Sensor-MAC (S-MAC):

Sensor-MAC [22] est conçu pour assurer une méthode d’accès économe en énergie pour les réseaux de capteurs sans fil. Pour ce faire, les nœuds se mettent en mode sommeil pendant une certaine durée et se réveillent pour écouter le médium pendant une autre durée. Les nœuds échangent leur calendrier de périodes d’écoute en le diffusant à leurs voisins à un saut. Ainsi, chaque nœud connait le calendrier de ses voisins et sait quand il faut se réveiller pour communiquer avec un nœud à sa portée. Plusieurs nœuds peuvent avoir le même intervalle de temps comme période d’écoute. Les nœuds accèdent au médium en utilisant le CSMA/CA

(IEEE 802.11) avec le mécanisme RTS/CTS. En outre, un champ supplémentaire est ajouté à

tous les messages (y compris les messages RTS/CTS et les acquittements) indiquant la durée de l’échange, ce qui permet aux nœuds non concernés de dormir pendant cette durée.

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Pour maintenir une synchronisation des horloges, les nœuds émetteurs envoient des messages de synchronisation SYNC au début de la période d’écoute de leurs voisins. Dans [141], les auteurs améliorent le fonctionnement de S-MAC en minimisant le délai de bout-en bout. Pour ce faire, ils obligent les nœuds, après avoir reçu un RTS ou un CTS qui ne les concerne pas, à se réveiller pour une courte durée après la fin de la transmission pour vérifier s’ils sont la prochaine destination et recevoir la trame si c’est le cas.

La figure 2.5 montre le séquencèrent des périodes d’écoute et de sommeil des nœuds avec le découpage en deux parties de la période d’écoute. Les émetteurs B et C, qui souhaitent communiquer avec le récepteur A, connaissent la période d’écoute de A grâce aux messages SYNC envoyés par A.

Figure 4.5: Séquencèrent des périodes d’écoute et de sommeil dans S-MAC.

S-MAC apporte une amélioration par rapport au CSMA/CA de la norme 802.11 en termes d’économie d’énergie. Cependant, les messages de synchronisation et les messages RTS/CTS génèrent une surcharge du réseau.

Plusieurs recherches basées sur le mécanisme du Duty-cycling ont été proposées afin d’améliorer le protocole S-MAC. Parmi ces recherches on peut citer les protocoles suivants : T-MAC [142], D-T-MAC [143], B-T-MAC [144], WiseT-MAC [145], X-T-MAC [146], Z-T-MAC [147, 148], E-MAC [149], L-MAC [150].

4.2.2 STEM (Sparse Topology and Energy Management):

La capacité d'économie d'énergie ainsi que la latence générée par le réveil des nœuds peuvent être améliorées en utilisant un canal de réveil supplémentaire. Les recherches proposées dans [151], [152] et [153] supposent qu'il y a une antenne radio à faible puissance en plus de l’antenne radio principale. La nouvelle antenne radio (Wake up radio) est destinée pour le réveil des nœuds capteurs. Elle possède une faible portée radio et consomme beaucoup moins d’énergie comparé aux antennes radio habituelles. Par conséquent, cette radio réveil peut rester activée pendant tout le temps, en consommant peu d'énergie.

Le protocole STEM [154] utilise également deux antennes radio, où l'une fonctionne comme une radio de réveil (Wake up radio) et l’ autre est utilisée pour la transmission des données. Dans le protocole STEM, chaque nœud active sa radio de réveil pour une durée Tdstem à chaque période T, où T/Tdstem définie le duty cycle de la radio de réveil. Dans le cas où un nœud veut transmettre, il envoi une trame d’ activation au nœud récepteur en utilisant sa radio de réveil. L’ émetteur continu à envoyer des trames d’ activation jusqu’ à ce qu’ il reçoit une trame d’ acquittement du nœud récepteur. Après que le nœud récepteur soit activé, la transmission des

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données peut commencer entre les deux nœuds en utilisant les antennes principales. Afin d’ éviter les interférences entre les deux antennes, STEM associe à chacune une fréquence radio différente. La figure suivante présente les différents modes de transition d’ antennes radio pour un nœud donné.

Figure 4.6 : Les différents modes de transition d’ antennes radio dans le protocole STEM

Au temps t1, le nœud capteur veut activer son nœud voisin afin de lui transmettre ses données. Donc, il commence à envoyer des trames d’activation en utilisant sa radio de réveil jusqu’à ce qu’il reçoit une trame d’acquittement, ce qui surviendra dans le temps t2. Après, les émetteurs et récepteurs activent leurs antennes principales pour la transmission des données. De plus, la radio de réveil continue d’être activée périodiquement pour écouter le trafic sur le réseau. Après la fin de la transmission des données, le nœud met en état de veille son antenne principale au temps t3. Au temps t4, le nœud capteur reçoit une trame d’activation d’un autre nœud et répond par l’activation de son antenne principale.

5. CONCLUSION

L’économie d’énergie constitue un défi très important pour la conception d’RCSFs robustes et sécurisés contre les défaillances de ressources. Vu que la disponibilité de ces derniers est directement liée à la durée de vie de leurs batteries, l’application des protocoles de communication à faible consommation d’énergie est plus que nécessaire. Les protocoles mono couche ont prouvé leur efficacité en termes d’économie d’énergie au niveau de leurs couches respectives. Cependant, l’utilisation de l’un de ces protocoles au niveau de chaque couche de la plie protocolaire engendre une mauvaise gestion d’énergie. Les protocoles de communication basés sur l’architecture Cross-layer surpassent ce problème, en faisant interagir plusieurs couches du modèle OSI. Ainsi, au lieu d’utiliser un protocole d’économie d’énergie au niveau de chaque couche, un seul protocole sera appliqué afin de gérer efficacement les réserves d’énergie dans plusieurs couches du modèle OSI. Néanmoins, les protocoles à base d’architecture Cross-layer sont encore dans leur stade primitif, ce qui ouvre une nouvelle issue de recherche dans le domaine d’économie d’énergie. Le chapitre suivant sera consacré à la présentation du concept d’architecture Cross-layer, et son application dans les réseaux de capteurs sans fil.

Chapitre 5

Le concept d’architecture