La Mobilité des sinks et la tolérance aux fautes / MIHOUBI, Ilhem

Public ISBD Titre : La Mobilité des sinks et la tolérance aux fautes Type de document : texte imprimé Auteurs : MIHOUBI, Ilhem ; Aliouat, Makhlouf, Directeur de thèse Editeur : Setif:UFA Année de publication : 2015 Importance : 1 vol (50f.) Format : 29 cm Langues : Français (fre) Catégories : Thèses & Mémoires:Informatique Mots-clés : RCSF, tolérance aux pannes, multiple Sink mobiles, durée de vie du réseau, consommation d’énergie Index. décimale : 004 Informatique Résumé : Résumé Un RCSF est un ensemble autonome de nœuds capteurs dédiés pour capter des mesures d’un phénomène physique dans une zone d’intérêt. Les mesures collectées sont converties en données numériques pour être transmises vers un nœud spécifique appelé station de base « Sink ». Après certains traitements, les données sont transmises vers un centre de surveillance ou usager final. Donc, un Sink joue un rôle essentiel dans un RCSF. Par conséquent, un Sink défaillant peut conduire à l’abandon de la mission du réseau. A cause de leurs fonctionnalités critiques, les Sinks doivent être conçus et maintenus pour être suffisamment robustes afin de survivre aux pannes provoquées par l’environnement de déploiement hostile. Ainsi, comme nœud vital d’un RCSF, un Sink doit être pourvu de capacités de résistance aux défaillances afin d’accomplir sa mission. Le but de notre travail est de proposer un protocole tolérant aux pannes FTMS (Fault Tolerant Mobile Sink), intégrant la mobilité du sink et lui évitant d’être un point central de défaillance. Ce protocole permet de détecter les erreurs et les recouvrer de manière instantanée. L’évaluation des performances de notre proposition FTMS et celles du protocole de référence LEACH ont été conduites sous NS2. Les résultats obtenus ont montré que FTMS surpasse LEACH relativement à la prolongation de la durée de vie du réseau et la quantité de données transmises au sink. Note de contenu : Table des matières Introduction générale.................................................................................................. 1 CHAPITRE 01: Généralités sur les RCSFs & la mobilité du Sink Introduction ........................................................................................................................... 3 1. Définition d’un RCSF ............................................................................................................. 3 2. Définition et architecture d’un capteur............................................................................................ 4 3. Architecture d’un RSCF.................................................................................................................. 5 4. Caractéristiques des RCSF .............................................................................................................. 5 5. Les contraintes de conception des RCSF ........................................................................................ 6 6. Les domaines d’application des RCSF............................................................................................ 7 7. Les protocoles de routage dans les RCSF ....................................................................................... 8 7.1. Protocole de routage plat......................................................................................................... 8 7.2. Protocole de routage hiérarchique ........................................................................................... 9 7.2.1. LEACH (Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)................................................ 10 7.2.2. PEGASIS (Power-Efficient Gathering in Sensor Information Systems) ...................... 12 7.2.3. L’inconvénient de routage hiérarchique ........................................................................ 12 8. Station de base mobile................................................................................................................... 12 8.1. Définition d’une Sink ............................................................................................................ 12 8.2. Définition d’une Sink mobile :.............................................................................................. 12 8.3. Les stratégies de mobilité d’un Sink mobile ......................................................................... 13 8.3.1. La mobilité aléatoire « Random mobility »................................................................... 13 8.3.2. La mobilité fixe « Fixed mobility »............................................................................... 13 8.3.3. La mobilité contrôlée « Controlled Mobility ».............................................................. 14 9. Pour quoi un Sink mobile ? ........................................................................................................... 14 9.1. Les avantages ........................................................................................................................ 14 9.2. Les inconvénients.................................................................................................................. 16 Conclusion................................................................................................................ 17 CHAPITRE 02: Etat de l'art sur la tolérance aux fautes dans les RCSFs 1. Introduction ............................................................................................................ 18 2. Principes de la sûreté de fonctionnement ...................................................................................... 18 3. Les attributs de la sûreté de fonctionnement ................................................................................. 19 4. Définition de la tolérance aux pannes ........................................................................................... 20 5. Procédure générale de tolérance aux pannes................................................................................. 21 5.1. Détection d’erreurs................................................................................................................ 21 5.2. Détention de la panne ............................................................................................................ 21 5.3. Recouvrement d’erreur.......................................................................................................... 21 5.4. Traitement de pannes............................................................................................................. 22 6. La redondance des composants..................................................................................................... 22 7. Classification des protocoles de tolérance aux pannes.................................................................. 22 7.1. Classification temporelle....................................................................................................... 22 7.2. Classification architecturale .................................................................................................. 23 7.2.1. Gestion de la batterie ..................................................................................................... 23 7.2.2. Gestion de flux .............................................................................................................. 23 7.2.3. Gestion des données...................................................................................................... 23 8. Etat de l’art sur la tolérance aux pannes dans les RCSFs.............................................................. 24 8.1. Le protocole tolérant aux pannes basé LEACH « EF-LEACH » .......................................... 24 8.2. Utilisation de multiple Sinks statiques.................................................................................. 25 8.3. Utilisation de Dual-Sink: Sink statique & Sink mobile......................................................... 27 8.4. Utilisation de multiple Sinks mobiles.................................................................................... 27 9. Proposition......................................................................................................... 29 10. Conclusion............................................................................................................... 30 CHAPITRE 3: La réalisation Introduction ..................................................................................................... 31 1. Vers un réseau robuste…............................................................................................................... 31 1.1. Hypothèses............................................................................................................................ 31 1.2. Choix du langage et de l’environnement d’implémentation ................................................. 34 1.3. Les étapes d’implémentation................................................................................................. 34 2. Description et algorithmes de la solution proposée....................................................................... 35 2.1. L’ajout de la deuxième station de base SBS.......................................................................... 35 2.2. Procédure de mobilité du Sink .............................................................................................. 36 2.3. Procédure de réception des nouvelles coordonnées des BS et SBS ...................................... 37 2.3.1. Les nouvelles positions de BS....................................................................................... 37 2.3.2. Les nouvelles positions du SBS .................................................................................... 38 2.4. La procédure de transmission des données............................................................................ 40 2.5. La procédure battement de cœur du Sink SBS...................................................................... 42 3. Les Métriques de Performance...................................................................................................... 43 4. Simulation et comparaison ............................................................................................................ 43 4.1. Paramètres de simulation....................................................................................................... 43 4.2. Comparaison.................................................................................................................. 44 4.2.1. Comparaison des performances “LEACH vs FTMS”................................................... 44 4.2.2. Comparaison des performances "FTMS Vs NFTMS" .................................................. 46 Conclusion........................................................................................................... 49 Côte titre : MAI/0070 La Mobilité des sinks et la tolérance aux fautes [texte imprimé] / MIHOUBI, Ilhem ; Aliouat, Makhlouf, Directeur de thèse . - [S.l.] : Setif:UFA, 2015 . - 1 vol (50f.) ; 29 cm. Langues : Français (fre) Catégories : Thèses & Mémoires:Informatique Mots-clés : RCSF, tolérance aux pannes, multiple Sink mobiles, durée de vie du réseau, consommation d’énergie Index. décimale : 004 Informatique Résumé : Résumé Un RCSF est un ensemble autonome de nœuds capteurs dédiés pour capter des mesures d’un phénomène physique dans une zone d’intérêt. Les mesures collectées sont converties en données numériques pour être transmises vers un nœud spécifique appelé station de base « Sink ». Après certains traitements, les données sont transmises vers un centre de surveillance ou usager final. Donc, un Sink joue un rôle essentiel dans un RCSF. Par conséquent, un Sink défaillant peut conduire à l’abandon de la mission du réseau. A cause de leurs fonctionnalités critiques, les Sinks doivent être conçus et maintenus pour être suffisamment robustes afin de survivre aux pannes provoquées par l’environnement de déploiement hostile. Ainsi, comme nœud vital d’un RCSF, un Sink doit être pourvu de capacités de résistance aux défaillances afin d’accomplir sa mission. Le but de notre travail est de proposer un protocole tolérant aux pannes FTMS (Fault Tolerant Mobile Sink), intégrant la mobilité du sink et lui évitant d’être un point central de défaillance. Ce protocole permet de détecter les erreurs et les recouvrer de manière instantanée. L’évaluation des performances de notre proposition FTMS et celles du protocole de référence LEACH ont été conduites sous NS2. Les résultats obtenus ont montré que FTMS surpasse LEACH relativement à la prolongation de la durée de vie du réseau et la quantité de données transmises au sink. Note de contenu : Table des matières Introduction générale.................................................................................................. 1 CHAPITRE 01: Généralités sur les RCSFs & la mobilité du Sink Introduction ........................................................................................................................... 3 1. Définition d’un RCSF ............................................................................................................. 3 2. Définition et architecture d’un capteur............................................................................................ 4 3. Architecture d’un RSCF.................................................................................................................. 5 4. Caractéristiques des RCSF .............................................................................................................. 5 5. Les contraintes de conception des RCSF ........................................................................................ 6 6. Les domaines d’application des RCSF............................................................................................ 7 7. Les protocoles de routage dans les RCSF ....................................................................................... 8 7.1. Protocole de routage plat......................................................................................................... 8 7.2. Protocole de routage hiérarchique ........................................................................................... 9 7.2.1. LEACH (Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)................................................ 10 7.2.2. PEGASIS (Power-Efficient Gathering in Sensor Information Systems) ...................... 12 7.2.3. L’inconvénient de routage hiérarchique ........................................................................ 12 8. Station de base mobile................................................................................................................... 12 8.1. Définition d’une Sink ............................................................................................................ 12 8.2. Définition d’une Sink mobile :.............................................................................................. 12 8.3. Les stratégies de mobilité d’un Sink mobile ......................................................................... 13 8.3.1. La mobilité aléatoire « Random mobility »................................................................... 13 8.3.2. La mobilité fixe « Fixed mobility »............................................................................... 13 8.3.3. La mobilité contrôlée « Controlled Mobility ».............................................................. 14 9. Pour quoi un Sink mobile ? ........................................................................................................... 14 9.1. Les avantages ........................................................................................................................ 14 9.2. Les inconvénients.................................................................................................................. 16 Conclusion................................................................................................................ 17 CHAPITRE 02: Etat de l'art sur la tolérance aux fautes dans les RCSFs 1. Introduction ............................................................................................................ 18 2. Principes de la sûreté de fonctionnement ...................................................................................... 18 3. Les attributs de la sûreté de fonctionnement ................................................................................. 19 4. Définition de la tolérance aux pannes ........................................................................................... 20 5. Procédure générale de tolérance aux pannes................................................................................. 21 5.1. Détection d’erreurs................................................................................................................ 21 5.2. Détention de la panne ............................................................................................................ 21 5.3. Recouvrement d’erreur.......................................................................................................... 21 5.4. Traitement de pannes............................................................................................................. 22 6. La redondance des composants..................................................................................................... 22 7. Classification des protocoles de tolérance aux pannes.................................................................. 22 7.1. Classification temporelle....................................................................................................... 22 7.2. Classification architecturale .................................................................................................. 23 7.2.1. Gestion de la batterie ..................................................................................................... 23 7.2.2. Gestion de flux .............................................................................................................. 23 7.2.3. Gestion des données...................................................................................................... 23 8. Etat de l’art sur la tolérance aux pannes dans les RCSFs.............................................................. 24 8.1. Le protocole tolérant aux pannes basé LEACH « EF-LEACH » .......................................... 24 8.2. Utilisation de multiple Sinks statiques.................................................................................. 25 8.3. Utilisation de Dual-Sink: Sink statique & Sink mobile......................................................... 27 8.4. Utilisation de multiple Sinks mobiles.................................................................................... 27 9. Proposition......................................................................................................... 29 10. Conclusion............................................................................................................... 30 CHAPITRE 3: La réalisation Introduction ..................................................................................................... 31 1. Vers un réseau robuste…............................................................................................................... 31 1.1. Hypothèses............................................................................................................................ 31 1.2. Choix du langage et de l’environnement d’implémentation ................................................. 34 1.3. Les étapes d’implémentation................................................................................................. 34 2. Description et algorithmes de la solution proposée....................................................................... 35 2.1. L’ajout de la deuxième station de base SBS.......................................................................... 35 2.2. Procédure de mobilité du Sink .............................................................................................. 36 2.3. Procédure de réception des nouvelles coordonnées des BS et SBS ...................................... 37 2.3.1. Les nouvelles positions de BS....................................................................................... 37 2.3.2. Les nouvelles positions du SBS .................................................................................... 38 2.4. La procédure de transmission des données............................................................................ 40 2.5. La procédure battement de cœur du Sink SBS...................................................................... 42 3. Les Métriques de Performance...................................................................................................... 43 4. Simulation et comparaison ............................................................................................................ 43 4.1. Paramètres de simulation....................................................................................................... 43 4.2. Comparaison.................................................................................................................. 44 4.2.1. Comparaison des performances “LEACH vs FTMS”................................................... 44 4.2.2. Comparaison des performances "FTMS Vs NFTMS" .................................................. 46 Conclusion........................................................................................................... 49 Côte titre : MAI/0070

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