Plusieurs technologies de transmission sans fil ou utilisant le radio existent. Initialement, le protocole MAC standard IEEE 802.11 a été conçu pour les WLAN, les réseaux locaux sans fil qui sont constitués en général d’ordinateurs portables et de PDA. Ce protocole a été jugé bénéfique aussi pour les RCsF sauf qu’il induisait une grande consommation énergétique. Cela a entraîné les chercheurs à mettre au point d’autres protocoles MAC qui consomment moins d’énergie, tels que le standard IEEE 802.15.1 la norme de Bluetooth et le IEEE 802.15.4 la norme de Zigbee.
Bluetooth a été conçu pour les WPAN qui impliquent des communications sur de courtes distances avec un débit limité[104]. Les capteurs BTnode utilisent cette technologie pour une communication de type Bluetooth[104]. Zigbee est une alliance créée en 2002, et bénéficie du standard 802.15.4 pour définir la couche physique et la sous-couche MAC, et rajoute la couche réseau comme illustré dans la figure3.8. La norme Zigbee offre les caractéristiques suivantes[105] : La batterie peut avoir une durée de vie de deux ans[60], la taille du réseau peut aller jusqu’à 65000 capteurs[105] [60].
FIGURE 3.8 – L’architecture de Zigbee
3.6.1
La Description de la Couche MAC IEEE 802.15.4
La couche MAC IEEE 802.15.4 a les caractéristiques suivantes[60] : 1. Utilise deux modes d’adressage IEEE 64-bit et 16-bit.
2. Utilise CSMA-CA pour l’accès au Canal, l’algorithme CSMA-CA est détaillé dans [60].
3. Utilise une structure de trame simple.
4. Permet d’utiliser le mécanisme de beaconing ; réveil périodique, vé- rification de l’arrivée d’un beacon.
5. Economise l’énergie par le biais de la mise en veille entre deux bea- cons, et les capteurs qui ne doivent ni router ni recevoir les données aléatoirement peuvent se mettre en veille.
6. Assure une transmission fiable des données.
3.7
Discussion
Nous avons présenté dans ce chapitre les concepts de base de notre objet d’étude qui est les RCsF, à savoir la structure du capteur et du ré- seau de capteurs, leur mode de fonctionnement, leurs caractéristiques et leurs défis. Nous avons jugé utile aussi, de présenter les différents proto- coles Mac existant, responsable de la gestion de l’accès au medium radio. Nous avons donné ensuite un aperçu sur la norme Zigbee basée sur le standard IEEE 802.15.4 utilisée dans les capteurs. La norme Zigbee a été adoptée par les constructeurs de capteurs intelligents, à cause de ses ca- ractéristiques en termes de consommation énergétique, taille du réseau permise. Il est clair, que l’énergie est une ressource précieuse dans les RCsF, la raison est que les capteurs sont généralement, déployés dans
des environnements hostiles, où il est difficile de changer la batterie ou le capteur, à répétition. En outre, la majorité des travaux sur les RCsF sont conduits par la conservation d’énergie. Les éléments exposés dans ce chapitre aideront à comprendre la suite de notre travail.
Le Partitionnement dans les
réseaux et les Systèmes
Distribués
4.1
Introduction
Le développement de l’Internet et de la téléphonie mobile ont fait que les applications soient de plus en plus distribuées. La distribution des ap- plications est source de plusieurs problèmes, entre autres, l’organisation et le partitionnement des traitements ; qui sont d’autant plus complexes quand le support de distribution est un réseau ad hoc.
En concevant une application distribuée, l’informaticien doit répondre à la question fondamentale suivante : Comment organiser et répartir ou partitionner les traitements pour que l’application soit optimale en temps d’exécution ainsi qu’en utilisation de ressources. Cette question a donné naissance à de milliers de travaux de recherche en informatique. En ef- fet, une organisation ainsi qu’une stratégie de partitionnement des trai- tements sur un système distribué ne peut pas être standardisée, à partir du moment qu’elle dépend des composants distribués (processeurs ou processus), du support de communication (filaire ou sans fil), du flux de données échangées (multimédia ou non) sans oublier les contraintes imposées par les besoins applicatifs.
Les applications distribuées sur réseaux ad hoc sont de plus en plus utilisées dans différents secteurs (industriel, médical, commercial, etc. . . ) parce qu’il est facile d’installer un réseau ad hoc n’importe où, quand les équipements appropriés existent (nœuds ad hoc), un réseau ad hoc étant indépendant non seulement de l’infrastructure filaire, mais aussi des points d’accès nécessaires dans le cas des réseaux sans fil cellulaires. Comme un réseau ad hoc n’est rien d’autre qu’un système distribué, l’is-
sue de l’organisation et du partitionnement doit prendre place dans la conception de n’importe quelle application sur ce type de réseaux.
Dans le cadre de notre contribution, nous nous intéressons aux appli- cations distribuées sur réseaux sans fil ad hoc, et plus particulièrement sur réseaux de capteurs, ces derniers étant considérés des réseaux ad hoc particuliers, en étant composés de nœuds capteurs.
Nous consacrons le présent chapitre à la présentation des deux no- tions : le partitionnement et l’organisation, et nous l’organisons en trois sections : dans la première, nous présentons la problématique du parti- tionnement des applications distribuées en général, ainsi que la problé- matique de notre contribution qui concerne le partitionnement dans le cas des RCsF. Dans la deuxième, nous abordons la notion de "groupe" comme modèle d’organisation largement utilisée dans les systèmes dis- tribués. La troisième section concerne la notion de clusterisation dans les réseaux ad hoc et de capteurs, et nous finissons par la présentation de quelques algorithmes de clusterisation de réseaux de capteurs.