Henry-Joseph Audéoud - Routage efficace et garanti en réseaux de capteurs sans fil

Les réseaux de capteurs sans fil qui nous occupent dans cette thèse sont un ensemble d'appareils connectés les uns aux autres par des technologies bas débit et faible consommation.  Leur rôle est de prendre des mesures sur l'environnement physique qui les entoure (suivis météoclimatiques, contrôles d'installations industrielles, relevés de l'état des réseaux de distributions, surveillance topographique…).  Ces mesures doivent ensuite être collectées vers l'extérieur du réseau. Comme les capteurs ont une courte portée de communication radio, les transmissions sont faites en multisaut, les capteurs proches de la destination relayant l'information émise par ceux qui en sont plus éloignés.  À cause du mouvement des nœuds eux-mêmes ou d'objets dans leur environnement perturbant les communications sans fil, la topologie exacte du réseau est sujette à des changements.  De plus, les capteurs eux-mêmes, alimentés par batterie pour la plupart, sont limités en énergie et par là en capacité de transmission.  Les techniques d'économie d'énergie appliquées pour éteindre la radio la plupart du temps imposent alors des contraintes de synchronisation supplémentaires. Pour acheminer l'information dans le réseau, le protocole de routage établit des routes, de façon à ce que les capteurs puissent relayer l'information depuis et jusqu'au routeur de bordure du réseau à travers des liens fiables et conduisant jusqu'à la destination à travers des chemins courts.  À cause des limitations des capteurs, le protocole de routage doit être efficace en énergie, c'est-à-dire que la surcharge des transmissions radio impliquées par le protocole de routage lui-même doit être aussi légère que possible.  Il doit aussi être capable de rétablir la connectivité en cas de changement dans la topologie du réseau, et ce sans créer de boucles de routage pénalisant tant la qualité de service que les réserves d'énergie des nœuds.
Ce document décrit un protocole de routage répondant à ces objectifs. Il est capable de créer un arbre de collecte autoréparant permettant d'extraire l'information hors du réseau, ainsi que des routes pour distribuer des commandes ou des accusés de réception aux nœuds.  Il valide aussi le chemin emprunté par chaque paquet transmis afin de garantir qu'ils n'entrent jamais dans une boucle de routage.  Le protocole est mis en situation dans des simulations et aussi des expérimentations en plateforme réelle, montrant l'efficacité des mécanismes proposés.
Afin d'améliorer sa capacité à choisir les meilleurs liens disponibles, je propose également l'utilisation d'une nouvelle estimation de leur qualité.  Elle est basée sur deux mesures complémentaires : une mesure à long terme du niveau de bruit ambiant présent sur le canal radio, et une mesure ponctuelle de la puissance du signal reçu de l'émetteur.  Ces deux mesures fournissent une estimation du rapport signal à bruit, et par là du taux de réception attendu.  Cette estimation est à la fois précise, rapide à obtenir, et adaptée aux contraintes des capteurs et des réseaux desquels nous parlons.