Couverture et connectivité dans les RCSF à grande échelle

Les algorithmes présentés dans cette partie se basent essentiellement sur la stratégie de déploiement des nœuds et le recouvrement des pannes dans le réseau.

1.4.3.1 L’algorithme OGDC

L’algorithme OGDC Optimal Geographical Density Control [56] utilise une stratégie de déploiement complètement décentralisée ain de maintenir la couverture de la zone contrôlée en activant un nombre minimal de nœuds capteurs. Il exploite la haute densité du réseau pour planiier l’activation des nœuds redondants. De plus, il suppose que chaque nœud est conscient de sa position et que tous les capteurs sont synchronisés. OGDC utilise trois états pour décrire un nœud : UNDECIDED, ON et OFF.

La solution OGDS commence par sélectionner aléatoirement un nombre de nœuds actifs qui sont désignés comme nœuds de départ. Si un nœud N est un nœud de départ, un de ses voisins, appelé M, placé à une distance approximative de √3r (r est le rayon de couverture), sera sélectionné pour être actif à son tour. Ensuite, si un troisième nœud forme un triangle équilatéral de longueur de côté √3r avec N et M, il sera aussi activé. Le processus se répète jusqu’à ce que tous les nœuds soient On ou OFF. Les nœuds actifs changent à chaque itération ce qui garantit l’équilibrage de la consommation énergétique entre tous les nœuds.

1.4.3.2 L’algorithme CRR

L’algorithme CRR (Connectivity Restoration through Rearrangement) [57] rétablit la connectivité en réarrangeant quelques nœuds dans le voisinage du nœud défaillant. Le processus de recouvrement est localisé dans une petite partie du réseau pour éviter la réorganisation globale du réseau. De plus, le recouvrement est exécuté seulement si le nœud en panne est un nœud d’articulation.

Pour accomplir sa mission, CRR commence par trouver deux ensemble de voisins à un et à deux sauts du nœud défaillant appelés SN1−hop et SN2−hop. Ce dernier sera utilisé

pour chercher les nouvelles positions des nœuds à déplacer appelées points de Steiner SPs (Steiner Points). Les SPs sont les nœuds d’un arbre de Steiner [58] qui est utilisé dans la théorie des graphes pour connecter un nombre de sommets ou de sous-graphes en minimisant le coût total. La igure 1.4 illustre le cas d’un SP qui relie trois sommets en minimisant la somme des distances entre les sommets. L’ensemble des voisins à un saut du nœud défaillant SN1−hop sera utilisé pour restaurer la connectivité. Ensuite, CRR déplace

quelques nœuds de SN1−hop (et si nécessaire quelques nœuds de SN2−hop) pour occuper les

emplacements désignés par les SPs. Le déplacement des nœuds de SN2−hop peut aboutir

à la perte de la connectivité dans une autre partie du réseau. Pour pallier ce problème, CRR utilise l’algorithme DARA [59]qui remplace en cascade les nœuds déplacés par leurs

voisins.

Figure 1.4 : Connexion de trois sommets par un SP

1.4.3.3 L’algorithme DORMS

Contrairement à CRR, DORMS (Distributed algorithm for Optimized Relay node pla-

cement using Minimum Steiner tree) [60] recouvre les pannes simultanées de plusieurs

nœuds. Cet algorithme peut être appliqué dans le cas où les pannes survenues dans le ré- seau l’ont subdivisé en des segments complètement isolés. L’idée est d’utiliser des nœuds relais (RNs) mobiles pour reconnecter les diférents segments isolés.

Avant l’application de DORMS, les nœuds doivent détecter la défaillance de plusieurs nœuds et la division du réseau en plusieurs segments disjoints. Une fois la panne détectée, les RNs de chaque segment se déplacent en cascade vers le centre de la zone contrôlée. Ces nœuds déplacés forment des arbres de Steiner entre les diférents segments isolés ain de restaurer la connectivité. L’utilisation des arbres de Steiner permet à DORMS de recouvrir la panne en déplaçant un nombre minimal de RNs.

1.4.3.4 L’algorithme LDMR

Dans l’algorithme LDMR (Least Distance Movement Recovery) [61], quand un nœud

M tombe en panne, chaque nœud N, voisin de M, détermine tous ses voisins qui ne sont

pas points d’articulation et choisit le voisin le plus proche V. Après la sélection du nœud

V, tous les nœuds N se déplacent vers la position du nœud M en panne. Chaque voisin N est remplacé à son tour par son voisin V. Tous les nœuds N en déplacement s’arrêtent

quand ils arrivent à une distance R

2 de la position du nœud défaillant (R étant le rayon

de communication) ain de restaurer la connectivité et recouvrir la panne.

1.4.3.5 L’algorithme EDCR

L’algorithme EDCR (Energy centric Distributed partitioning Detection and Connec-

tivity Restoration [62] désigne un nœud de secours pour chaque nœud critique (nœud

nœud de secours se déplace vers la position du nœud défaillant pour rétablir la connecti- vité. Il faut mentionner que la sélection des nœuds de secours se base sur quatre critères : l’état du capteur voisin (critique ou non), le degré du capteur (le nombre de ils), la dis- tance inter-capteurs (la distance entre le voisin et le nœud primaire) et enin l’énergie restante.

L’avantage principal de ECDR est que le recouvrement de la panne se fait d’une manière proactive et distribuée. Ceci permet de rétablir la connectivité dans le réseau rapidement avec un minimum de messages de contrôle. Cependant, EDCR suppose qu’un seul nœud tombe en panne à la fois et qu’aucun autre nœud ne tombe en panne pendant le processus de recouvrement.

En plus des algorithmes présentés précédemment, il existe un autre travail intéressant qui ofre une solution complète au problème de la tolérance aux pannes dans les RCSFs combinant à la fois des mécanismes inhérents à l’agrégation des données, la clusterisation, la localisation, le routage, etc. [63]. D’autres travaux [64] et [65] ont proposé l’utilisation de robots pour déployer de nouveaux nœuds au lieu des nœuds en panne. Cette technique doit prédéinir une stratégie pour le mouvement des robots ain de minimiser la distance parcourue par chaque robot et le temps de recouvrement de la panne.

Le tableau1.4récapitule les avantages et les inconvénients des mécanismes de tolérance aux pannes dans les réseaux de capteurs sans il à grande échelle.

L’étude exhaustive des techniques et des mécanismes de tolérance aux pannes dans les RCSFs efectuée dans ce chapitre a fait l’objet d’un papier survey publié dans le journal Computer Communications (Comcom) d’Elsevier [66].