Dans l’agriculture de précision, la particularité de gestion des cultures réside dans le fait que le champ doit être géré selon plusieurs critères (humidité du sol, niveau de salinité, type de culture, etc.), ce qui révèle le besoin de diviser la zone contrôlée en des régions diverses. Chaque région peut être traitée diféremment.
En se basant sur la description ci-dessus, nous proposons d’utiliser un RCSF dans lequel nous diférencions deux types de nœuds :
• Des nœuds capteurs statiques de bas prix répartis sur toute la zone contrôlée (des milliers des nœuds). Ces capteurs collectent les informations de leurs voisinages et les envoient vers plusieurs nœuds puits.
• Des nœuds relais RNs (Relay Nodes) mobiles qui jouent le rôle de CHs (Cluster Heads). Les informations collectées par les nœuds capteurs doivent être envoyées aux nœuds relais pour être agrégées ; ensuite, transmises vers les nœuds puits à travers un routage multi-sauts assuré par les RNs.
4.3.1 Caractéristiques des nœuds déployés
Les caractéristiques des nœuds capteurs et des nœuds relais sont diférentes vues les tâches auxquelles ils sont dédiés.
• Ainsi, un nœud capteur est : — Stationnaire.
— D’un bas prix.
— Son énergie est limitée.
— Sa capacité de calcul est réduite. — Son interface radio est unique. — Son rayon de communication est rc.
— Son rayon de couverture est rs.
• Par contre, un nœud relais est caractérisé par : — Sa mobilité.
— Son énergie illimitée.
— Sa capacité de calcul élevée. — Ses deux interfaces radios.
— Deux rayons de communication : rcet Rc (variable selon la puissance d’émission)
— Des capteurs intégrés avec un rayon de couverture rs.
4.3.2 Topologie du RCSF
Nous divisons notre réseau en deux parties : réseau d’acquisition de données composé de nœuds capteurs et réseau de transmission de données constitué de nœuds relais. Le réseau d’acquisition assure aussi la transmission des données vers les RNs. En plus, les deux réseaux utilisent une communication multi-canal et un routage multi-saut pour assurer la propagation des données vers les nœuds puits. Ain de minimiser l’utilisation des ressources des nœuds capteurs, les RNs sont déployés d’une manière déterministe sur tout le champ de culture. Nous optons pour une stratégie de déploiement qui divise le champ à surveiller en régions hexagonales où les RNs se situent au niveau des sommets de chaque hexagone. Le pavage hexagonal est jugée optimal pour assurer la couverture totale d’un RCSF avec un minimum de RNs.. La igure 4.1 montre comment les capteurs (petits cercles) et les RNs (grands cercles) sont déployés dans la zone à contrôler.
Figure 4.1 : Topologie de déploiement du RCSF
4.3.3 Routage et transmission des données
Selon l’architecture du RCSF décrite dans la igure4.1, le champ de culture est divisé en plusieurs régions ayant une forme hexagonale ayant les RNs comme sommets. Les capteurs collectent les informations de leurs voisinages et les envoient aux RNs. Par ailleurs, la forme hexagonale que nous avons choisie permet de sélectionner un nombre minimal de RNs égal à deux pour collecter les données d’une région. Ainsi, les nœuds capteurs de chaque région peuvent se regrouper en deux clusters avec ces deux RNs comme CHs. Nous appliquons un mécanisme de clusterisation simple dans lequel chaque capteur s’associe avec le CH le plus proche dans sa région. Il en résulte que parmi les six RNs de chaque région, deux seulement sont élus pour cette région. Une fois que les données atteignent les CHs,
ces derniers appliquent des algorithmes de compression et d’agrégation pour réduire la quantité de données qu’ils vont transmettre aux nœuds puits. Ensuite, ils acheminent les paquets vers le nœud puits approprié.
Pour acheminer les données des nœuds relais vers les nœuds puits, un routage hiérar- chique est utilisé. Un routage global permet de déterminer la liste des régions qui vont être traversées vers le nœud puits approprié et un routage local qui cherche la séquence des RNs à traverser. De plus, nous proposons que les routes globales soient choisies par un serveur central qui détermine le nœud puits associé à chaque région et les régions à traverser vers ce nœud puits. Ces choix se basent sur le nombre de régions à traverser, la charge de chaque région et la charge du nœud puits. Le serveur détermine aussi un nœud puits de secours au cas où le nœud puits primaire tombe en panne. Une fois la route déterminée, les informations concernant le routage global sont envoyées vers toutes les régions du réseau. Cette stratégie de routage globale est inspirée du protocole de routage ONCP [44] déployé pour les RCSFs à grande échelle.
Connaissant la région suivante, chaque RN cherche le RN suivant vers lequel les pa- quets vont être transmis. La procédure de sélection des routes locales fonctionne comme suit :
• Le RN u difuse un message next_RN contenant son ID et l’ID de sa région Ri
et un compteur hop-count (à l’initialisation hop-count=0).
• Si un RN v de la même région Ri ou de la région suivante Ri+1, mais qui n’est
pas un CH pour Ri+1, reçoit le message next_RN , il incrémente hop-count et
redifuse ce message.
• Si le RN v recevant le message next_RN est un CH de la région Ri+1, il répond
par un message RN_candidate sur le chemin inverse. Ce message contient l’ID du CH, le nombre de sauts, et le nombre de paquets routés par le CH.
• Selon le nombre de sauts et le nombre de paquets routés, le RN u sélectionne la meilleure route et envoie un message path_conirm pour informer les RNs de la route choisie ain qu’ils mettent à jour leurs informations de routage.
• Le processus se répète à chaque région jusqu’à atteindre le nœud puits approprié. De plus, ain de réduire les interférences entre les communications RN-RN et les communications RN-capteur ou capteur-capteur, nous choisissons d’utiliser deux inter- faces radios au niveau des RNs. Cela permettra d’utiliser une première interface (IEEE 802.11) pour les communications inter RNs et une deuxième interface (typiquement IEEE 802.15.4) pour les communications RN-capteur ou inter capteurs. Les communications sur les deux interfaces peuvent se faire d’une manière simultanée. Sur chacune des interfaces,
nous utilisons une communication multi-canal ain de réduire les interférences sur chaque interface. La igure 4.2 montre un exemple d’afectation des canaux de communication capteur-RN, où chaque couleur désigne un canal de communication.
Figure 4.2 : Afectation des canaux pour la communication capteur-RN