| Type de document | Thèse |
| Langue | eng |
| Titre | La latence des protocoles MAC à cycle d\'activité vers une communication efficace en délai sous la contrainte d\'énergie dans les réseaux de capteurs [ressource textuelle, sauf manuscrits] |
| Auteur(s) | Doudou, Messsaoud (Auteur) Badache, N. (Directeur de thèse) Université des sciences et de la technologie Houari Boumediène (Editeur (scientifique)) |
| Adresse bib. | Alger : USTHB,2016 |
| Collation | 139 p. : ill. ; 30 cm + CD-Rom |
| Notes | Bibliogr. p. 125-139 |
| Notes de thèse | Doctorat : Informatique : Faculté d'Electronique et d'Informatique : Université des sciences et de la technologie Houari Boumediène : 2016 |
| Theme | Informatique |
| Mot (s) clé | Systèmes de communication sans fil Internet mobile Protocoles de réseaux d'ordinateurs Réseaux de capteurs (technologie) |
| Résumé | Ces jours-ci il est devenu possible de concevoir des microcomposants capables de communiquer d'une manière sans fil avec des batteries pour mesurer des grandeurs de l'environnement. Ceci a permet l'émergence des réseaux de capteurs sans fil (RCSF). L'efficacité en énergie représente la principale préoccupation dans la plus part des applications des RCSF. Seulement en mettant l'interface radio en mode sommeil que la consommation sera considérablement réduite et cela permet de délivrer 99% de données avec un cycle d'activité qui ne dépasse pas le 1%. Cette remarquable économie d'énergie est ainsi atteignable au niveau de la couche MAC en employant de faibles cycles d'activités. C'est-à-dire, activer/désactiver la radio de façon périodique. Ce phénomène a un impact direct sur le délai qui peut être critique dans les applications avec contrainte sur le temps de réponse. Dans cette thèse, nous nous intéressons à l'aspect latence sous la contrainte d'énergie dans les RCSF à faible cycle d'activité. Dans la première partie de la thèse, nous allons donner une taxonomie sur les protocoles MAC synchrones et asynchrones à faible cycles d'activité. L'objectif est de classifier ces protocoles et les analyser d'un point de vue délai de communication. Dans le schéma synchrone, les protocoles MAC peuvent être divisées en cinq catégories : « static grouped Schedule, adaptive grouped Schedule, adaptive repeated Schedule, staggered Schedule, et reservation Schedule ». Tandis que les protocoles MAC asynchrones peuvent êtres aussi divisés en cinq catégories: « static preamble sampling, adaptive preamble sampling, collaborative Schedule setting, beacon-based, et anticipation-based ». De nombreux protocoles de la littérature ont été analysés avec une discussion et une comparaison sur leur latence. Dans la seconde partie de la thèse, un nouveau protocole MAC asynchrone qui considère jointement l'optimisation du délai et de l'énergie. Il se balance dynamiquement entre le mode à faible cycle d'activité (LDC) et le mode à cycle d'activité élevé (HDC), selon le type de trafic dominant et les exigences en délai. Le protocole proposé, appelé DuoMAC, ajuste l'instant du réveil du nœud en tenant compte (i) du temps de réveil du parent et, (ii) du trafic estimé. Il intègre une différentiation de service en employant un algorithme d'adaptation de la fenêtre de contention pour satisfaire les exigences en délai de chaque type de trafic. Le protocole a été comparé à des protocoles MAC efficaces en énergie et en délai. Un mécanisme d'adaptation des paramètres a été aussi intégré à DuoMAC pour balancer l'énergie et le délai en temps réel. Les expérimentations de DuoMAC sur la plateforme MicaZ ont révélé que ce mécanisme apporte une amélioration du délai et encore plus de réduction en énergie. Dans la troisième partie, nous avons considéré le trade-off entre l'énergie et le délai en utilisant la théorie des jeux, où nous avons proposé un Framework d'optimisation basé sur les modèles « Nash Bargaining » et « Kalai-Smorodinsky Bargaining ». Ce Framework peut trouver la solution optimale qui balance l'énergie et le délai étant donné les exigences de l'application, et peut calculer les paramètres de fonctionnement du système qui permet d'atteindre ce point d'équilibre. Pour illustration, nous avons appliqué le Framework pour optimiser le protocole DuoMAC, ainsi que les protocoles B-MAC, X-MAC, RI-MAC, SMAC, et LMAC. Cette optimisation a été suivie par des séries de simulations qui ont validée les résultats d'optimisation et ont confirmée l'efficacité de la solution pour trouver un trade-off équitable entre les deux objectifs; l'énergie et le délai de communication. |
Doudou, Messsaoud
La latence des protocoles MAC à cycle d\'activité vers une communication efficace en délai sous la contrainte d\'énergie dans les réseaux de capteurs [ressource textuelle, sauf manuscrits] / Messsaoud Doudou; Dir. N. Badache; Ed. Université des sciences et de la technologie Houari Boumediène.-Alger : USTHB,2016.-139 p. : ill. ; 30 cm + CD-Rom.
- Bibliogr. p. 125-139
Doctorat : Informatique : Faculté d'Electronique et d'Informatique : 2016
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Systèmes de communication sans fil
Internet mobile
Protocoles de réseaux d'ordinateurs
Réseaux de capteurs (technologie)
Ces jours-ci il est devenu possible de concevoir des microcomposants capables de communiquer d'une manière sans fil avec des batteries pour mesurer des grandeurs de l'environnement. Ceci a permet l'émergence des réseaux de capteurs sans fil (RCSF). L'efficacité en énergie représente la principale préoccupation dans la plus part des applications des RCSF. Seulement en mettant l'interface radio en mode sommeil que la consommation sera considérablement réduite et cela permet de délivrer 99% de données avec un cycle d'activité qui ne dépasse pas le 1%. Cette remarquable économie d'énergie est ainsi atteignable au niveau de la couche MAC en employant de faibles cycles d'activités. C'est-à-dire, activer/désactiver la radio de façon périodique. Ce phénomène a un impact direct sur le délai qui peut être critique dans les applications avec contrainte sur le temps de réponse. Dans cette thèse, nous nous intéressons à l'aspect latence sous la contrainte d'énergie dans les RCSF à faible cycle d'activité.
Dans la première partie de la thèse, nous allons donner une taxonomie sur les protocoles MAC synchrones et asynchrones à faible cycles d'activité. L'objectif est de classifier ces protocoles et les analyser d'un point de vue délai de communication. Dans le schéma synchrone, les protocoles MAC peuvent être divisées en cinq catégories : « static grouped Schedule, adaptive grouped Schedule, adaptive repeated Schedule, staggered Schedule, et reservation Schedule ». Tandis que les protocoles MAC asynchrones peuvent êtres aussi divisés en cinq catégories: « static preamble sampling, adaptive preamble sampling, collaborative Schedule setting, beacon-based, et anticipation-based ». De nombreux protocoles de la littérature ont été analysés avec une discussion et une comparaison sur leur latence.
Dans la seconde partie de la thèse, un nouveau protocole MAC asynchrone qui considère jointement l'optimisation du délai et de l'énergie. Il se balance dynamiquement entre le mode à faible cycle d'activité (LDC) et le mode à cycle d'activité élevé (HDC), selon le type de trafic dominant et les exigences en délai. Le protocole proposé, appelé DuoMAC, ajuste l'instant du réveil du nœud en tenant compte (i) du temps de réveil du parent et, (ii) du trafic estimé. Il intègre une différentiation de service en employant un algorithme d'adaptation de la fenêtre de contention pour satisfaire les exigences en délai de chaque type de trafic. Le protocole a été comparé à des protocoles MAC efficaces en énergie et en délai. Un mécanisme d'adaptation des paramètres a été aussi intégré à DuoMAC pour balancer l'énergie et le délai en temps réel. Les expérimentations de DuoMAC sur la plateforme MicaZ ont révélé que ce mécanisme apporte une amélioration du délai et encore plus de réduction en énergie.
Dans la troisième partie, nous avons considéré le trade-off entre l'énergie et le délai en utilisant la théorie des jeux, où nous avons proposé un Framework d'optimisation basé sur les modèles « Nash Bargaining » et « Kalai-Smorodinsky Bargaining ». Ce Framework peut trouver la solution optimale qui balance l'énergie et le délai étant donné les exigences de l'application, et peut calculer les paramètres de fonctionnement du système qui permet d'atteindre ce point d'équilibre. Pour illustration, nous avons appliqué le Framework pour optimiser le protocole DuoMAC, ainsi que les protocoles B-MAC, X-MAC, RI-MAC, SMAC, et LMAC. Cette optimisation a été suivie par des séries de simulations qui ont validée les résultats d'optimisation et ont confirmée l'efficacité de la solution pour trouver un trade-off équitable entre les deux objectifs; l'énergie et le délai de communication.