Classification par domaine d’activités

Les applications des réseaux de capteurs sans fil sont utilisées dans presque tous les domaines d’activités, mais on les utilise surtout dans des domaines aussi stratégiques que :

Militaire

Dans les opérations militaires telles que le renseignement, la surveillance et la reconnaissance constituent les principales sources d’informations pour les armées modernes. Les manoeuvres des soldats dans des régions isolées et hostiles aussi vastes que les ZBE sont difficiles et périlleuses. Lorsque des supports de logistiques tels que les avions ou les satellites ne peuvent être utilisés, les réseaux de capteurs sans fil sont une solution possible [AFS17]. Ils sont utilisés pour collecter des sons, des images, détecter des mouvements, des agents contagieux, etc. Par exemple, des algorithmes de fusion de données dans les RCsF ont été utilisés [Led+05] pour détecter et localiser avec précision des tireurs d’élite qui sont camouflés dans des environnements complexes. Dans ce type d’application, les capteurs détectent et étudient le profil acoustique des détonations des armes. Ce profil, comme sur la figure 2.1, est une onde de choc supersonique dont les caractéristiques physiques changent dans le temps et que les capteurs sont capables de mesurer afin de faire une estimation de l’origine du tir.

Figure 2.1 –RCsF pour localiser des tireurs en étudiant l’onde de choc [Led+05].

Les applications de RCsF dans le domaine militaire requièrent des protocoles de communication qui permettent aux capteurs d’économiser leur énergie, de sau-vegarder l’intégrité des données [Lee+09] et des moyens de déploiement et de col-lecte efficaces sont nécessaires dans des zones hostiles où il est impossible de placer des stations de base [Jon+08] dans certains endroits, ou de remplacer des capteurs en fin de vie. Même si de nombreuses applications militaires basées sur les RCsF ont été proposées [Akm+18 ; AFS17 ; Paw16], de nombreux problèmes restent à résoudre. En effet, dans les zones de combats, déployer et sécuriser les capteurs et les stations de base reste un problème réel.

Industrie

De nombreuses organisations telles que ISA (International Society of Automation), HART (Highway Addressable Remote Transducer Protocol Communication

Fun-dation) et Zigbee, ont activement promu l’utilisation des RCsF dans l’industrie,

en proposant des standards qui sont adaptés au domaine. La plupart des RCsF se basent sur les standards IEEE 802.15 [Bal14]. Dans le milieu industriel, l’ingénie-rie des applications basées sur les RCsF est confrontée à des problèmes tels que les interférences électromagnétiques aléatoires, l’affaiblissement des signaux, les multi-chemins ou à l’existence d’autres équipements radio-électriques.

De nos jours, il existe de nombreux aspects de l’industrie qui nécessitent une ap-plication d’automatisation ou de collecte de données à des fins d’analyse et de maintenance préventive. Par exemple, le contrôle de l’usure des pompes indus-trielle doit être suivi de façon instantanée [AMT05], le niveau de vibration et de bruit doit être contrôlé pour la protection des équipements de production et des machinistes [DCL06]. Ce type de données doit être acheminé vers le centre de décision dans des brefs délais. Cependant, le développement de ces applications industrielles requiert des infrastructures réseaux qui consomment moins d’éner-gie et qui sont tolérantes aux fautes, car les sites industriels tels que les usines de production et les réseaux de transport de gaz, de pétrole, etc, sont situés dans des régions de type ZBE.

Environnement

L’environnement est l’ensemble des éléments qui entourent un individu ou une espèce et dont certains contribuent directement à subvenir à ses besoins. C’est aussi l’atmosphère, le climat dans lequel se trouve un individu [Lar]. D’après cette définition, les applications liées à l’environnement comprennent l’agricul-ture, l’élevage, la climatologie, la sismologie, la surveillance de la faune [Fah16]. Les défis de la crise climatique d’une part et de l’action de l’homme sur l’environ-nement d’autre part ont conduit à développer diverses applications pour la sauve-garde de notre environnement. Ce sont par exemples la reconstruction de l’habi-tat de certaines espèces [Sze+04 ; Hak+10], l’analyse de l’impact de l’homme sur son écosystème [ML04], la mesure du micro-climat pour une agriculture de préci-sion [Lof ; Sun+08], le contrôle des volcans actifs [WA+06], etc. Les figures 2.2 et 2.3 montrent, respectivement, un exemple de surveillance d’un parc animalier et une installation de mesure du climat de l’écosystème d’une forêt. Les enjeux des ap-plications pour l’environnement résident d’abord dans la consommation d’énergie de l’infrastructure réseaux, l’efficacité dans la collecte des données et le déploie-ment des capteurs aux meilleurs endroits. En effet, dans les milieux couverts de végétation, le signal est beaucoup affaibli par le feuillage. Un nombre élevé de

cap-teurs est nécessaire pour couvrir de grande superficie de culture, d’élevage ou de surveillance de la faune.

Figure 2.2 –Application de surveillance d’un troupeau de bovins [Cor+10].

Figure 2.3 –Mesure du microclimat en milieu forestier [Cor+10].

Multimédia

La technologie CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) a permis de concevoir des caméras peu onéreuses capables d’être intégrées dans les RCsF. Le

réseau permet de récupérer, de traiter et de stocker du flux multimédia (audio, vidéo, image) produit par des capteurs spéciaux, en temps réel. Les RCsF qui em-barquent des caméras sont déployés pour accroître la capacité d’opération des or-ganismes chargés de l’application de la loi, de surveiller des zones, des événements publics, des propriétés privées ou des frontières [AMC08]. Les capteurs multimé-dias peuvent également surveiller le flux des véhicules sur les autoroutes et y ex-traire des informations globales telles que la vitesse moyenne et le nombre de voi-tures. Ces informations sont ensuite utilisées pour bien organiser le trafic urbain par exemple. Les réseaux de capteurs de télé-médecine [HK03] peuvent être inté-grés aux réseaux multimédias de troisième génération pour fournir des services de soins de santé universels à distance [AMC08].