Amélioration des communications dans les réseaux de capteurs sans fil multi-sauts dédiés à la collecte de données

Les réseaux de capteurs sans fil ont été développés depuis le début des années 2000 pour répondre à des besoins de beaucoup de domaines d’application. La facilité de déploiement, l’auto-configuration et l’autonomie énergétique constituent les atouts principaux de cette nouvelle technologie. L’amélioration des communications dans un réseau de capteurs multi-saut présente des défis à chaque niveau de la pile protocolaire. Plusieurs méthodes dans la littérature ont été proposées pour rendre le réseau plus fiable et plus performant. Mes contributions concernent essentiellement les techniques d’accès au médium, de routage et de sécurité pour les applications industrielles de collecte de données. Dans ce contexte, la qualité de service en termes de taux de délivrance, délai de bout-en-bout, et robustesse du réseau sont les besoins principaux. Des améliorations complémentaires doivent être étudiées au niveau des différents niveaux de la pile protocolaire pour aboutir à une solution performante. Au niveau de la méthode d’accès au médium, j’ai exploité le multi-canal avec des nœuds puits multi-interfaces pour augmenter le débit du réseau et éviter les interférences. Cette contribution est baptisée HMC-MAC (Hybrid Multi-Channel Medium Access Control). Au niveau du routage, j’ai travaillé sur la répartition équitable du trafic afin d’éviter les congestions dans le réseau. Ce travail a donné lieu à CoLBA (Collaborative Load Balancing Algorithm). Pour garantir des communications sécurisées au sein du réseau, j’ai travaillé sur la gestion des clés cryptographiques et l’authentification des nœuds et des échanges pour aboutir à des solutions prouvées sûres et qui passent à l’échelle. Enfin, avec la congestion de technologies exploitant la même bande de fréquences ISM, j’ai étudié l’effet du WiFi sur les solutions qui exploitent le CSMA/CA de la norme IEEE 802.15.4. Ce travail donne des guides de précautions à prendre en compte pour que ces deux technologies cohabitent sans perturber l’activité du réseau de capteurs. Toutes ces contributions ont été évaluées par simulation en utilisant NS2 ou Cooja, ou bien par maquettage sur des cartes spécifiques ou des modules TelosB