Contributions to the energy optimization for security, localization and routing in wireless sensor networks
Contributions à l'optimisation de l'énergie pour la sécurité, la localisation et le routage dans les réseaux de capteurs sans fil
Résumé
Recently, the pervasive and critical nature of embedded systems like wireless networks has grown rapidly in the world of research. This growth has nowhere exempt end-user to bene t from the contributions of these technologies in everyday life. In parallel, a lot of problems have emerged and led to the call of the scienti c community and researchers to look for solutions. In their architecture, the batteries's sensors can not be replaced or charged. To this point, many works consider reducing the energy consumed during the capture, processing and transmission of data. It is in this context that our works was oriented to energy consumption in WSN (Wireless Sensor Networks) considered as a major constraint and problematic. In fact, our contribution through this thesis discusses works bearing on energy optimization techniques in WSN, considered as an Ad-hoc network. To surpass the known challenges and constraints, we act on several sensor functions to look for an optimal con guration which economize more energy of sensor and maximize the network lifetime. In add to the energy optimization, the presented work adapts the results and solutions to numerous application like transport, health control, security and indoor areas. To carry out our work, we began by conducting a comparative study of communications technologies functions in WSN. Being emerged on topics related to news on wireless sensor networks, we treated on the next the localization function by the use of the energy of transmission. Subsequently, we discussed the security function by a new approach based on the notion of agent. Finally and in the routing function, a new algorithm is presented to minimize the network load caused by the route discovery mechanisms RREQ (Route REQuest). As an application, a deployment architecture, location and health monitoring of pilgrims is proposed for implementation in the areas of the Great Mosque of El Hajj. Brie y, this work contributes advantageously to optimize and improve battery power of sensors in the context of their use or application domain that in uences more this consumption.
Les réseaux de capteurs sans l (RCSF) sont des systèmes embarqués, autonomes, auto-con gurables, auto-organisables et déployés dans diverses applications de contrôle et de sécurité. Dans leur architecture, les batteries de ces capteurs ne peuvent en aucun cas être remplacées ou chargées. Pour cela, il faut penser à réduire l'énergie consommée lors de la capture, du traitement et de la transmission de données. Devant la diversité des problèmes qui se posent dans les RCSF, le challenge de la consommation de l'énergie est toujours abordé dans divers travaux de recherche en vue d'optimiser la consommation d'énergie et de maximiser la durée de vie du réseau. A cet effet, nous avons évoqué l'axe des technologies et standards implémentés dans ces capteurs, en vue de révéler leurs impacts sur la consommation d'énergie. Ensuite, nous avons soulevé les techniques de localisation affectant à leur tour cette énergie, notamment lors de l'utilisation de GPS (Global Positioning System), considéré comme solution gourmande en énergie. Le volet de sécurité a été abordé, vu qu'il se base sur la technique de la cryptographie et ôte pour la gestion des clefs pour assurer la communication entre les noeuds du réseau. Cette technique est connue par son traitement aggravé épuisant davantage l'énergie du capteur, devant la coexistence d'une multitude d'attaques qui visent la mort prématurée du réseau. Au niveau routage, la problématique d'énergie perdue lors de l'utilisation des mécanismes de découverte de routes, ouvre un champ très fertile, que nous avons attaqué, pour la conception d'algorithmes optimisés et protocoles de routage qui économisent mieux l'énergie de diffusion des messages RREQ (Route REQuest). Notre but principal dans cette thèse, est de répondre à l'ensemble de ces dé s en agissant sur les fonctionnalités d'un capteur, notamment celle de localisation, de sécurité, de routage ainsi que celle qui concerne la technologie adoptée pour assurer la communication. Des applications ont été envisagées pour mettre en place ces fonctionnalités en l'occurrence le transport, la santé, la domotique, l'industrie et le maritime. C'est ainsi que nous présentons des travaux qui favorisent une meilleure con figuration de ces fonctionnalités, tout en octroyant plus d'intérêt à des solutions qui optimisent de plus en plus la consommation de l'énergie de la batterie des capteurs, pour leur permettre une longue longévité et de pro ter pleinement de leurs avantages.
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