Mécanismes optimisés de planification des états des capteurs pour la maximisation de la durée de vie dans les réseaux de capteurs sans fil.

Depuis leur création, les réseaux de communication sans fil ont connu un engouement fulgurant qui ne cesse de croître au sein des communautés scientifiques et industrielles. Ainsi, le paradigme sans fil a vu naître, au cours de son évolution, diverses architectures dérivées, telles que les réseaux cellulaires, les réseaux locaux sans fil, les réseaux WiMax, etc. Durant la dernière décennie, un nouveau type de réseau sans fil a suscité un grand intérêt auprès de la communauté scientifique, il s'agit des réseaux ad hoc et des réseaux de capteurs sans fil (RCSF). Ce nouveau type de réseau se distingue des réseaux sans fil classiques par l'absence d'infrastructure (ou structure) préétablie et par la versatilité de ses noeuds (i.e., ces derniers peuvent s'ajouter au réseau ou en disparaître d'une manière assez aléatoire). Un RCSF est composé d'un ensemble d'unités de traitements embarquées, appelées capteurs, communiquant via des liens sans fil et dont la fonction principale est la collecte de paramètres relatifs à l'environnement qui les entoure, telles que la température, la pression ou la présence d'objets. Les RCSF trouvent leur application dans diverses activités de la société, tels les processus industriels, les applications militaires de surveillance, l'observation et le suivi d'habitat, etc. À cause de la nature intrinsèque de leur fonctionnalité, les capteurs ont une contrainte principale : leur source d'énergie est limitée et presque jamais renouvelable. Ceci place l'optimisation de l'énergie consommée par les capteurs et la maximisation de la durée de vie des RCSF au centre des défis posés par ces réseaux.

Abstract

Since their creation, wireless communication networks have witnessed a huge success that continues to grow in scientific and industrial communities. During its evolution the wireless paradigm has given birth to various derivative architectures, such as cellular, WiNIax and wireless local area networks. During the last decade, a new type of wireless networks has stirred up great interest within the scientific community ; it consists in mobile ad hoc networks (MANETS) and wireless sensor networks (WSN). This new type of networks differs from conventional wireless networks by the absence of predetermined infrastructure (or structure) and by the versatileness of its nodes (i.e., any node can join the network or leave it in a pretty random manner). A WSN consists of a set of embedded processing units, called sensors, communicating via wireless links, whose main function is the collection of parameters related to the surrounding environment, such as temperature, pressure or the presence/motion of objects. WSN are expected to have many applications in various fields, such as industrial processes, military surveillance, observation and monitoring of habitat, etc. Because of the intrinsic nature of their intended applications, sensors have a major constraint : their energy source is usually limited and hardly renewable. This turns energy optimization and network lifetime maximization in WSN into real challenges. In this thesis, we address the problem of maximizing the network lifetime of WSN through optimal sensor state planning, with a view to minimizing the total dissipated energy while ensuring a fair balance of energy consumption over all sensors. This involves such techniques as cluster formation and switch-off of some sensors, while conforming to the application-related constraints, such as total coverage of the area monitored by the sensors and the presence of a routing topology composed of cluster heads.