Le protocole de routage dans la problématique feux de forêt

Le phénomène destructeur que représente les feux de forêt, peut avoir un impact plus ou moins important sur les réseaux de capteurs sans fil. La surveillance d’un tel phénomène engendre une

destruction des entités du réseau, rendant la structure et les communications du réseau défaillantes. Une réflexion est nécessaire pour déterminer quelle est la famille de protocole la mieux adaptée à la problématique des feux de forêt. Nous avons vu que les protocoles de routage peuvent être classée en trois catégories selon [Al-Karaki et Kamal, 2004] :

– dans le routage dit “plat”, tous les noeuds ont un rôle ou une fonctionnalité équivalent. – dans le routage hiérarchique ou clustering, les noeuds ne jouent pas tous le même rôle ;

certains noeuds leader vont gérer l’agrégation et la transmission des données de noeuds esclaves ;

– dans le routage basé sur la localisation, la principale caractéristique est que les noeuds uti-lisent la localisation géographique pour l’aiguillage du flux d’informations ; pour fournir la position des noeuds, le module GPS est souvent utilisé.

Dans le cas des feux de forêt, le routage des informations entre les noeuds implique une adaptation au niveau de la structure soumise à une destruction massive. En effet, comme nous l’avons dit précédemment, nous recherchons une famille de protocole tolérante à une défaillance d’une partie du réseau. Cette défaillance peut être due au phénomène étudié (dans notre cas ce sera un capteur brûlé) ou due à une défaillance technique.

Dans le cas d’un routage hiérarchique, le réseau présente des points sensibles. En effet, les noeuds centraux ou leader sont les points faibles de l’architecture. Ces noeuds, qui ont un rôle central dans le réseau, collectent les données de capteurs esclaves qui sont à portée radio. Le principal avantage est l’économie énergétique. Cependant, dans le cas particulier d’un feu de forêt, plusieurs leader peuvent être détruits. Ces derniers ne peuvent plus transmettre les informations et par conséquent orientent le réseau vers une défaillance générale. Cette famille de protocole ne répond pas à nos exigences d’homogénéité des noeuds dans le réseau et de tolérance aux fautes.

Dans le cas du routage géographique, la technique de routage est basée sur la position des noeuds. Selon[Ermel, 2004], voici les prérequis pour effectuer un routage géographique :

– les noeuds possèdent tous un moyen de localisation : soit un système natif comme le GPS soit un système logiciel ;

les noeuds connaissent les positions initiales de tous les noeuds, soit un service de localisa-tion doit être utilisé.

Le routage géographique nous conduit à soumettre deux hypothèses quant à son application dans la problématique feux de forêt :

1. l’utilisation du GPS entraîne un surplus de consommation donc cela fait diminuer la durée de vie des entités [Crossbow-Technology, 2006] ;

2. l’utilisation d’un GPS augmente le taux de défaillance dans le réseau en admettant que le module de localisation puisse lui aussi être défaillant.

Cette famille de protocole de routage ne répond pas à nos attentes en terme d’économie d’énergie et de tolérance aux fautes.

Le routage “dit plat” regroupe les protocoles autorisant une homogénéité des noeuds dans le réseau. Les noeuds utilisant cette technique de routage, seront à la fois collecteur d’informations et routeur. Concernant l’aiguillage de ces informations , le routage dit “plat” ne se base pas sur des coordonnées géographiques fournies par un GPS ; cette famille utilise d’autres paramètres de routage, comme le nombre de sauts jusqu’à la station de base ou la capacité énergétique des noeuds du réseau.

Cette famille de protocole est intéressante car elle regroupe certaines caractéristiques recher-chées. En particulier, nous relevons l’homogénéité des noeuds, la prise en compte du niveau éner-gétique, la tolérance à certaines défaillances (pas d’utilisation de module GPS) et le report de données “dirigé par les événements”.

Pour illustrer la notion de défaillance, que nous considérons comme essentielle, nous propo-sons la Figure 2.5. En rouge foncé, nous signalons les noeuds détruits (“brûlés”) durant un feu et en jaune clair, les noeuds dont le système de localisation, le module GPS par exemple, est défaillant.

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FIG. 2.5: Les techniques de routage soumises à une double défaillance

Nous voyons par ce simple exemple que dans le cas du routage hiérarchique, une partie des noeuds esclaves gérés par le noeud leader détruit par le feu, ne pourront plus transmettre les informations à la station de base. En effet, dans le cas du routage hiérarchique, les noeuds esclaves communiquent exclusivement avec le noeud leader et la destruction de ce dernier est fatale pour une partie du réseau. Dans le cas du routage géographique, les noeuds ne sont pas soumis à la dominination d’un noeud, cependant la défaillance de trois noeuds, un détruit par le feu et deux autres avec un module GPS défaillant , font évoluer la structure vers un stade critique ne permettant plus aucune transmission d’informations. Seule la technique dite “plat”, où tous les noeuds sont égaux et ne basant pas leur routage sur des données géographiques, peut permettre la survie de la structure. En effet, nous voyons sur la Figure 2.5 que le réseau ne peut pas être pris à défaut sur une double défaillance, feu et panne du GPS. Les noeuds, ne centralisant pas les données et n’utilisant pas le module GPS pour router les informations, peuvent continuer à transmettre leurs informations en utilisant justement le noeud possédant un module GPS défaillant.

C’est pour cette raison de robustesse que nous préférerons donc, dans le cadre de notre pro-blématique des feux de forêt, une étude sur les techniques issues de la famille des protocoles dit “ plat”.

Dans la réalité, il n’est naturellement pas concevable de déployer plusieurs capteurs dans un feu et d’en étudier le comportement. La solution est de simuler un réseau dans les conditions d’un incendie et d’analyser le comportement. Pour cela, il existe plusieurs approches que nous nous proposons de détailler et de comparer pour trouver un outil étant capable de répondre à notre problématique.