Chapitre 1 : Etat de l’art
1.5 Le transport de l’information dans un réseau à connectivité intermittente
1.5.2. Les méthodes basées sur des nœuds additionnels
1.5.2. Les méthodes basées sur des nœuds additionnels
1.5.2.1. Data MULE
Comme défini dans la première partie de ce chapitre, un réseau de capteurs sans fil peut recouvrir une zone géographique étendue dans le but de récolter des données environnementales. Il faut donc rapatrier ces mesures vers des centres de traitement avec un minimum d’infrastructure câblée possible. Pour répondre à cette demande, des mobiles équipés de modules communicants peuvent servir au rapatriement des données collectées en parcourant les zones dans lesquelles les capteurs sans fil sont positionnés. De telles stations mobiles sont appelées Data MULEs [50] (en anglais Mobile Ubiquitous LAN Extensions) qui transportent des informations jusqu’à des points relais ou des centres de traitement. Généralement, le mouvement des mobiles se fait de manière aléatoire ou de façon non optimum vis-à-vis d’un l’objectif de collecte de l’information. Cette approche d’utilisation de nœuds mobiles comme mules est aussi désignée architecture trois étages (figure 16). La figure 16 montre les trois différents niveaux qui correspondent à la récolte de l’information, son transport par des mules, et leur centralisation vers leurs destinations finales.
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Figure 16 : Architecture trois étages dite data MULE.
L’avantage des data mules est la facilité de mise en place de telles solutions, il n’est pas nécessaire d’appliquer des algorithmes de routages complexes pour router l’information, ou d’avoir une connaissance particulière de la topologie. Cependant, étant donné le déplacement « aléatoire » des mules, la collecte d’information n’est pas forcement complète. La figure 17 illustre un exemple de déplacement d’une mule à travers un réseau de capteurs. Durant son déplacement, la mule entre en contact avec les capteurs et collecte les données fournies par ces nœuds. Cependant, dans les cas pour lesquels le déplacement des mules est effectivement aléatoire, la latence est un paramètre difficile à borner avec pertinence. Cet inconvénient peut entrainer rapidement une saturation de la mémoire des nœuds relais. Ainsi, les données en transit peuvent être supprimées avant d’être acheminées vers la destination, remettant en cause la fiabilité de la couche transport.
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Figure 17 : Déplacement aléatoire d’une mule dans un champ de capteurs.
1.5.2.2. Message Ferry
Contrairement aux déplacements aléatoires des data mules dans [50], les auteurs dans [51] utilisent des nœuds mobiles appelés message ferries adoptant un modèle de déplacement plus ou moins planifié souvent déduit d’une activité de l’être humain. Le rôle des nœuds ferries est de collecter et de transporter des messages entre les nœuds du réseau appelés nœuds réguliers. La collecte d’information est effectuée selon deux approches possibles :
L’approche initiée par les nœuds réguliers (Node-initiated message ferrying) : Pour récolter les données, les nœuds ferries suivent un modèle de déplacement aléatoire sur des trajectoires connues des nœuds réguliers. Lorsque ces derniers désirent envoyer une information vers une destination, ils se rapprochent du chemin d’un ferry.
L’approche initiée par les nœuds ferries (Ferry-initiated message ferrying) : Les nœuds ferries adaptent leurs déplacements en fonction des nœuds fixes qui désirent envoyer des données vers une destination. Un nœud ferry commence d’abord par diffuser sa position périodiquement aux nœuds fixes. Ensuite, les nœuds réguliers intéressés par l’envoi de messages répondent avec une requête. Une fois la requête reçue par un ferry, ce dernier adapte sa trajectoire en fonction des demandes.
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Cette méthode améliore les performances d’acheminement des paquets comparée au modèle des mules. En effet, en connaissant les différentes positions et en adaptant les déplacements à ces positions, la latence pour transporter un paquet de bout en bout peut être diminuée considérablement ce qui peut être avantageux lorsque les nœuds sont contraints en énergie et en capacité mémoire. La seule difficulté engendrée dans cette solution est lorsque les nœuds se déplacent arbitrairement. Cette problématique est due aux positions incertaines des nœuds fixes qui rendent le parcours des mules délicat et imprécis.1.5.2.3. Throwboxes
Le routage proposé dans cette méthode est basé sur l’ajout de stations fixes appelées throwboxes [52]. Ces nœuds fixes jouent le rôle de relais en créant plus de contacts dans le réseau. Ces nœuds sont supposés avoir une grande capacité de stockage, de calcul et d’énergie. La figure 18 montre un exemple d’un réseau DTN utilisant des throwboxes. Le nœud source envoie d’abord un message vers le throwboxe 2 lorsqu’il est à sa portée (figure 18, parte a). Ensuite, lorsque la destination se rapproche à son tour du throwboxe 2 récupère ce message (figure 18, partie b).
Figure 18 : Exemple d’un DTN utilisant des throwboxes.
Cependant, l’utilisation des throwboxes sans une gestion efficace de l’énergie rend ce type de réseaux inopérants. En effet, les auteurs de [53] justifient que si les nœuds n’adoptent aucune gestion énergétique, la durée de vie du réseau risque de diminuer considérablement. Toutefois, si les nœuds optent pour une gestion drastique de l’énergie, une perte importante d’information aura lieu, due aux périodes d’économie d’énergie, augmentant ainsi la durée de vie du réseau sans pour autant améliorer les performances.