Les réflectomètres sont considérés alimentés par une source quelconque (i.e. batterie). La problématique de la réduction de consommation d’énergie généralement rencontrée dans les réseaux de capteurs ne fait pas partie des travaux de cette thèse. Dans ce cas, on considère que le réflectomètre ne se met pas en veille lorsqu’il ne transmet pas de l’information mais peut rester en attente d’une requête de son maître par exemple. Cette hypothèse va faciliter le maintien de la synchronisation entre les modules comme nous allons le voir dans la suite de ce chapitre.
Après avoir structuré la trame utilisée, nous proposons maintenant la mise en place d’un pro- tocole de communication pour gérer la communication entre les réflectomètres et faciliter ainsi la prise de décision.
4.4.2
Mise en place d’un protocole de communication entre les réflectomètres
Afin d’éviter l’encombrement du réseau, nous proposons de centraliser l’information obtenue par chaque réflectomètre dans un réflectomètre central, responsable de l’agrégation des données collectées et par suite, de la prise de décision sur la localisation d’un défaut potentiel. Nous faisons le choix du protocole de communication maître/esclave. Ce protocole propose de classer d’abord
Chapitre
4
Champ Longueur Description
SOF 8 bits Annoncer le début de la trame en alternant une suite de bits de valeurs 0 et 1 alternées (01010101).
ID Dest 16 bits Identifier le récepteur de la trame. Les 8 premiers bits per- mettent d’identifier le réseau et les 8 derniers pour identifier le réflectomètre dans ce réseau.
ID Source 16 bits Identifier l’émetteur de la trame. Les 8 premiers bits per- mettent d’identifier le réseau et les 8 derniers pour identifier le réflectomètre dans ce réseau.
CMD 8 bits Annoncer la nature de la trame (une requête ou des don- nées).
DLC 8 bits Définir la longueur en octets du champ de données. Données 21-53
octets
La longueur des données doit être supérieure à 21 octets afin d’avoir une bonne précision de localisation du défaut. Au cas où elle est inférieure, on a recours à des bits de bourrage. CRC 16 bits La séquence CRC calculée est contenue dans les 15 pre- miers bits tandis que le dernier bit sert de délimiteur de fin de champ. Il permet d’assurer l’intégrité du message reçu. ACK 2 bits Le premier bit correspond à l’acquittement par le récepteur.
S’il y a une erreur détectée en contrôle, le bit passe à 1 (par défaut, il est à 0). Le dernier bit est un bit délimiteur d’ACK. Il est toujours égal à 1.
EOF 8 bits Indiquer la fin de la trame en alternant une suite de bits de valeurs 1 et 0 alternées (10101010).
TABLE4.4:Description des champs de la trame proposée.
les réflectomètres en deux classes : maître et esclave et d’attribuer ensuite à chacun ses respon- sabilités. En effet, la classification des réflectomètres est décisive dans le fonctionnement de la stratégie proposée et doit obéir à certaines règles que nous allons voir à la suite. Par souci de sim- plification, nous considérons que le réseau est homogène, c’est à dire, que tous les réflectomètres ont les mêmes capacités de point du vue énergie, capacité de calcul et de stockage.
4.4.2.1 Classification des réflectomètres
Le choix du réflectomètre maître doit être judicieux pour garantir le bon fonctionnement de la stratégie de diagnostic. Pour cela, nous proposons d’affecter à chaque réflectomètre un poids d’éligibilité pour pouvoir classer les réflectomètres. Le réflectomètre qui a le poids le plus faible est le plus légitime pour être maître. Le poids d’éligibilité peut être calculé par les paramètres suivants :
– La somme des distances DRi =
P
Rj∈VRidistance(Ri, Rj) du réflectomètre Ri aux autres
réflectomètres Rj, i 6= j où VRi, l’ensemble contenant les voisins de Ri. La minimisation
de cette valeur permet de réduire l’atténuation de propagation et par suite le taux d’erreur binaire comme nous l’avons montré dans la section 3 de ce chapitre (figure 4.12).
– Le nombre des jonctions JRi =
P
Rj∈VRijonction(Ri, Rj) séparant le réflectomètre Ri des
sion des réflectomètres
4.4.2 Mise en place d’un protocole de communication entre les réflectomètres
139
Chapitre
4
d’erreur binaire du aux multiples réflexions comme nous l’avons montré dans la section 3 de ce chapitre (figure 4.14).
Le poids d’éligibilité est obtenu pour un réflectomètre Ride la façon suivante :
wRi = DRi× JRi. (4.14)
En effet, la minimisation du poids d’éligibilité permet de réduire d’une part le taux d’erreur binaire et d’augmenter, d’autre part, la précision de localisation du défaut puisqu’elle permet de minimiser l’atténuation due à la distance parcourue et aux multiples réflexions rencontrées dans un réseau complexe.
Comme nous l’avons expliqué précédemment, le réflectomètre ayant le plus faible poids est désigné comme étant le maître. Par contre, les autres réflectomètres sont des esclaves. A part le diagnostic du réseau, le maître doit assurer la gestion de ses esclaves (synchronisation, allocation des ressources, table de routage, etc.), la collecte de l’information, l’analyse des données et la prise de décision. Cependant, l’esclave se contente d’obéir à son maître. Il doit effectuer le diagnostic, identifier la position du défaut et l’envoyer à son maître. Les esclaves ne doivent pas communiquer entre eux. Ils doivent transmettre l’information uniquement à leur maître sauf si ce dernier ne donne plus aucun signe de vie pendant un certain temps suite à sa défaillance ou à son isolement (défaillance d’une des branches permettant de le joindre). Dans ce cas, l’esclave ayant le poids le plus faible parmi tous les esclaves prend la relève comme nous l’expliquerons plus tard dans ce chapitre.
4.4.2.2 Synchronisation des réflectomètres
Comme établi précédemment, le besoin de la synchronisation dépend de la méthode d’accès au médium utilisée. Par exemple, dans le cas d’une répartition fréquentielle de la bande passante (FDMA), un sous-canal est dédié pour la transition de l’information entre l’émetteur et le récep- teur. Donc, le besoin de synchronisation ne s’impose pas. Cependant, dans le cas d’une répartition en temps (TDMA) ou en code (CDMA), les réflectomètres doivent effectuer une synchronisation pour une bonne réception. En effet, la perte de synchronisation entraîne une perte des données, une interférence entre les réflectomètres, une communication hachée, etc. Dans ce cas, ce sont les horloges des récepteurs qui doivent se caler sur l’horloge de l’émetteur comme le montre la figure 4.22. Pour cela, on s’inspire du protocole de précision temporelle (en anglais, Precision Time Protocol ou PTP) qui permet de fournir une synchronisation des horloges distribuées inférieure à la microseconde sur de longues distances par l’intermédiaire d’un câblage standard [24].
Deux étapes doivent être respectées pour la synchronisation de modules : (1) déterminer le module maître afin de définir l’horloge de référence, et (2) mesurer et corriger le décalage d’horloge (ou offsets) ainsi que le délai de transmission. La première étape a été déjà résolue dans la section précédente en choisissant le maître selon le calcul d’un poids d’éligibilité exprimé par la relation de l’équation (4.14). Les autres deviennent ainsi des esclaves et doivent se synchroniser avec l’horloge du maître. La deuxième étape sera résolue en deux phases qui sont : la correction de décalage et la correction du délai de transmission.
Dans la première étape de synchronisation, la correction de décalage se fait en envoyant des messages de type “sync” (synchronisation) et “follow-up” (suivi). Lorsque le maître envoie un
Chapitre
4