25 Mars – Soutenance de thèse - Michel Bakni

10 h Visioconférence

Outil de dimensionnement trans-niveaux de réseaux de capteurs sans fil contraints en énergie.

Ces dernières années, les réseaux de capteurs sans fil (WSN) ont attiré l'attention en tant que sujet de recherche majeur dans les domaines de l'électronique et de l'information. Un réseau de capteurs se compose principalement d'un ensemble de nœuds sans fil. Le réseau est évolutif, offrant un moyen de connecter des milliers de nœuds ensemble. Les nœuds peuvent avoir des architecture et des objectifs différents permettant de réaliser un grand nombre de configurations.
Les WSNs ont des exigences strictes. Par exemple, les circuits doivent s'adapter à des conditions de faible puissance électrique, faible puissance de calcul et taille limitée, Les nœuds doivent être autonomes et les WSNs doivent être flexibles en termes de structure. En prenant en compte ces besoins, le développement de ce type de réseaux est devenu une tâche complexe, en particulier dans les premières étapes de la conception, où des décisions essentielles doivent être prises.
Dans ce contexte, la simulation est un outil indispensable. Il fournit un moyen de créer différents scénarios avec des centaines ou des milliers de nœuds, la possibilité de configurer les entrées et d'afficher les résultats. Cela peut économiser du temps, des coûts et des efforts, en particulier lorsque des conditions compliquées doivent être traitées, telles que des environnements difficiles.
Pour que les simulations fonctionnent avec précision, des modèles précis pour les systèmes du monde réel doivent d'abord être créés. Ces modèles représentent les composants du système de communication, tels que des protocoles de réseau, ou des grandeurs physiques comme l'humidité ou la température. Les modèles incluent des paramètres et des algorithmes qui décrivent l'objet modélisé et différentes approches peuvent être utilisées pour y parvenir.
Dans cette thèse, nous avons commencé par examiner les approches utilisées pour construire les modèles WSN. Les simulateurs sont basés sur ces modèles et doivent suivre les concepts de modélisation. Dans la littérature trois approches ont été identifiées pour modéliser les WSN : à un niveau, à plusieurs niveaux et cross-level. Cette dernière approche peut fournir un cadre solide pour des sujets complexes tels que l'énergie et le routage. Cependant, sur la base de l’étude que nous avons réalisée, elle n'est pas largement mise en œuvre dans la simulation des WSN, en particulier du point de vue énergétique.
Pour détecter comment les simulateurs gèrent les défis des WSN, 4 simulateurs ont été sélectionnés et étudiés. L'étude a permis de comprendre comment aborder les approches de modélisation et les problèmes énergétiques. Concernant la modélisation, aucun des simulateurs sélectionnés ne suit l'approche cross-level. Trois des simulateurs étaient à un seul niveau et le quatrième à plusieurs niveaux. De point de vue énergétique, les simulateurs ont été examinés pour détecter comment la production, le stockage et la consommation d'énergie étaient gérés. En prenant en compte les connaissances ainsi acquises, notre question de recherche est : dans les WSNs, comment modéliser l'énergie dans une perspective cross-level ?
Pour répondre à cette question, nous avons proposé un modèle cross-level qui inclut le point de vue énergétique pour les réseaux de capteurs sans fil. Notre modèle comprend quatre couches : cas d'utilisation, système, nœud et circuit. Un ensemble de paramètres est inclut dans chaque niveau. Ces paramètres peuvent interagir sans limites liées aux frontières des niveaux.
Nous avons implémente un simulateur basé sur le modèle proposé. Le simulateur, développé sous Matlab, est orienté vers les WSNs et il est à la fois trans-niveaux et sensible à l'énergie. Notre simulateur accepte les fichiers de configuration XML et présente les résultats obtenus à partir de différents niveaux de simulation en utilisant une interface graphique intégrée. Les résultats obtenus avec le simulateur ont été comparés avec d'autres simulateurs et des nœuds réels.

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