Sonsors - Routage & QoS - Part1

5/16/2018 Sonsors - Routage & QoS - Part1 - slidepdf.com

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Présenté par :

-M. Benzouaoui

-A. Hamidouche

Encadré par :

Mr. M. GUEROUI

2011-2012

Les réseaux de capteurs sans fils



Introduction Routage QoS Conclusion

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Un réseau de capteurs sans fil consiste en un nombre de nœuds

connectés entre eux, capables de sonder l'environnement dans lequel

ils se trouvent, et de remonter l'information vers un point de collecteappelé « station de base ou sink ».

Un nœud est constitué d’une source d’alimentation(souvent une

batterie) , d’un ou plusieurs capteurs, d’une unité de traitement et d’unsystème de communication sans fil


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INTRODUCTION



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DOMAINES D’APPLICATION

- Il y’a 5 grandes familles d’applications:

les applications militaires

Santé

Maison intelligente

Applications commerciales

Surveillances environnementales






Absence d'infrastructure et de gestion Centralisée

Chaque élément peut bien évidemment émettre et recevoir des messages Messages circulent dans le réseau de proche en proche

Chaque nœud du réseau doit posséder des capacités de routage

Grâce à ce routage, la portée radio d'un nœud peut être virtuellementétendue en utilisant ses voisins comme relais de l'information

PRINCIPE DE ROUTAGE

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PRINCIPE DE ROUTAGE

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Exemple :

le nœud A peut envoyer des messagesau nœud G bien que celui-ci soit hors de portéeradio (cercle en pointillé) du nœud A. Pour

cela il utilise la route BCFG.




LA PROBLÉMATIQUE DU ROUTAGE

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Les nœuds peuvent être mobiles . Les nœuds peuvent entrer et sortir du

réseau à tout moment, soit parce qu'ils s'éteignent, soit parce qu'ils sortentde la portée radio de nœuds du réseau. Les ressources des nœuds sont souvent limitées (capacité de calcul,énergie...) car ce sont des équipements embarqués légers et mobiles ;

Le médium radio est peu able en termes de perte d'information et desécurité Les liens radio peuvent être asymétriques, l'information passe dans unsens mais pas dans l'autre (à cause des irrégularités des ondesélectromagnétiques).




LES PROTOCOLES DE ROUTAGE

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Trois grandes familles de protocoles peuvent être distinguées :

Les protocoles de routage plats. Les protocoles de routage hiérarchiques.

Les protocoles de routage géographiques.




LES PROTOCOLES DE ROUTAGE

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Ces protocoles considèrent que tous les nœuds sont identiques, jouent le

même rôle, ont la même fonctionnalité et collaborent ensemble pour

exécuter des tâches spécifiques.

La décision d’un nœud de router des paquets vers un autre dépendra de

sa position.

Routage plat:




ROUTAGE PLAT

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SPIN utilise 3 types de paquets ADV, REQ et DATA.

Un nœud voulant émettre des données commence par envoyer un paquetde type ADV.

Les nœuds qui reçoivent ce paquet renvoient un paquet REQ.

Le nœud qui a initié la communication envoie alors un paquet DATA

pour chaque réponse REQ reçue.

Un nœud peut parfaitement ne pas répondre aux sollicitations, par

exemple dans le but d'économiser son énergie.

SPIN (Sensor Protocols for Information via Negotiation)




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ROUTAGE PLAT



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SPIN permet de réduire les communications car il n‘y a que les nœudsintéressés qui reçoivent l'information.

En revanche, le protocole ne peut assurer que l'information arrivera àtous les nœuds. En effet, si les nœuds intermédiaires ne sont pas

intéressés par celle-ci, l'information ne parviendra jamais à destination.


ROUTAGE PLAT




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Directed Diffusion :

Un protocole important dans le routage plat des réseaux de capteurs.

L'idée est diffuser des données aux nœuds en utilisant un schéma de

nommage pour les données.

Le but est de se débarrasser des opérations inutiles de routage afin

d'économiser l'énergie.


ROUTAGE PLAT



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Le nœud «Sink» qui désire une information diffuse, vers tous les nœuds,un message Interest.


Directed Diffusion : (principe)

ROUTAGE PLAT



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Ce paquet sera acquitté par un autre appelé Gradient : un lien de réponsede la part du voisin recevant le message Interest.



ROUTAGE PLAT



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En utilisant les messages Interest et Gradient, plusieurs chemin peuventêtre établis entre le «Sink» et la source, ce qui permet de palier

rapidement à la défaillance d'un nœud.



ROUTAGE PLAT



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Ces protocoles fonctionnent en confiant des rôles différents aux

nœuds du réseau. Certains nœuds sont sélectionnés pour exécuter des

fonctions particulières.

L'idée est de:deviser le réseau en groupes de nœuds appelés ”cluster”.

définir un nœud passerelle ”CH: cluster head” qui représentera

chaque groupe.

Chaque nœud d'un groupe est attaché à la passerelle associée.

Ce type de routage présente de nombreux avantages pour le réseaux

dont le nombre de nœuds est très important.


ROUTAGE HIÉRARCHIQUE



LE ROUTAGE HIÉRARCHIQUE

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• Le principe de ce type de protocoles se base essentiellement sur lesnœuds passerelles.Exemple : Pour que les paquets générés par le nœud F atteignent le nœudL, ils doivent passer par les passerelles P, S et R.




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LEACH (Law Energy Adaptive Cluster Hierarchy)

Un des algorithmes de routage hiérarchique le plus populaire pour les

réseaux de capteurs. L'idée est de former des clusters de nœuds de capteurs basés sur les

zones où il y a un fort signal reçu, puis utiliser des clusters-heads locaux

comme passerelle pour atteindre la destination.

Cela permet d'économiser de l'énergie.





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PEGASIS (Power Efficient Gathering in Sensor Information Systems)

Une version améliorée du protocole LEACH.

Consiste à former des chaînes plutôt que des clusters de nœuds decapteurs : chaque nœud transmette et reçoive uniquement des données d'un

voisin.

Un seul nœud « leader node » est sélectionné à partir de cettechaîne pour transmettre à la station de base.





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TEEN (Threshold sensitive Energy Efficient sensor Network protocol)

Protocole conçu pour être sensible aux changements improvistes des

attributs détectés tels que la température.

L'architecture du réseau est basée sur un groupement hiérarchique. Les nœuds les plus proches forment des clusters.

Le ”cluster-head” diffuse deux seuils aux nœuds :

o La valeur minimale d’un attribut pour pouvoir être transmis.

o Le degré minimale du changement de cet attribut.

On peut donc contrôler le nombre de paquets envoyés en jouant

sur ces deux valeurs.





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APTEEN (Adaptive TEEN) :

Une extension du TEEN basée sur la capture périodique des données et

la réaction aux événements temps-réel.

Il s'agit de rajouter une troisième valeur, Tc qui sera le temps maximal

entre deux envois d'information mesurés.

On assure ainsi qu'un capteur toujours vivant envoie périodiquement

des informations.





LE ROUTAGE GÉOGRAPHIQUE

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Les paquets sont routés par rapport à une zone cible.

Cette zone peut comporter plusieurs nœuds.

N'importe quel nœud peut jouer le rôle de destination pour le paquet.

Un nœud source connaît toujours la position du nœud destinataire :

soit tous les nœuds connaissent les positions initiales de tous les

nœuds.

soit un service de localisation doit être utilisé.




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Le protocol GEAR (Geographic and Energy Aware Roting)

Ce protocole de routage découpe le réseau en régions.

Chaque nœud connait le cout pour atteindre chaque région.

L’acheminement des paquets suit les étapes suivantes: Envoyer le paquet au nœud le plus proche de la région parmi ses

voisins et ayant le niveau d’énergie résiduelle le plus élevé (fonction dedistance et d’énergie),

Acheminer le paquet dans la région de destination par une sorte dediffusion si le nombre de nœud n’est pas élevé, sinon la région estdécoupée en sous-région et le paquet est transmis individuellement àchaque sous-région.





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Le protocol GEAR (Geographic and Energy Aware Roting )

Chaque paquet contient la région destination.

Chaque nœud connait sa position, son énergie résiduelle, la position et

l’énergie résiduelle de ses voisins (à la demande).

Un lien existe entre 2 nœuds quand ils sont à portée et leur niveau

d’énergie leur permet d’effectuer l’envoi.





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Le protocol GAF (GeographicAdaptiue Fidekg)

Chaque nœud doit posséder un système de localisation. L'algorithme

forme ensuite une grille virtuelle qui couvre tout le réseau et le sépare

en différentes cases.

Après, chaque nœud pourra être soit actif, soit endormi, l'algorithme

assure la connectivité du réseau en s'assurant d'avoir toujours au

minimum un nœud actif par case.

Avoir des nœuds éteints permet d'économiser de l'énergie mais le

système reste assez sommaire.

Si le réseau est peu dense, l'économie en énergie devient très limitée







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A cause de la nature critique et urgente de certaines informations issues des

capteurs comme par exemple la détection d’intrusion dans les lieux protégés

ou le changement d’état d’un malade ou l’augmentation excessive de la

température, il est nécessaire de fournir un support de QoS pour ce type

d’applications.


QUALITÉ DE SERVICE



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La qualité de service dépend :

des caractéristiques du réseau.

des besoins des utilisateurs.

Critères de qualité = réduction :

de la congestion.

des délais. des files d’attente.

des pertes de paquets.

QUALITÉ DE SERVICE




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Protocole de routage géographique.

Garantir un délai de livraison de bout en bout optimal.

Garantir une vitesse de transmission des paquets constante dans le réseau.

Ce protocole sera présenté en détail la prochaine fois.

Le protocole SPEED

QUALITÉ DE SERVICE




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Le protocole MMSPEED présente une évolution de protocole SPEED.

De plus des avantages hérités du SPEED, il se caractérise par l’offre de

plusieurs vitesses de transmission et la possibilité d’établissement de plus

qu’un chemin vers la destination.

Il offre plusieurs niveaux de QoS suivant les exigences des trafics.

Transmission selon l’urgence du paquet.

Le protocole MMSPEED

QUALITÉ DE SERVICE






CONCLUSION

Le routage se réalise en collaboration entre les différents nœuds duréseau.

Il y a trois types de routage dans les RCSF: plat, hiérarchique, et

géographique.

Un protocole de routage doit prendre en compte les contraintes

matérielles d’un capteur : batterie faible, capacité de stockage modeste,

bande passante faible, etc.

Nous présenterons la prochaine fois le projet que nous allons réaliser.

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Merci de votre attention

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