Energy efficient data handling and coverage for wireless sensor networks

Dans cette thèse, nous proposons des techniques de gestion de données pour économiser l’énergie dans les réseaux de capteurs périodiques basés sur l’architecture de clustering. Premièrement, nous proposons d’adapter le taux d’échantillonnage du capteur à la dynamique de la condition surveillée en utilisant le modèle de one-way ANOVA et des tests statistiques (Fisher, Tukey et Bartlett), tout en prenant en compte l’énergie résiduelle du capteur. Le deuxième objectif est d’éliminer les données redondantes générées dans chaque cluster. Au niveau du capteur, chaque capteur cherche la similarité entre les données collectées à chaque période et entre des périodes successives, en utilisant des fonctions de similarité. Au niveau du CH, nous utilisons des fonctions de distance pour permettre CH d’éliminer les ensembles de données redondantes générées par les nœuds voisins. Enfin, nous proposons deux stratégies actif/inactif pour ordonnancer les capteurs dans chaque cluster, après avoir cherché la corrélation spatio-temporelle entre les capteurs. La première stratégie est basée sur le problème de couverture des ensembles tandis que la seconde prend avantages du degré de corrélation et les énergies résiduelles de capteurs pour ordonnancer les nœuds dans chaque cluster. Pour évaluer la performance des techniques proposées, des simulations sur des données de capteurs réelles ont été menées. La performance a été analysée selon la consommation d’énergie, la latence et l’exactitude des données, et la couverture, tout en montrant comment nos techniques peuvent améliorer considérablement les performances des réseaux de capteurs.In this thesis, we propose energy-efficient data management techniques dedicated to periodic sensor networks based on clustering architecture. First, we propose to adapt sensor sampling rate to the changing dynamics of the monitored condition using one-way ANOVA model and statistical tests (Fisher, Tukey and Bartlett), while taking into account the residual energy of sensor. The second objective is to eliminate redundant data generated in each cluster. At the sensor level, each sensor searches the similarity between readings collected at each period and among successive periods, based on the sets similarity functions. At the CH level, we use distance functions to allow CH to eliminate redundant data sets generated by neighboring nodes. Finally, we propose two sleep/active strategies for scheduling sensors in each cluster, after searching the spatio-temporal correlation between sensor nodes. The first strategy uses the set covering problem while the second one takes advantages from the correlation degree and the sensors residual energies for scheduling nodes in the cluster. To evaluate the performance of the proposed techniques, simulations on real sensor data have been conducted. We have analyzed their performances according to energy consumption, data latency and accuracy, and area coverage, and we show how our techniques can significantly improve the performance of sensor networks