University Sétif 1 FERHAT ABBAS Faculty of Sciences
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Auteur BOUDRIES, ABDELMALEK |
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Titre : Maintien de la connectivité dans les réseaux Ad hoc sans fil Type de document : texte imprimé Auteurs : BOUDRIES, ABDELMALEK, Auteur ; Abdellah BOUKERRAM, Directeur de thèse Editeur : Setif:UFA Année de publication : 2014 Importance : 1 vol (86 f .) Format : 29 cm Catégories : Informatique Mots-clés : Connectivité, Couverture, Réseaux de capteurs, Défaillance. Résumé : Résumé
La durée de vie dans un réseau sans l, en particulier un réseau de capteurs sans l
dépend fortement du facteur connectivité entre ses noeuds. Plusieurs facteurs peuvent
être à l'origine d'une rupture de connectivité tels que : le manque d'énergie au niveau d'un noeud important, infection d'un noeud vital par un code malveillant, une
défaillance logique ou physique d'un noeud primaire etc. Cette rupture peut conduire
dans certains cas à une recon guration du réseau en engendrant ainsi un overhead préjudiciable ou dans d'autres cas à un échec de la mission assignée au réseau. Dans cette
thèse, nous avons proposé trois approches portant sur le maintien de la connectivité
pour prolonger la durée de vie du réseau de capteurs sans l.
Note de contenu : Table des matières
Introduction Générale 3
1 Généralités sur les réseaux ad hoc et les RCSFs 4
1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2 Essor des réseaux de capteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.3 Réseaux sans l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.3.1 Réseaux ad hoc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.3.2 Réseaux de capteurs sans l (RCSF) . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.3.2.1 Dé nition d'un n÷ud capteur . . . . . . . . . . . . . . 6
1.3.2.2 Composants d'un n÷ud capteur . . . . . . . . . . . . . 7
1.3.2.3 Dé nition d'un réseau de capteurs sans l . . . . . . . 8
1.3.2.4 Caractéristiques d'un réseau de capteurs sans l . . . . 9
1.3.2.5 Objectif de base des RCSFs . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.3.3 Comparaison réseaux de capteurs et réseaux ad hoc . . . . . . . 11
1.4 Architecture de communication d'un RCSF . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.5 Pile protocolaire dans un RCSF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.6 Applications des RCSFs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.6.1 Applications environnementales . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.6.2 Applications médicales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.6.3 Applications de la sécurité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.6.4 Autres applications additionnelles . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.7 Standards des réseaux Ad hoc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.7.1 IEEE 802.15.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.7.2 IEEE 802.15.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.7.3 IEEE 802.15.4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.7.4 Alliance ZigBee . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.7.5 IEEE 1451 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.8 Facteurs et contraintes conceptuelles des RCSFs . . . . . . . . . . . . . 21
1.8.1 Tolérance aux pannes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.8.2 Passage à l'échelle (Scalabilité) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.8.3 Système d'exploitation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.8.4 Sécurité limitée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.8.5 Coût de production . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.8.6 Environnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.8.7 Topologie du réseau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1.8.8 Contraintes matérielles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1.8.9 Média de transmission . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
1.8.10 Connectivité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1.8.11 Consommation d'énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1.9 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2 Etat de l'art sur les approches de remplacement d'un n÷ud défaillant 27
2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.2 Classi cation des approches de maintien de la connectivité . . . . . . . 27
2.2.1 Maintenance préventive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.2.2 Maintenance curative . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.2.2.1 Approche DARA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.2.2.2 Approche C
3R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.2.2.3 Approche AOM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.2.2.4 Approche Grid-Quorum . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.3 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3 Détection et remplacement d'un n÷ud défaillant pour le maintien de
connectivité 39
3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3.2 DRF N : Approche de détection et de remplacement d'un n÷ud défaillant 39
3.2.1 Exemple de scénario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
3.2.1.1 Cas 1 : défaillance d'un seul n÷ud . . . . . . . . . . . 46
3.2.1.2 Cas 2 : défaillance multiple 1 . . . . . . . . . . . . . . 46
3.2.1.3 Cas 3 : défaillance multiple 2 . . . . . . . . . . . . . . 47
3.3 Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3.3.1 Paramètres de simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3.3.2 Distance parcourue et le nombre de n÷uds impliqués pour restaurer la connectivité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
3.3.3 Pourcentage de réduction de la couverture réseau . . . . . . . . 50
3.3.4 Overhead additionnel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
3.4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
4 Remplacement d'un n÷ud défaillant en utilisant une table de voisins
à deux sauts 55
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
4.2 2HTA : Approche de remplacement à la chaîne d'un n÷ud défaillant en
utilisant une table de voisins à deux sauts . . . . . . . . . . . . . . . . 56
4.3 Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
4.4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
5 Protocole Max-Weight et maintien de la connectivité 64
5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
5.2 Maintien de la connectivité et routage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
5.3 Protocole Max-Weight . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
5.4 Evaluation par un exemple . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
5.5 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
Conclusion Générale & perspectives 79Côte titre : DI/0019 En ligne : https://drive.google.com/file/d/1nVs9p4ZYdlpGMh1GaT9ZUnXZkpn38DXe/view?usp=shari [...] Format de la ressource électronique : Maintien de la connectivité dans les réseaux Ad hoc sans fil [texte imprimé] / BOUDRIES, ABDELMALEK, Auteur ; Abdellah BOUKERRAM, Directeur de thèse . - [S.l.] : Setif:UFA, 2014 . - 1 vol (86 f .) ; 29 cm.
Catégories : Informatique Mots-clés : Connectivité, Couverture, Réseaux de capteurs, Défaillance. Résumé : Résumé
La durée de vie dans un réseau sans l, en particulier un réseau de capteurs sans l
dépend fortement du facteur connectivité entre ses noeuds. Plusieurs facteurs peuvent
être à l'origine d'une rupture de connectivité tels que : le manque d'énergie au niveau d'un noeud important, infection d'un noeud vital par un code malveillant, une
défaillance logique ou physique d'un noeud primaire etc. Cette rupture peut conduire
dans certains cas à une recon guration du réseau en engendrant ainsi un overhead préjudiciable ou dans d'autres cas à un échec de la mission assignée au réseau. Dans cette
thèse, nous avons proposé trois approches portant sur le maintien de la connectivité
pour prolonger la durée de vie du réseau de capteurs sans l.
Note de contenu : Table des matières
Introduction Générale 3
1 Généralités sur les réseaux ad hoc et les RCSFs 4
1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2 Essor des réseaux de capteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.3 Réseaux sans l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.3.1 Réseaux ad hoc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.3.2 Réseaux de capteurs sans l (RCSF) . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.3.2.1 Dé nition d'un n÷ud capteur . . . . . . . . . . . . . . 6
1.3.2.2 Composants d'un n÷ud capteur . . . . . . . . . . . . . 7
1.3.2.3 Dé nition d'un réseau de capteurs sans l . . . . . . . 8
1.3.2.4 Caractéristiques d'un réseau de capteurs sans l . . . . 9
1.3.2.5 Objectif de base des RCSFs . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.3.3 Comparaison réseaux de capteurs et réseaux ad hoc . . . . . . . 11
1.4 Architecture de communication d'un RCSF . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.5 Pile protocolaire dans un RCSF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.6 Applications des RCSFs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.6.1 Applications environnementales . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.6.2 Applications médicales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.6.3 Applications de la sécurité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.6.4 Autres applications additionnelles . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.7 Standards des réseaux Ad hoc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.7.1 IEEE 802.15.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.7.2 IEEE 802.15.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.7.3 IEEE 802.15.4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.7.4 Alliance ZigBee . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.7.5 IEEE 1451 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.8 Facteurs et contraintes conceptuelles des RCSFs . . . . . . . . . . . . . 21
1.8.1 Tolérance aux pannes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.8.2 Passage à l'échelle (Scalabilité) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.8.3 Système d'exploitation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.8.4 Sécurité limitée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.8.5 Coût de production . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.8.6 Environnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.8.7 Topologie du réseau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1.8.8 Contraintes matérielles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1.8.9 Média de transmission . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
1.8.10 Connectivité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1.8.11 Consommation d'énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1.9 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2 Etat de l'art sur les approches de remplacement d'un n÷ud défaillant 27
2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.2 Classi cation des approches de maintien de la connectivité . . . . . . . 27
2.2.1 Maintenance préventive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.2.2 Maintenance curative . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.2.2.1 Approche DARA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.2.2.2 Approche C
3R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.2.2.3 Approche AOM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.2.2.4 Approche Grid-Quorum . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.3 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3 Détection et remplacement d'un n÷ud défaillant pour le maintien de
connectivité 39
3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3.2 DRF N : Approche de détection et de remplacement d'un n÷ud défaillant 39
3.2.1 Exemple de scénario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
3.2.1.1 Cas 1 : défaillance d'un seul n÷ud . . . . . . . . . . . 46
3.2.1.2 Cas 2 : défaillance multiple 1 . . . . . . . . . . . . . . 46
3.2.1.3 Cas 3 : défaillance multiple 2 . . . . . . . . . . . . . . 47
3.3 Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3.3.1 Paramètres de simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3.3.2 Distance parcourue et le nombre de n÷uds impliqués pour restaurer la connectivité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
3.3.3 Pourcentage de réduction de la couverture réseau . . . . . . . . 50
3.3.4 Overhead additionnel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
3.4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
4 Remplacement d'un n÷ud défaillant en utilisant une table de voisins
à deux sauts 55
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
4.2 2HTA : Approche de remplacement à la chaîne d'un n÷ud défaillant en
utilisant une table de voisins à deux sauts . . . . . . . . . . . . . . . . 56
4.3 Evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
4.4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
5 Protocole Max-Weight et maintien de la connectivité 64
5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
5.2 Maintien de la connectivité et routage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
5.3 Protocole Max-Weight . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
5.4 Evaluation par un exemple . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
5.5 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
Conclusion Générale & perspectives 79Côte titre : DI/0019 En ligne : https://drive.google.com/file/d/1nVs9p4ZYdlpGMh1GaT9ZUnXZkpn38DXe/view?usp=shari [...] Format de la ressource électronique : Exemplaires (1)
Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité DI/0019 DI/0019 Thèse Bibliothéque des sciences Français Disponible
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