PO-6 - WITS

Une étude et une classification des algorithmes
distribués d’ordonnancement des réseaux de capteurs
sans fil
Mitta Nourreddine1
1
Laboratoire Génie Electriques & Systèmes Energétiques
Faculté des Sciences, Université Ibn Tofail
Kénitra, Maroc
[email protected]
Résumé— Le champ des réseaux de capteurs sans fil est un
domaine
émergent
ou
plusieurs
contributions
sur
l’ordonnancement existent. Nous avons sélectionné huit
algorithmes sur l’ordonnancement distribués dans les réseaux de
capteurs. Un récapitulatif de tous les algorithmes est évoqué dans
le papier avec une discussion comparative et une classification.
Toute personne nouvelle dans le domaine de l’ordonnancement
distribuée pour les réseaux de capteurs sans fil peut débuter par
ce papier, puis rentrer dans les détails en se référant aux
documents cités. Une variété d'algorithmes de l’ordonnancement
distribuée des réseaux de capteurs existe et ils sont assez
comparables. On peut ainsi trouver quel type d’algorithme est
adapté à la demande sur la base de ses conditions d'application.
Index Termes— Ordonnancement; programmation distribuée;
FQ; PEPS; GPS; WFQ.
I. INTRODUCTION
La révolution des réseaux de capteur est la troisième vague
des révolutions d’aujourd'hui après l'industrie des PCs des
années 1980 et l'industrie de l'Internet des années 1990 [1]. Les
capteurs depuis la fin des années 1990 jusqu'à aujourd’hui ont
donné lieu à des applications considérables en matière de
surveillance, suivi, et environnements intelligents etc. Un
réseau de capteur est une grande collection de nœuds
minuscules intelligents pas cher, portable, jetable, intégrable,
d’efficacité énergétique importante. Individuellement chaque
nœud est autonome et de courte portée; collectivement, les
noeuds sont coopératifs et efficaces sur une grande zone. Ils
partagent des tâches de détection communes à savoir,
la détection de redondance, ce qui implique que tous les
capteurs sont requis pour effectuer des tâches de détection au
cours de la vie de l'ensemble du système. Faire somnoler
quelque nœuds n'affecte pas la fonction globale du système
aussi longtemps qu’il ya assez de nœuds assurant le travail.
Par conséquent, si nous avons d'abord déployé un grand
nombre de capteurs et programmés pour travailler
alternativement, la durée de vie du système peut être prolongée
de manière correspondante, c'est à dire, que la redondance est
exploitée pour augmenter la durée de vie du système. Donc il
est important de planifier ceci pour les nœuds.
Rachid El Gouri1,2, Hlou Laamari1
2
Ecole Nationale des Sciences Appliquée (ENSA)
Université Ibn Tofail
Kénitra, Maroc
[email protected], [email protected]
Le concept d'ordonnancement provient de systèmes
d'exploitation.
Dans les réseaux informatiques à commutation de paquets
et autres multiplexeurs statistiques, la notion d'un algorithme
d'ordonnancement est utilisée comme une alternative des
paquets de données mis en attente en forme de premier arrivé
premier servi. Les algorithmes simples d'ordonnancement de
meilleur effort sont effectués sous forme d’un tournoi à la
ronde et files d'attente juste. Si la différence ou la garantie de
qualité de service est offert, par opposition à la
communication de meilleur effort, la file d'attente équitable
pondérée peut être utilisés [2]. Le tournoi à la ronde est l'un
des algorithmes les plus simples d’ordonnancement de
processus dans un système d'exploitation, il attribue des
tranches de temps à chaque processus en portions égales et
dans l'ordre, la gestion de tous les processus est non
prioritaire. Dans les réseaux, ces procédés peuvent être
remplacés par des paquets ou des nœuds. La file d'attente –
File Queue- (FQ) permet juste à plusieurs flux de données de
partager équitablement la capacité de liaison. L'avantage par
rapport a la conventionnelle file d’attente à premier entré,
premier sorti -first in first out- (FIFO), est qu’un
dysfonctionnement de flux (constitué de grands paquets de
données ou des éclats de nombreux paquets) ne sera que luimême puni et pas les autres flux. FQ peut être interprété
comme une approximation de paquets de partage de
processeur généralisé -Generalized Processor Sharing- (GPS).
GPS a été développé en tant que discipline de service à part la
capacité de communication encombrés des liens de manière
efficace, souple et équitable. Le round-robin pondéré est
l'émulation simple de la discipline de GPS. Alors que la queue
à foire pondéré -Weighted Fair Queuing- (WFQ) est une
technique d'ordonnancement de paquets de données
permettant différentes priorités de programmation pour
multiplexer statistiquement les flux de données [2].
II. CLASSIFICATION DES ALGORITHMES D'ORDONNANCEMENT
DISTRIBUE DES RESEAUX DE CAPTEURS
L'informatique répartie est un concept relatif au traitement
pour ordinateurs où différentes parties d'un programme
s'exécutent simultanément sur deux ou plusieurs processeurs
communiquant entre eux sur un réseau [2].
Le traitement de l’ordonnancement peut être distribué entre
les différents nœuds d’un réseau de capteurs. Un nœud dans
un réseau de capteurs est habituellement équipé d'un
microcontrôleur comme processeur.
Les algorithmes d'ordonnancement distribués sont
indispensables pour les réseaux de capteur parce que si tous
les calculs sont effectués sur un seul nœud alors il épuisera
toute son énergie. En outre, un algorithme centralisé peut
avoir besoin d’entête global de synchronisation et peut ne pas
être évolutive sur des grands réseaux peuplée [3].
Tous les algorithmes de programmation distribuée pour les
capteurs réseaux conservent leurs énergies en programmation.
Les huit algorithmes discuté dans la section suivante sont
issues de huit papiers différents nous représentons leur
classification détaillée dans cette section pour renforcer la
compréhension, les titres des sous-sections décrivent les
algorithmes selon leur classification. Les algorithmes peuvent
être classés comme ceux qui fournissent une couverture
complète de la détection ou non. La plupart des algorithmes
([4], [5], [6], [7], [8]) ne font pas de tentative de couverture de
chaque point de la région qui doit être détectée. Ce qui signifie
que dans les algorithmes des angles morts (régions qui ne sont
pas détecté) sont introduits lors de l’ordonnancement sur les
nœuds de capteurs. Les algorithmes qui fournissent une
couverture complète ([9], [10], [11]) exigent que les
emplacements des nœuds puissent être obtenus à partir de
positionnement globale avec système de localisation (GPS) ou
une technique de localisation [12]. Les algorithmes
d'ordonnancement distribués pour les réseaux de capteurs
peuvent également être classés suivant l'emplacement de base
et l'emplacement libre. Donc les algorithmes qui fournissent
une couverture complète sont à emplacement de base. Alors
que tous les autres algorithmes qui ne fournissent pas la
couverture complète ne sont pas à localisation libres. Par
exemple, Akkaya et al [4] (section 3.1) décrit un algorithme
d'ordonnancement de paquets nécessitant la localisation d’un
nœud passerelle. Dans un autre exemple Gui et al [7] (section
3.6) décrivent un algorithme qui est basé sur l'emplacement
d'un cas spécifique. D'autre part, certains algorithmes ([5], [6],
[8]) sont à base de localisation libre. Une autre classification
est fondées sur l’optimisation, alors que certains algorithmes
sont optimisés d'autres ne le sont pas. Un algorithme optimisé
[6] utilise une technique d'optimisation pour déterminer le
calendrier de base. Une autre classification est
l’ordonnancement de paquets [4] et les algorithmes à base de
sommeil-ordonnancement.
La plupart des algorithmes d'ordonnancement distribués
pour réseaux de capteurs sont des algorithmes à base de
sommeil-ordonnancement.
III. ALGORITHMES D’ORDONNANCEMENT POUR DES
RESEAUX DE CAPTEURS SANS FIL
L’ordonnancement distribué est un domaine riche de
nombreux algorithmes/ systèmes /techniques/ méthodes
appliquées aux réseaux de capteurs. Les plus importantes sont
énumérées ci-dessous.
3.1 Ordonnancement de paquets pour le regroupement des
données
L'idée principale de l'agrégation des données dans un
réseau est d'éliminer la transmission de paquets inutiles en
filtrant les données redondantes de capteur et/ou en effectuant
une évaluation incrémentale de la sémantique des données, par
exemple la cueillette de la lecture de la température maximale.
Une pondération de queue lointaine est un mécanisme basé sur
l'ordonnancement de paquets est utilisé sur chaque nœud afin
d'effectuer la différenciation de service et garantir le retard
borné par contrainte (en temps réel) du trafic. L’ordonnanceur
gère les flux en temps réel et les flux de temps non réel dans
des files d'attente distinctes. Les auteurs [4] ont présentés une
approche efficace en temps opportun dans les réseaux de
capteurs quand l’agrégation en réseau des données est utilisée.
Les capteurs répondent au besoin d'un ou plusieurs nœuds de
commandement. Les commandements de nœuds peuvent être
fixes ou mobiles. Un nœud passerelle est un nœud de proximité
physiquement contraint énergétiquement et moins déployée
comme capteur. La passerelle est responsable de l'organisation
des activités au niveau des nœuds de capteurs pour réaliser une
mission, la fusion des données collectées par les nœuds de
capteurs, la coordination de la communication entre les nœuds
de capteurs et l’interaction avec la commande des nœuds.
L'emplacement des nœuds de passerelle est déterminé en
utilisant le système de positionnement global (GPS) et est
utilisée dans l'algorithme.
3.2 Nœud à base de localisation avec schéma de sommeil
prévoyant K-couverture (configurable) et la connectivité
garanti
Le papier [9] contient une intéressante discussion sur la
couverture de détection et la connectivité de communication.
Ses auteurs ont fourni une analyse géométrique de la relation
fondamentale entre la couverture et la connectivité. Ils ont
présenté un protocole -Configuration Protocol Couverture(PCC) qui peut dynamiquement configurer le réseau pour
fournir différents degrés possibles de la couverture demandée
par les applications. Cette flexibilité permet au réseau de
s’'auto-configurer pour une large gamme d’applications et
d’environnements avec divers exigences de changement de
couverture.
Dans PCC, chaque nœud exécute un algorithme
d'admissibilité pour déterminer s'il est nécessaire de devenir
active. Une région est dite avoir un degré K de couverture
(c'est à dire, K-couvert) si tous les emplacements à l'intérieur
sont recouverts par au moins K nœuds. Compte tenu d'un
degré de couverture K demandée, un nœud v est inadmissible
si chaque emplacement dans sa zone de couverture est déjà Kcouverts par d'autres nœuds actifs dans son voisinage.
En pratique, un réseau avec un degré plus élevé de la
couverture peut atteindre une plus grande précision de
détection et être plus robuste contre les défaillances de
détection. PCC a plusieurs avantages clés:
-CCP peut configurer un réseau par la couverture
spécifique d’un degré requis par l'application.
Il s'agit d'un protocole décentralisé qui ne dépend que
des états locaux des voisins de détection. Cela permet
à PCC de travailler à l'échelle efficace dans les grands
réseaux de capteurs où les nœuds tombent en échec à
l'exécution. Il permet également aux applications de
modifier leur degré de couverture au moment de
l'exécution sans recourir à une communication
aérienne haute.
-L'analyse géométrique prouve que CCP peut fournir
des degrés garanti de couverture.
Les auteurs [9] ont intégré PCC avec un protocole de
maintenance de connectivité (SPAN [11]) pour fournir
la couverture et les garanties de connectivité. En outre, ils ont
montrés que SPAN + CCP peut prolonger de manière
significative la durée de vie du système tout en maintenant la
capacité de couverture et la communication.
3.3 Ordonnancement du schéma de sommeil par
géolocalisation de nœud prévoyant la couverture complète
(non configurable)
Chaque nœud calcule sa zone de détection circulaire 2-D
puis la compare avec celle de son voisin. Si un ensemble de
voisins peut couvrir la zone de détection du nœud courant, le
nœud courant s'endort (son unité s’éteint et/ou l’unité de la
communication de détection ou ignore les événements détectés
sans s’éteindre) sans réduire l'ensemble du système de
détection de la couverture. Lorsque la portée de transmission
des nœuds est grande par rapport à leur gamme de détection, la
connectivité réseau peut encore être assurée, même après avoir
éteint plusieurs nœuds simultanément.
Toutefois, lorsque la distance de transmission est
relativement petite, la connectivité du réseau initial peut être
détruite après ordonnancement-nœud. Pour l’empêcher, chaque
nœud peut examiner la connectivité de ses voisins à l'aide de
leurs informations de position. Si deux voisins d'un nœud ne
peuvent pas s’atteindre mutuellement directement, le nœud doit
rester en service même si ses voisins peuvent couvrir sa zone
de détection. Ce schéma vise à préserver totalement
théoriquement la couverture de détection originale.
Pratiquement, la dégradation de la couverture de détection
causée par erreur de localisation, la perte de paquets et la
défaillance d'un nœud sont très limitée, pas plus de 1%, comme
indiqué par les résultats expérimentaux dans [11]. On a
supposé dans ce cas que chaque nœud a la même gamme de
détection. Pour le cas des nœuds à différents gamme de
détection, le lecteur peut toujours se référer au document [11].
Les hypothèses faites dans cet algorithme sont que chaque
nœud connaît son propre emplacement et l'emplacement de ses
voisins (par GPS ou toute autre technique de localisation [6]),
chaque nœud connait la taille de sa zone de détection, qui est
supposée être de forme circulaire dans un plan 2-D, et tous les
nœuds du réseau sont temporellement synchronisés. Dans
l’algorithme [11], l'opération est divisée en cycles de travail.
Chaque cycle de travail commence par une phase d'autoprogrammation, suivie d'une phase de travail. Dans la phase
d'auto-programmation, les nœuds enquête sur la règle
d'admissibilité (c’est-à-dire, si un nœud est éligible à dormir)
et détermine leur fonctionnement de détection des tâches au
cours de la phase de travail et deviennent responsables de
collecte et de distribution de données sur le nœud récepteur.
Afin de minimiser l'énergie consommée dans la phase de
l'auto-programmation, la phase de travail doit être longue par
rapport à la phase d'auto-programmation. Chaque phase d’auto
ordonnancement consiste en deux étapes. Tout d'abord,
chaque nœud annonce sa position et écoute l'annonce des
messages d'autres nœuds pour obtenir l'information de
position des nœuds voisins. Ensuite, chaque nœud décide s'il
est hors service ou non par le calcul de la couverture de ses
voisins et sa comparaison avec sa propre zone de détection et
attend tout mode repos annoncé par ses voisins avant de
dormir.
Ce système nécessite le calcul (à la complexité O (nombre
de voisins)) de l'angle qui sous-tend les nodales à la zone de
détection commune pour savoir si les voisins couvrent la zone
de détection de ce nœud.
3.4 Schéma de localisation et sommeil sans calcul
d'ordonnancement fournit pas couverture complète
Lorsque la portée de transmission des nœuds est faible par
rapport à sa gamme de détection, le schéma précédent
implique la localisation de nœud et ses voisins ainsi que le
calcul de la zone de détection du nœud et ses voisins au cours
de l’ordonnancement nœuds. Les mêmes auteurs ont mis au
point trois systèmes indépendant de la localisation et de calcul
libre mais nécessitent soit la distance relative entre les nœuds
(une estimation approximative de ce qui peut être obtenu à
partir de mesures d'intensité de signal), ou le nombre de
voisins et/ou d'une table mémorisée. Le schéma qui est le plus
simple et le plus léger (parmi les trois) est basée sur la
probabilité et ne nécessite aucune information voisine (de
distance ou nombre) mais nécessite un nombre aléatoire. Un
nœud choisit un nombre aléatoire de [0,1] et si elle est
inférieure à la probabilité éteint (en mémoire), le nœud passe
en mode repos (comme expliqué dans le schéma précédent).
L’inconvénient de ce schéma de probabilité fondée est que
cela a une plus grande couverture de perte par rapport aux
deux autres. Ces schémas ne préservent pas complètement la
couverture du système d'origine.
3.5 Horaires de sommeil fondée sur l'optimisation pour la
détection d'événements rares fournit par la couverture
partielle
Les auteurs [6] ont proposé un protocole pour
l’ordonnancement du sommeil du nœud qui garantit une
couverture de détection par retard borné tout en maximisant la
durée de vie du réseau. La moyenne de retard de détection
d'un point où l'événement s'est produit est définie comme le
temps moyen écoulé jusqu'à ce que l'événement soit détecté.
Le retard total appelé retard de surveillance comprend le délai
de détection et la livraison de paquets de latence. Les auteurs
[6] ont optimisé ces deux rares retards (mais urgent) de cas de
détection, où le réseau est normalement silencieux, sauf
lorsque les événements se produisent. Ce sont des événements
de courte durée de vie. Un événement avec une courte durée
de vie peut être détecté aussi longtemps que sa durée de vie
croise l'une des périodes de veille des capteurs nœuds voisins.
Il est facile de montrer que la probabilité d'une telle
intersection est maximisée lorsque les périodes de réveil sont
également espacées. Ainsi, l’ordonnancement du sommeil qui
optimise le retard de détection maximise également la
probabilité de détection des événements de courte durée. Ils
réduisent le délai de détection moyenne soumis à une
contrainte sur la consommation d'énergie (exprimée comme
une contrainte cyclique). Le résultat final est un système cadre
flexible dans lequel les concepteurs d'applications peuvent
s’échanger hors énergie par rapport à la latence de détection
d'événement. Dans ce schéma, la zone n'est que partiellement
couvert. A tout moment le système sélectionne un ensemble
de nœuds primaires qui sont en service à un moment donné
dans le temps. Les auteurs [6] ont proposé un protocole de
maintien de la connectivité pour minimiser le retard de
livraison multi-saut à une station de base.
3.6 Schéma d'aménagement de sommeil-éveille fournissant
une couverture partielle pour la poursuite de cible
Deux étapes existent, l’étape de surveillance (lorsque la
cible n'est pas à proximité des nœuds et les nœuds en place
sont en mode de faible puissance) et l'étape de suivi (lorsque
les nœuds sont en poursuite d'une cible). L’ordonnancement
de sommeil de chaque nœud lors de la phase de surveillance
peut être effectué comme suit: Pour les nœuds capteurs
répartis uniformément, les auteurs [7] ont proposé un schéma
distribué -Neighborhood Cooperative Sleeping- (NCS) appelé
Environnement de sondage et de collaboration adapté de
sommeil -Probing Environment and Collaborating Adaptive
Sleeping- (PECAS). Initialement, chaque nœud dort une durée
suivant une distribution exponentielle c’est à dire que les
temps de sommeil sont distribués de façon exponentielle.
Dans l'environnement de sondage, lorsqu'un nœud se réveille,
il envoie un message sonde à ses voisins et attend un intervalle
de temps donné pour le recevoir. S'il ne trouve pas de nœud en
fonction, il travaille pour une durée donnée. Sinon, il peut
dormir à un moment donné suivant l'algorithme adaptatif de
sommeil, en utilisant les informations locales recueillies au
cours de l'opération de sondage. L'utilisation de ce procédé,
assurent que, quand un nœud de travail commence à dormir,
le(s) autre(s) nœud (s) en sommeil dans le voisinage se
réactivent et sondent. Un exemple est donné dans la figure 1.
Pour la distribution de nœuds de capteurs non uniforme
(prévu), le système est basé sur la localisation. Seuls les
nœuds aux endroits prévus restent actifs de telle sorte que leur
distribution forme un motif prévu.
Lors de la phase de trac, il est nécessaire que chaque nœud
soit pro-activement informé quand une cible est en
mouvement vers lui. Si un nœud reçoit des paquets de suivi
(marqué comme suivi et envoyé par les nœuds qui peuvent
détecter la cible), mais ne peut pas détecter une cible, il faut
être conscient que la cible peut venir dans un avenir proche.
Donc, il s'agit d'un mode (même à faible puissance en phase
de surveillance), dans laquelle il est en attente de la cible.
Les auteurs [7] n’ont pas traité exhaustivement la question
de la connectivité.
Fig. 1. Exemple d'opérations dans le protocole PECAS [7]
3.7 Schéma d’ordonnancement du sommeil sur la base de
sondage-ne fournissant pas une couverture complète
Les auteurs [8] ont proposé une densité à base de contrôle
de l’algorithme de sondage pour ordonnancer un nœud. Dans
ce protocole, un sous-ensemble de nœuds sont sélectionnés
dans un premier temps et sont maintenues en mode de
fonctionnement jusqu'à épuisement de leur énergie ou sont
détruit (donc l'algorithme n'est pas complètement distribué).
D’autres nœuds redondants sont autorisés à s'endormir et
si nécessaires se réveiller à l'occasion pour sonder leur
voisinage.
Les nœuds en sommeil ne commencent à fonctionner que
s'il n'y a pas un nœud en travail au sein de sa gamme de
sondage. Dans cet algorithme, la connaissance de la géométrie
est utilisée pour calculer la valeur de sondage en fonction de la
redondance. Ainsi, la redondance souhaitée peut être obtenues
en choisissant la gamme de sondage correspondante [11].
Lorsque la plage de transmission est supérieure ou égal à la
gamme de détection, satisfaisant la couverture de redondance
la connectivité de la communication sera assurée en même
temps. Cependant, si la gamme de transmission est beaucoup
plus faible, ceci pourrait former la déconnection de la
topologie de travail du nœud. Ainsi la gamme de sondage doit
être réglée en fonction de la plus petite des deux. La gamme
de sondage est la gamme de transmission jusqu'à un nœud qui
sonde le voisinage.
3.8 Ordonnancement du schéma de sommeil de nœud
géolocalisé offrant une couverture différenciée pour la
surveillance
Cette surveillance prend en charge différents scénarios
pour une couverture partielle (moins de 100%) suffisante ou
un degré élevé de couverture (supérieure à 100%) souhaitée.
La technique de base utilisée est la distribution des temps
de réveil des nœuds (au sens commun) dans un intervalle de
temps T de manière non-recouvert à 100 %. Pour les autres
garanties, les temps de réveil sont prolongées ou rétrécies par
chevauchement (impliquant de plus de 100 % de couverture)
ou non couvert (impliquant moins de 100 % de couverture) ne
se chevauchent respectivement à la durée T à la fois. La durée
T est la période des horaires. Les auteurs [10] font une
hypothèse que les nœuds peuvent communiquer directement
avec les nœuds des régions voisines à l'intérieur d'un rayon
plus grand que 2r (r étant le rayon de détection nominal).
Actuellement, c'est une hypothèse en option.
Ils affirment que leur protocole fonctionne tant que le
les nœuds sont capables de communiquer directement ou
indirectement avec les autres à l'intérieur de la distance 2r de
la communication et la gamme de communication ne doit pas
être régulière. Ils font cette hypothèse pour simplifier la
description du protocole de routage et d'éviter un entête pour
deux nœuds qui peuvent détecter un espace commun.
Cette hypothèse permet également d'assurer une garantie de
connectivité lorsque la couverture complète de détection est
atteinte.
IV. DISCUSSION
Cette section contient une comparaison des algorithmes.
Tous les systèmes d'ordonnancement du sommeil sont basés
sur l'hypothèse que la zone de détection de chaque nœud est
un cercle symétrique.
Dans la pratique, les obstacles, les conditions
météorologiques ou d'autres facteurs peuvent influer sur
la zone de détection et à changer la forme irrégulière et
asymétrique. L'évaluation de la sensibilité de ces systèmes à
ces facteurs de l'environnement extérieur est nécessaire [11].
De plus, les auteurs [10] affirment également faire face aux
variations de couverture irrégulière et/ou non uniforme et
détecter des zones à condition que les nœuds voisins soient
conscients les uns des autres de la zone de détection, et que
leur protocole peut être étendu à un espace de trois dimensions
ou une courbe surface sans trop de difficulté.
Dans le schéma [7] de la section 3.6, le nœud de faible
puissance avec le mode en phase de surveillance peut recevoir
des paquets de suivi d'une cible connue près de lui. Ainsi, le
mode de faible puissance doit être telle qu'il peut recevoir des
paquets en repos comme dans Tian et al [11] qui ne seront pas
entièrement applicable.
Dans le schéma [8] de la section 3.7, le calcul de la relation
entre la plage et la redondance de sondage est basé sur
l'hypothèse implicite que tous les nœuds ont exactement
la même plage de détection. Il est difficile d'obtenir l'équation,
si les nœuds ont différentes gammes de détection. Cette
restriction n’existe pas dans le schéma [11] de la section 3.3.
En outre, le schéma à base de sonde PECAS (de la phase de
surveillance) du schéma [7] de la section 3.6. Dans ce dernier,
la différence est que les nœuds une fois sélectionnés pour le
mode de travail vont dormir quand ils ne détectent pas la cible
ou la cible n'est pas près d’eux. Dans le premier cas, le sousensemble de nœuds, une fois sélectionné pour travailler en
mode d'exécution jusqu'à ce qu'ils épuisent toutes leurs
énergies.
Dans le schéma [11] de la section 3.3, une couverture
complète de la surveillance est supportée par un système de
nœuds sur la base de l'ordonnancement règles d’éligibilité en
repos, ce qui permet de tourner les nœuds hors tension tant
que les nœuds voisins peuvent couvrir leur zone. Cette règle
garantit une couverture de détection de 100 % tant qu’il n’ya
pas de vide. Toutefois, cette règle sous-estime le fait que les
nœuds voisins peuvent couvrir la zone, ce qui conduit à l'excès
de la consommation d'énergie. Dans le schéma [8] de la
section 3.7, la couverture de la surveillance est réalisée par un
mécanisme de sondage. Dans cette solution, après le réveil
d’un nœud, celui-ci diffuse un message de sondage dans une
certaine plage et attend pour une réponse. Si aucune réponse
n'est reçue dans un délai, il prendra la responsabilité de la
surveillance jusqu'à ce qu'il épuise son l'énergie. Dans cette
solution, la gamme de sondage et le taux de réveil peut être
ajustée pour affecter le degré de couverture de manière
indirecte.
Cependant, cette approche fondée sur le sondage n'a aucune
garantie sur les points de couverture et reste aveugles à la
détection qui peut se produire. Cependant, le schéma [10] de
la section 3.8 est différent de ces solutions dans le sens où il
ne peut pas garantir une couverture de détection dans une
certaine zone géographique, mais il peut aussi s'adapter au
degré de la couverture de cette zone, à la limite imposée par le
nombre de nœuds de capteurs présents. En outre, il réduit la
quantité totale d'énergie consommée, réduit la variation de
l'énergie entre les nœuds et réduit les frais généraux de
l’établissement de communication, les horaires de travail des
nœuds. En outre, le schéma [9] section 3.2 adapte le degré de
couverture de la région tout en offrant une couverture
complète, mais ne fournit pas la couverture partielle qui est
prévu par le schéma [10] de la section 3.8. En fait, Wang et al
[9] et Yan et al [10] ont fait leurs preuves mieux que Tian et al
[11] dans leurs journaux respectifs.
Une des choses importantes intéressant les concepteurs de
réseaux de capteurs est, qu’après un certain nombre de temps
entre le moment où le réseau est déployé, la quantité de la
zone cible couverte par les capteurs en travail [10]. Pour
répondre à cette question, nous détaillons les parcelles de
pourcentage de la couverture temps w.r.t.. Les figures 2 et 3
montrent la couverture durant la vie du réseau de tous les
nœuds d'origine avec les trois algorithmes décrits dans le
paragraphe précédent.
Le système configurable [9] est appelé SPAN + PCC dans
la figure 2. Le schéma non-configurable [11] est appelé
sponsorisés sur la figure 3. Le schéma différencié [10] est
appelé proposé sur la figure 3.
Dans l'expérience sur la figure 2, la densité de déploiement
du nœud est 300 c’est-à-dire que les nœuds sont répartis au
hasard dans un réseau de champ de 400 par 400 mètres carré
[9]. Le ratio de la gamme de communication à la gamme de
détection est de 2,5. Nous pouvons voir dans la figure 2 que
dans le réseau d'origine avec tous les nœuds, les pourcentages
de couverture du système tombent en dessous de 90 % soit
280s, et une chute forte par la suite, car une majorité de nœuds
ont manqué d’énergie. D'autre part SPAN + PCC maintient la
couverture de plus de 90 % soit jusqu'à 560 secondes. Nous
pouvons voir aussi que la mort de nœuds actifs peut causer de
légères fluctuations des courbes de pourcentage de couverture.
Cependant, les nœuds en échecs n'affectent pas le pourcentage
Fig. 2. Durée de vie du système de couverture
Fig 3. Perception de couverture dans le temps
de couverture du réseau original jusqu'à ce que la majorité des
nœuds meurt [9]. C’est parce que dans le réseau d'origine avec
tous les nœuds, une grande partie du champ a des degrés de
couverture supérieur à 1 ce qui n’est pas le cas pour SPAN +
PCC parce SPAN + PCC à atteint le degré de couverture
demandée avec des nœuds moins actifs.
Dans l'expérience de la figure 3, avec similaire mais
différent configuration, les simulations sont effectuées qui
donne le temps en minutes.
Les densités de nœuds sont en nombre de nœuds r * r
où r est le rayon de détection. Au fil du temps avec le même
nœud densité, la zone cible est couvert avec plus de proposés
qu’avec sponsorisés [10].
V. CONCLUSION
Nous avons présenté huit algorithmes de programmation
distribuée des réseaux de capteurs qui sont très utiles dans le
domaine.
Pour conclure, nous tenons à dire qu’une variété
d'algorithmes de programmation distribuée des réseaux de
capteurs existe et sont assez comparables. On peut trouver
l'algorithme adapté à sa demande sur la base de son
application.
REFERENCES
[1] L. O. Chua and T. Roska. Cellular Neural Networks and Visual
Computing Foundations and Applications, Chapter 1, page 1.
Cambridge University Press, 2003.
[2] Wang, Xiao-Dong; Chen, Xiao; Min, Jie; Zhou, Yu. A
Priority-Based Weighted fair Queuing Algorithm Wireless
Sensor network. In 8 th International Conference on Wireless
Communications, Networking and Mobile Computing
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