Nouveau modèle pour le positionnement des senseurs avec contraintes de localisation

Les réseaux de capteurs sans fil continuent de constituer sans doute un développement technologique majeur. Le problème de la planification s'inscrit dans un objectif global d'amélioration des performances. Le problème de planification doit permettre d'optimiser l'emplacement des capteurs relativement à des critères afin d'obtenir une certaine qualité de service par exemple en terme de couverture et de connectivité. L'objectif de ce mémoire est de proposer une stratégie de planification des réseaux de capteurs sans fil. Cette stratégie va permettre de garantir une couverture et une connectivité accrue. L'approche commence par proposer un formalisme combinatoire du problème d'optimisation avec des contraintes qui permettent d'exprimer les objectifs de localisation, de couverture et de connectivité. L'espace de recherche est discret et le choix parmi les sites potentiels est directement lié aux caractéristiques de l'environnement du déploiement. Ainsi, on suppose qu'on connait les données concernant les coordonnées des positions probables pour mobiles et des sites potentiels, la portée du signal émis, la sensibilité de réception aussi bien des mobiles que des capteurs à installer, le nombre minimal des signaux pour la localisation et le nombre maximal de sauts permis pour le routage entre capteurs. Une heuristique initiale de type glouton et une autre basée sur la recherche avec tabous permettront d'approcher la solution optimale. Cette solution va être comparée à une borne inférieure définie à partir d'une relaxation de certaines contraintes du modèle. Les simulations réalisées ont permis de démonter la validité de l'approche de planification. Cependant certaines limitations surgissent surtout pour la modélisation de la propagation radio. En effet, nous proposons une amélioration qui se traduit par l'intégration des mesures ou des estimations pour le niveau d'interférence des signaux propagés aussi bien des mobiles que des capteurs. À notre avis, cette approche va essentiellement garantir une localisation exacte des mobiles ainsi qu'une meilleure connectivité des noeuds du réseau de capteurs sans fil.

Abstract

Wireless sensor networks continue to be without doubts a major research area. The objective of the wireless sensors network planning problem is to locate the sensors while respecting a set of performance constraints. In this work we consider coverage and connectivity constraints. Moreover we impose that each mobile station be located by the sensors (i.e. location constraints). The purpose of this work is to propose a planning strategy of wireless sensor networks. It will ensure full coverage and increased connectivity. The approach begins by proposing a formalism of combinatorial optimization model with coverage, location and connectivity constraints. The search space is discrete and the choice of potential sites is directly related to the environment of deployment characteristics. Thus, we assume known the coordinates of positions for mobile stations and potential sites, the characteristics of radio propagation, the receiver sensitivity for mobiles as well as for sensors to be installed, the minimum number of signals for the location, the maximum hops allowed for routing between sensors. An initial greedy heuristic is proposed as well as search metaheuristic. Solutions found are compared to a lower bound obtained by a relaxed version of the model. The simulations show the validity of the planning approach. However, some limitations arise especially for the modeling of radio propagation. Indeed, we propose an improvement which is reflected in the integration of measures or estimates for the level of interference signals. From our perspective, this approach will essentially guarantee an exact location of mobiles and a better connectivity of the nodes of wireless sensor networks