capteurs 03/12/2018 10/30

11 Les réseaux de capteur sans fils WSNs Applications médicales Application environnementales applications industrielles Application domestiques Application militaire 11

12 Communication dans Contiki

13 13 Introduction (2/5)  Augmenter l’autonomie : sur quels paramètres est-il possible d’agir ?  Point de vue « traitement » Modulation, Puissance d’émission, Débit binaire par canal, Nombre de canaux disponibles, Largeur de bande utilisée Système de détection/correction d’erreurs, Système de répétition automatique, Taille des paquets Algorithmes de routage énergétiquement efficaces Accès au média / Physique Liaison Réseau Algorithmes distribués efficaces Application

14 14 Introduction (3/5)  Augmenter l’autonomie : sur quels paramètres est-il possible d’agir ?  Point de vue « circuit » (f, Vdd) CapteurA/DProcesseurCoprocesseurRadio RAMFlash GénérateurBatterie DC/DC conv. DVS

15 15 Introduction (4/5)  Interdépendance des paramètres est un casse-tête pour réaliser une optimisation (en se limitant à bas niveau)  Si on augmente le taux de transmission  La probabilité de collision diminue  Le taux d’erreur augmente  La consommation augmente  Si on augmente la puissance de la correction d’erreur  Le taux d’erreur diminue  La probabilité de collision augmente  La consommation augmente  Si on augmente la puissance d’émission  Le taux d’erreur diminue  La probabilité de collision augmente  La consommation augmente

16 Par l’application – le cas des pingouins… Suivre / surveiller / étudier les pingouins 03/12/2018 16/30

17 Par l’application – instrumentés… Réseau dense Interférence Routage Multisaut Coopération 03/12/2018 17/30

18 Par l’application – mais ils vont à la chasse Nouvelle topologie de réseau Éloignement du puits Multisaut 03/12/2018 18/30

19 Par l’application – réseau peu dense Réseau peu dense Liens directs (plus longs) 03/12/2018 19/30

20 Par l’application – et pingouins isolés Plus d’accès au réseau On se contente de stocker (veille, réveil des nœuds) Si l’un ne revient pas on perd toutes ses données ? Communication nœud à nœud (comment ?) 03/12/2018 20/30

21 Conclusion de ce cas particulier Grand nombre de topologies de réseaux rencontrées Quantité de données à transmettre et temps pour les transmettre grandement variable Durée de vie des nœuds de plusieurs années (énergie) Énergie Veille / réveil / hardware / software embarqué Adaptabilité à l’environnement Couche PHY / Couche MAC / Routage / software Robustesse Car si les nœuds ne remplissent pas leur fonction, tout çà ne sert à rien … et je ne parle pas des contraintes d’intégration / de longévité / de robustesse des produits (froid, humidité, résistance aux frottements, poids pour ne pas pénaliser l’animal…) 03/12/2018 21/30

22 Conclusion et perspectives Les réseaux de capteurs existent et des solutions commerciales sont disponibles. MAIS Nombreux challenges ne sont pas résolus que l’on peut résumer en deux termes : -Énergie -Adaptabilité Les solutions DOIVENT être globales (de la batterie au réseau). Les projets interdisciplinaires. (mais générique ou tournés vers des applications spécifiques ? Les deux seraient bien…) 03/12/2018 22/30