Self-organization in Sensor and Actuators Networks: Strategies and their optimizations

In Wireless Sensors and Actuators Networks (WSANs), actuator nodes are nodes richer in resources (processing capacity, power transmission and energy storage) and better suited than sensor nodes to process the data, make decisions based on sensed values and perform appropriate actions. In addition, in order to provide timely action, coordination between sensors and actuators is necessary. Thus, in addition to the classical energy constraints of Wireless Sensor Networks (WSNs), WSANs also impose new challenges such as how to support and benefit from the nodes heterogeneity while preserving energy in the self-powered sensor nodes. New communication protocols, specific to WSANs, are needed. In this report, we propose a hybrid self-organizing data-collection protocol in order to provide energy efficiency, low end-to-end delay and high delivery ratio while taking advantage of the resource available on the actuators nodes in the network. This new self-organization protocol constructs its structure from the actuators and other resource-plentiful nodes. The nature of the structure is different inside and outside of transmission range of these resourceful nodes. Two variant of our proposal are detailed also in this report.Dans un réseau sans fil de capteurs et actionneurs (Wireless Sensors and Actuators Networks WSAN), les nœuds actionneurs sont des nœuds riches en ressources (capacité de traitement, de puissance de transmission et de stockage en mémoire et en énergie) et sont mieux adaptés que les nœuds capteurs à traiter les données, prendre des décisions fondées sur les observations remontées par les capteurs et effectuer les actions appropriées. En outre, afin d'offrir une action dans les délais, la coordination entre les capteurs et les actionneurs est nécessaire. Ainsi, outre les contraintes de l'énergie comme dans les réseaux de capteurs classiques (Wireless Sensor Networks WSN), les WSANs imposent également des contraintes de temps sous la forme de délai de bout-en-bout. Ainsi des nouvelles propositions de communication spécifiques aux WSAN sont nécessaires, qui fournissent un délai de bout-en-bout contrôlé tout en préservant l'énergie au niveau des nœuds capteurs. Dans ce contexte, nous décrivons dans ce rapport une proposition d'auto-organisation dans les WSANs. Notre proposition crée une structure autour de chaque actionneur. Une phase d'initialisation et de construction de gradient s'appuyant sur des anneaux concentriques autour des actionneurs, ensuite une phase de découverte de voisinage, de construction de structure logique et enfin une phase de remontée des observations des capteurs vers les nœuds actionneurs. Deux variantes de notre proposition sont présentées par la suite pour répondre à quelques points faibles de la proposition de base