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à‰tat de l'art sur les réseaux de capteurs sans fil

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par Salheddine Kabou
Université de Bechar Algérie - Licence en informatique 2010
  

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II.2.2 Techniques de minimisation de la consommation d'énergie

Des mesures expérimentales ont montré que, généralement, c'est la transmission des données qui est la plus consommatrice en énergie, et de façon significative, les calculs, eux, consomment très peu [19]. La consommation d'énergie du module de détection dépend de la spécificité du capteur. Dans de nombreux cas, elle est négligeable par rapport à l'énergie consommée par le module de traitement et, par dessus tout, le module de communication.

Le graphe suivant classifie quelques techniques de minimisation de la consommation d'énergie.

Figure2.6 Classifications des techniques de conservation d'énergie

Cette technique est principalement utilisée dans l'activité réseau. Le moyen le plus efficace pour conserver l'énergie est de mettre la radio de l'émetteur en mode veille (low-power) à chaque fois que la communication n'est pas nécessaire. Idéalement, la radio doit être éteinte dès qu'il n'y a plus de données à envoyer et ou à recevoir, et devrait être prête dès qu'un nouveau paquet de données doit etre envoyé ou reçu. Ainsi, les noeuds alternent entre périodes actives et sommeil en fonction de l'activité du réseau. Ce comportement est généralement dénommé Duty-cycling. Un Duty-cycle est défini comme étant la fraction de temps où les noeuds sont actifs ITE].

1717171=S1=171 EEM

Comme mentionné précédemment, un régime sleep/wakeup peut être défini pour un composant donné (i.e. le module Radio) du noeud capteur.

Les protocoles sleep/wakeup sont divisés en deux grandes catégories : à la demande, rendez-vous programmés.

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· Les protocoles à la demande utilisent l'approche la plus intuitive pour la gestion d'énergie. L'idée de base est qu'un noeud devrait se réveiller seulement quand un autre noeud veut communiquer avec lui. Le problème principal associé aux régimes à la demande est de savoir comment informer un noeud en sommeil qu'un autre noeud est disposé à communiquer avec lui. À cet effet, ces systèmes utilisent généralement plusieurs radios avec différents compromis entre énergie et performances (i.e. un radio à faible débit et à faible consommation pour la signalisation, et un radio à haut débit mais à plus forte consommation pour la communication de données). Le protocole STEM (Sparse Topology and Energy Management) [21] par exemple utilise deux radios.


· Une autre solution consiste à utiliser une approche de rendez-vous programmés. L'idée est que chaque noeud doit se réveiller en méme temps que ses voisins. Typiquement, les noeuds se réveillent suivant un ordonnancement de réveil et restent actifs pendant un court intervalle de temps pour communiquer avec leurs voisins. Ensuite, ils se rendorment jusqu'au prochain rendez-vous.

II.2.2.2 Protocoles du niveau MAC [20]

Plusieurs protocoles MAC pour les réseaux de capteurs sans fil ont été proposés, Nous nous concentrons principalement sur les questions de gestion d'énergie. La plupart d'entre eux mettent en oeuvre un régime avec un faible duty-cycle pour gérer la consommation d'énergie.

Protocoles MAC reposant sur TDMA

Dans les protocoles MAC fondés sur la méthode TDMA (Time Division Multiple Access) le temps est divisé en trames (périodiques) et chaque trame se compose d'un certain nombre de slots de temps. A chaque noeud est attribué un ou plusieurs slots par trame, selon un certain algorithme d'ordonnancement. Il utilise ces slots pour l'émission/réception de paquets de/vers d'autres noeuds. Dans de nombreux cas, les noeuds sont regroupés pour former des clusters avec un clusterhead qui est chargé d'attribuer les slots de temps pour les noeuds de son cluster (par exemple: Bluetooth, LEACH.) [20].

Les protocoles TDMA sont par nature efficaces en énergie, puisque les noeuds n'allument leur radio que lors de leurs propres slots et s'endorment le reste du temps.

Toutefois, dans la pratique, les protocoles TDMA ont plusieurs inconvénients qui compensent les avantages en terme d'économie d'énergie. .

En effet, dans un véritable réseau de capteurs, les changements de topologie sont fréquents (conditions variables du canal, défaillances de noeuds, . . .) et la répartition des slots peut être problématique donc dans de nombreux cas une approche centralisée peut être adoptée (LEACH).

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