Chapitre 1 :
Généralités sur les
réseaux
de capteurs sans fil (RCSF)
1.1. Introduction
L'apparition des nouvelles technologies ainsi que les
progrès effectués dans le domaine des réseaux et du
traitement de l'information ont entraîné l'apparition de nouveaux
outils et objets tels que les réseaux de capteurs et leurs applications.
Depuis quelques années, les réseaux de capteurs sans fil (RCSF)
s'ouvrent à plusieurs domaines d'applications : militaire,
sécurité civile (surveillance des risques d'incendie, des
catastrophes naturelles, des centrales nucléaires, ...), transport
(automobile, ferroviaire, aéronautique, spatial), industriel
(contrôle de la qualité de production, surveillance des lieux,
...), environnement, etc. L'environnement intègre de plus en plus des
capteurs pour le contrôle, la commande ou la surveillance des lieux ou
des systèmes [2].
Les RCSF constituent une catégorie de réseau
sans fil comportant un très grand nombre de noeuds, ils sont
considérés comme un type spécial de réseaux ad hoc.
Les noeuds de ce type de réseaux consistent en un grand nombre de
micro-capteurs capables de récolter et de transmettre des données
environnementales d'une manière autonome, c'est pour cette raison qu'ils
sont caractérisés par un déploiement très dense et
souvent aléatoire qui engendre un certain degré de redondance.
La redondance induite par ce déploiement
aléatoire représente une caractéristique
intéressante pour ces réseaux, dans le sens où elle peut
être exploitée pour prolonger la durée de vie du
réseau, rétablir la couverture de surface ou encore assurer la
fiabilité de l'application. Cette redondance est une redondance
spatiale, nous verrons dans ce chapitre qu'il existe d'autres types de
redondance, à savoir la redondance temporelle et d'information.
L'objectif de ce chapitre est de donner d'abord une vue
générale sur les réseaux de capteurs, en présentant
leurs domaines d'application, leurs architecture, leurs caractéristiques
et contraintes, et les technologies utilisées. Nous abordons ensuite le
concept de la redondance et explicitons son apport dans certains aspects des
réseaux de capteurs et on parlera enfin sur les axes de recherche.
1.2. Présentation des réseaux de capteurs
sans fil
1.2.1. Définition d'un capteur sans fil :
Un capteur sans fil est un petit dispositif
électronique capable de mesurer une valeur physique environnementale
(température, lumière, pression, humidité, vibration,
etc.), et de la communiquer à un centre de contrôle via une
station de base [3]. Chaque capteur assure les trois principales
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fonctions de base qui sont : l'acquisition de données,
les traitements sur ces données et leurs communications aux stations de
bases. La figure suivante montre quelques capteurs :
Imote2 (disponible à l'EMP) Capteur WSN430 (de
CTI)
Figure 1.1 Quelques capteurs sans fils
Un noeud capteur est composé de plusieurs
éléments ou modules correspondant chacun à une tâche
particulière d'acquisition, de traitement, ou de transmission de
données. Il comprend également une source d'énergie
[4].
Figure.1.2 : Architecture des capteurs sans fils Un capteur est
composé de quatre unités de base (Fig. 1.2) :
- Unité d'acquisition : est généralement
composée de deux sous-unités (les capteurs et les convertisseurs
analogique-numérique (ADCs). Les capteurs obtiennent des mesures
numériques sur les paramètres environnementaux et les
transforment en signaux analogiques [3]. Les ADCs convertissent ces signaux
analogiques en signaux numériques.
- Unité de traitement : est composée de deux
interfaces, une interface avec l'unité d'acquisition et une autre avec
le module de transmission. Elle contrôle les procédures permettant
au noeud de collaborer avec les autres noeuds pour réaliser les
tâches d'acquisition, et stocke les données collectées.
- Unité de communication (Transceiver) : elle est
responsable de toutes les communications via un support de communication radio
qui relie le noeud au réseau.
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- Batterie (source d'énergie) : alimente les
unités citées précédemment, et il existe des
capteurs qui sont dotés d'autres composants additionnels : les
systèmes de localisation
comme (Global Positioning System) et un mobilisateur lui
permettant le déplacement.
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