Comparison of collection tree protocols with gossip algorithms for data aggregation in wireless sensor networks
Bassel Hakoura · eScholarship@McGill (McGill) · 2011
Les réseaux de capteurs sans fil sont utilisés dans de nombreuses applications en raison de leurs abondants atouts, tels que leur faible coût, leur faible consommation d'énergie ainsi que la facilité de leur déploiement. Le domaine des applications de collecte de données est probablement celui où les réseaux de capteur sans fil ont gagné le plus en popularité lors de la dernière décennie. Dans le domaine des applications de collecte de données, il s'agit de recueillir de nombreuses lectures par les capteurs puis ultèrieurement les regrouper et les analyser. Plusieurs algorithmes existent pour le suivi décentralisé des données, mais les deux qui se démarquent du reste sont des protocoles fondés sur les arborescences et les protocoles décentralisés de passage de messages. Dans cette thèse, nous comparons les performances du protocole basé sur les arborescences (CTP) à deux protocoles décentralisés de passage de messages différents: le premier concerne le passage décentralisé des informations par des communications entre des paires de senseurs, le deuxième est celui de passage décentralisé de l'information par diffusion au niveau du réseau. La performance est mesurée en termes du nombre total de messages transmis, car cela correspond à la quantité d'énergie consommée pour regrouper l'information des senseurs. CTP (de l'anglais Collection Tree Protocol) ou protocole basé sur des arborescences est un protocole de routage qui est utilisé dans les déploiements des réseaux de senseur sans fil et est implémentée dans le système d'exploitation TinyOS. Une des principales questions d'intérêt dans cette thèse est quel est le coût de la mise en place et le maintien d'un arbre couvrant le réseau dans des environnements où des liens sont à perte. Afin de former l'arbre de recouvrement ou pour effectuer le passage décentralisé des informations par paires de senseurs, les noeuds ont besoin de connâitre leurs voisins. Par conséquent, nous nous penchons sur les techniques de découverte de voisinage afin de pouvoir savoir le nombre des messages transmis à cet effet. En outre, nous employons un modèle de réseau sans fil avec perte. Les simulations montrent que pour la collecte et les regroupements des données, la technique basée sur une arborescence surpasse celle de passage décentralisée des informations par paires de senseurs dans tous les scénarios de simulation, pour différentes tailles de réseaux et différentes probabilités de défaillance des liens. La comparaison entre la technique de passage décentralisée de l'information par diffusion et la technique basée sur une arborescence donne des résultats assez similaires dans les réseaux de petite taille et pour certains types d'initialisation. Par contre, l'avantage des algorithmes de passage décentralisés de l'information par diffusion est le petit nombre de messages transmis lorsque la taille des réseaux devient plus importante.