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Sujet de Thèse : Ordonnancement régulé de la collecte des données dans les réseaux de capteurs sans fil pour réduire leur impact sur l’environnement
Dates : 2016/10/01 - 2019/09/30
Directeur(s) CRAN : Francis LEPAGE , Vincent LECUIRE
Description : Dans leur définition d’origine, les réseaux de capteurs sans fil sont des réseaux dédiés aux applications de surveillance de phénomènes physiques ou biologiques (e.g., activité sismique, pollution des sols) sur de très grandes échelles de temps et d’espace. Les nœuds du réseau sont des dispositifs de faible complexité combinant un ou plusieurs capteurs, un microcontrôleur, une interface de communication radiofréquence et une batterie. Une fois déployés sur le terrain, les nœuds coopèrent pour former de manière spontanée un réseau sans infrastructure, auto-organisé, tolérant les défaillances et robuste au facteur d’échelle (plusieurs centaines, voire plusieurs milliers de nœuds). Ce réseau permet de remonter les données fournies par les nœuds capteurs jusqu’à un nœud de collecte, le puits.
Plus la taille du réseau (nombre de nœuds) et sa contrainte de fonctionnement (durée de vie imposée par l’application de surveillance) sont grandes, plus la masse de données à collecter dans le temps et l’espace est grande, entraînant par incidence le risque que l’impact sur l’environnement produit par l’usage d’un tel système de surveillance soit lui aussi plus grand. En effet, il y a un lien direct entre la masse des données collectées et :
- les ressources informatiques (capacité mémoire, puissance de calcul) et l’énergie utilisées par le centre de surveillance pour stocker, traiter et visualiser cette masse de données ;
- la taille des batteries utilisées par les nœuds du réseau de capteurs, sachant que l’interface de communication est un composant gourmand en énergie.
Le problème adressé ici est donc de trouver comment réduire au minimum utile la masse de données à collecter sur le réseau de capteurs en vue de concevoir un système de surveillance plus soutenable pour l’environnement (« green networking »). Il s’agit autrement dit de s’affranchir du modèle de collecte périodique classique sans perdre l’information utile du signal. Le sujet de thèse proposé consiste à étudier comment contrôler conjointement, dans les nœuds capteurs, le système d’échantillonnage du signal et le système de transmission des paquets de données en fonction simultanément de l’état du signal lié au phénomène observé et de l’état (réserve énergétique) du réseau. Il s’agit d’un ordonnancement régulé (« feedback scheduling », c’est-à-dire un contrôle en boucle fermée) de l’activité du nœud capteur vu comme un échantillonneur-transmetteur afin que le débit de collecte des données soit adapté à la fois aux besoins de l’application de surveillance et aux nouveaux enjeux liés à la protection de l’environnement.
Mots clés : Réseaux de capteurs sans fil, ordonnancement régulé, collecte de masse de données, Green IT
Conditions : Durée : 3 ans,
Lieu : CRAN, Faculté des Sciences de Nancy
Profil attendu : Compétences en réseau et/ou en traitement du signal, Anglais
Département(s) :
Ingénierie des Systèmes Eco-Techniques
Financement : Demande de contrat doctoral en cours