A Delay-Constrained Middleware Architecture for Disseminating Information in Wireless Sensor Networks

Wireless Sensor Networks (WSNs) have been gaining a lot of attention from the research community. They offer the possibility to monitor and collect information from the environment, using small sensor nodes. Generally, the information is later transmitted towards a centralized entity that serves as an interface to users, or to other networks (e.g., cellular networks or Internet). Data dissemination techniques are in charge of the sending process to all destinations. The technique is chosen depending on the application. For instance, delay-constrained applications impose end-to-end delay constraints to coordinate rescue operations and warn people about critical events. This thesis proposes a middleware architecture that serves as a mediator between delay-constrained applications and data dissemination techniques. The architecture is intended to disseminate information from wireless sensor networks to Internet and cellular networks, considering end-to-end delay constraints. A proof of concept is done to validate its feasibility and effectiveness. More specifically, the results show that the percentage of success is much better using a middleware as a mediator than using individual protocols for data dissemination, such as Short Message Service (SMS), email and twitter.

Résumé

Les réseaux de capteurs sans fil (WSNs: Wireless Sensor Networks) constituent un domaine de recherche très actif et qui reçoit beaucoup d'attention de la part de la communauté scientifique. Ces réseaux offrent la possibilité de surveiller, de rassembler et de transmettre des données de l'environnement, en utilisant des noeuds appelés capteurs. Ces données sont généralement recueillies par une entité centrale qui les rend disponibles aux utilisateurs et à d'autres réseaux, comme Internet et les réseaux cellulaires. À cette fin, il existe des techniques, dites de diffusion, qui s'occupent de transférer les données à toutes les destinations. En particulier, le choix d'une technique de diffusion dépend de l'application utilisée. Par exemple, les applications à contraintes de délai imposent une contrainte de délai de bout-en-bout au processus de diffusion des données afin de coordonner des opérations de recherche et de sauvetage, et d'alerter les gens lors d'une opération d'urgence. Ce mémoire propose une architecture d'intergiciel qui sert de médiateur entre les applications à contraintes de délai et les techniques de diffusion de données. Une preuve de concept est faite pour montrer la faisabilité de l'architecture et l'efficacité d'un tel médiateur. L'analyse du prototype montre, entre autres, que le pourcentage de succès de transmission de l'intergiciel est largement supérieur à celui des protocoles individuels, tels que le service de messagerie (SMS: Short Message Service), le courriel et Twitter.