Le besoin d’économie d’énergie

Les techniques pour minimiser la consommation d’énergie présentées tout au long de ce chapitre sont nombreuses et peuvent être appliquées aux différents niveaux de communication (couche MAC, liaison de données, réseau, etc.). Dans la Figure I.18, nous

48 I.5 Objectifs de notre recherche

présentons les principaux axes que nous avons identifié dans la tentative de faire de la gestion d’énergie, problématique essentielle pour la démarche générale de concevoir et optimiser les réseaux de capteurs sans fil, et plus particulièrement, les réseaux d’instrumentation et de mesures.

Figure I.18 Techniques pour minimiser la consommation d’énergie.

En suivant les trois axes principaux qui ressortent de la figure ci-dessus (les axes 1, 2 et 3 de la Figure I.18), nous essayons de proposer les solutions les plus adaptées pour notre système de communication. Comme il existe plusieurs grandes sources consommatrices en énergie, nous nous retrouvons également avec plusieurs possibilités pour faire de l’économie d’énergie. Le choix de la stratégie se fait, comme pour la synchronisation, en fonction du contexte et de l’application.

L’AXE NUMERO 1

Pour réduire la quantité d’énergie consommée dans le procédé de capture, la seule possibilité est de réduire la durée effective de capture, ça veut dire le temps pendant lequel le nœud capteur consomme le plus d’énergie. Dans notre application, les utilisateurs ont besoin d’une interaction continue avec l’environnement surveillé, donc l’activité de nœuds capteurs doit s’effectuer sans interruption, ce qui impose une détection permanente des informations. Autrement dit, nous ne pouvons pas réaliser une économie d’énergie de cette manière là.

L’AXE NUMERO 2

Une grande quantité d’énergie est consommée dans les calculs, et les solutions proposées dans ce sens ne sont pas nombreuses. Une des possibilités est de faire un partitionnement de système (point 2.1), c’est-à-dire transférer les calculs gourmands en énergie et de longue durée sur une station de base qui n’a pas de problèmes énergétiques. Notre architecture réseau dispose d’une station alimentée en continu, le concentrateur, qui va recevoir et traiter toutes les informations recueillies par les nœuds capteurs { travers les routeurs. Ainsi, les autres éléments du système (les routeurs et les capteurs) vont être

conçus d’une manière plus simple, ce qui va diminuer leur coût et augmenter leur durée de vie.

La deuxième solution consiste { utiliser l’approche DVS (Dynamique Voltage Scaling) [95], qui permet de diminuer la tension et par conséquence l’énergie consommée par un ordinateur portable ou d’autres appareils mobiles. A ce niveau, cette méthode reste envisageable pour notre système, mais en terme de perspective d’optimisation.

L’AXE NUMERO 3

L’énergie de communication entre les éléments du réseau reste la solution la plus exploitée dans le besoin de gestion d’énergie. L’explication est simple : elle est directement liée { l’architecture des protocoles de communication, qui représente la partie la plus complexe et en même temps la plus facile à exploiter pour faire de l’optimisation. Les couches les plus concernées sont : liaison de données et réseau.

Ainsi, les techniques utilisées au niveau MAC (point 3.1) sont basées sur l’agrégation de données, la négociation, les théories de fusion et de décision, dans le but commun de diminuer le nombre de messages envoyés et réceptionnés. C’est aussi le cas de notre système, où nous avons proposé une agrégation de données au niveau des routeurs (point 3.1.1.1), ce qui va diminuer le nombre de paquets échangés. Par conséquent, la communication va être plus fiable (nous aurons un paquet de donnée au lieu de « n », avec des mécanismes de détection et de correction d’erreurs) et l’énergie économisée au niveau de routeurs va prolonger la durée de vie du réseau. Si nous prenons l’hypothèse que les routeurs pourront être alimentés en continu, cette stratégie reste toujours efficace de point de vue fiabilité de la communication et cette fois-ci, conservation d’énergie pour l’ensemble de l’avion (où l’énergie disponible doit être très bien gérée car elle est aussi limitée).

Une stratégie efficace de niveau réseau (point 3.2) est le contrôle de la topologie, comme la hiérarchisation du réseau en plusieurs niveaux. Nous avons proposé pour notre système une topologie hiérarchique (point 3.2.2.1), qui fonctionne sur deux niveaux de communication.

Le contrôle de la puissance de transmission (point 3.2.2.2) joue aussi sur la durée de vie du réseau en diminuant la puissance d’émission, et donc les collisions avec d’autres nœuds qui sont aussi en train de transmettre. Nous avons l’intention d’appliquer cette stratégie dans une proposition qui consiste à concevoir et utiliser un modèle d’antennes directives, compatible avec les contraintes de notre application. Ce qui caractérise ces antennes est leur capacité de focaliser dans une/plusieurs direction(s) précises. Cette propriété apporte de nombreux avantages qui vont être détaillés dans le chapitre IV de ce mémoire.

Une autre possibilité pour faire de l’économie d’énergie est d’introduire, si l’application le permet, plusieurs états de fonctionnement pour les capteurs, ce qui n’est pas le cas de la nôtre (car les capteurs doivent rester actifs en permanence).

Encore une fois, nous pouvons constater que la littérature ne propose pas une solution complète et adaptée pour tous les besoins de réseaux de capteurs sans fil, et encore moins pour les réseaux d’instrumentation et de mesures Les fonctions qui consomment le plus d’énergie dans un nœud, notamment la capture, le traitement et la communication, sont influencées par des facteurs comme le médium de communication radio, la méthode d’accès au canal, le routage, etc. Par conséquent, pour pouvoir trouver une solution de conservation