Protocoles localisés de diffusion et économie d'énergie dans les réseaux ad hoc et de capteurs. (Localized Broadcast Protocols and Energy Efficiency in Ad Hoc and Sensor Networks)

Un reseau ad hoc sans fil est compose d'un ensemble decentralise d'objets mobiles et auto-organises. Un tel reseau ne repose sur aucune infrastructure, et est donc completement autonome et dynamique. Selon ces hypotheses, tout ensemble d'objets equipes d'interfaces de communication adequates peut spontanement former un tel reseau. Puisque des communications sans fil sont utilisees, seuls les objets suffisamment proches les uns des autres peuvent communiquer ensemble. Les communications de longue portee doivent donc etre effectuees via un mecanisme multi-sauts : cela veut simplement dire que les objets intermediaires doivent faire suivre les messages jusqu'au destinataire. Les reseaux de capteurs sont similaires aux reseaux ad hoc, car ils sont egalement decentralises et autonomes. Un capteur est un petit appareil capable de surveiller son environnement. Des cas typiques d'utilisation peuvent etre la surveillance de zones militaires (detection de mouvements) ou de forets (detection d'incendie). Parmi les problemes communs a ces deux types de reseaux se trouve la diffusion. Dans une telle communication, un message est envoye depuis un objet donne vers tous les autres du reseau. Les applications de ce processus sont nombreuses : decouverte de routes, synchronisation... Comme les objets mobiles utilisent une batterie, il est necessaire que la diffusion soit la plus econome possible d'un point de vue energetique. Cela est generalement obtenu en reduisant la quantite de relais necessaires, ou en limitant la puissance d'emission a chaque relais. Le but de mon travail etait d'etudier la diffusion dans les reseaux ad hoc et de capteurs, afin de mettre en lumiere les caracteristiques et les defauts des mecanismes existants, puis d'en proposer de nouveaux, plus efficaces. Dans tous ces travaux, nous avons toujours voulu rester dans le domaine des solutions 'realistes' : beaucoup des precedentes etudes utilisaient en effet des mecanismes centralises, ou une connaissance globale du reseau est necessaire pour effectuer la diffusion. Nous nous sommes concentres sur des solutions fiables et localises, c'est-a-dire n'utilisant que des informations sur le voisinage de chaque noeud. Ce type de mecanisme permet egalement un passage a l'echelle simplifie, car la quantite d'informations necessaire ne varie pas avec la taille du reseau. Nos etudes montrent de plus que ces solutions peuvent etre aussi efficaces que les methodes centralisees. Puisque l'ajustement de portee est un mecanisme tres important dans la conservation de l'energie, nous avons propose une methode de diffusion originale, basee sur le concept de portee optimale de communication. Cette derniere est calculee de maniere theorique grâce au modele energetique considere, et represente le meilleur compromis entre l'energie depensee a chaque noeud et le nombre de relais necessaires. Nous avons ainsi propose deux protocoles differents bases sur ce concept, chacun etant plus specifiquement adapte soit aux reseaux ad hoc (TR-LBOP), soit aux reseaux de capteurs (TR-DS). Afin de reduire encore plus la consommation energetique, nous avons etudie le fameux protocole centralise nomme BIP. Son efficacite est due au fait qu'il considere la couverture obtenue par une seule emission omnidirectionnelle, au lieu de considerer chaque lien separement. Nous avons propose une solution localisee basee sur BIP, afin de construire incrementalement une structure de diffusion. Nous avons montre de maniere experimentale que les resultats ainsi obtenus sont tres proches de ceux fournis par BIP, notamment dans les reseaux de forte densite, tout en n'utilisant que des informations locales a chaque noeud. Nous avons finalement considere la suppression d'une hypothese forte, largement repandue dans la communaute des reseaux ad hoc et de capteurs : l'utilisation d'un graphe du disque unitaire. Ce dernier definit la zone de communication d'un noeud comme etant un cercle parfait. Nous avons remplace cette hypothese par une autre plus realiste afin d'en etudier les consequences sur un protocole connu, le protocole de diffusion par relais multipoints (MPR). Nous avons montre que ce dernier ne fournit plus de resultats suffisants dans un tel environnement. Nous avons egalement propose quelques modifications afin d'obtenir a nouveau de bons resultats.