Joint frequency channels and time slots allocation and QoS routing in dense and large-scal wireless sensor networks
ALLOCATION CONJOINTE DES CANAUX DE FREQUENCE ET DES CRENEAUX DE TEMPS ET ROUTAGE AVEC QdS DANS LES RESEAUX DE CAPTEURS SANS FIL DENSES ET ETENDUS
Résumé
The general context of the present memory is about the cross-layer optimization of wire- less sensors networks based on ultra wide band technology UWB. The proposed solutions en- sure the share and the efficient allocation of spectral and temporal resources, the optimization of the energy consumption and the support of multi-constraints quality of services QoS. The most challenging issue is providing a tradeoff between the resource efficiency and the multi- constrained QoS support. For this purpose, we proposed a new Wireless Hospital Sensor Net- work (WHSN) three-tiered architecture in order to support large-scale deployment and to im- prove the network performance. Then we designed a channel allocation scheme (UWBCAS,) and a prioritized multi-channel multi-time slot MAC protocol (PMCMTP) to enhance network performance and maximize the resource utilization. Finally, we proposed a joint duty cycle scheduling, resource allocation and multi-constrained QoS routing algorithm (JSAR) which simultaneously combines, a duty cycle scheduling scheme for energy saving, a resource al- location scheme for efficient use of frequency channels and time slots, and an heuristic for multi-constrained routing protocol.
Le thème général du sujet tourne autour de l’optimisation inter-couche des réseaux de cap- teurs basés sur la technologie ultra large bande ULB (UWB, Ultra Wide Band) moyennant des solutions protocolaires permettant d’un côté de répondre au besoin de qualité de service QdS à critères multiples dans les réseaux de capteurs sans fil et d’autre côté d’assurer le partage et l’alllocation efficace les ressources disponibles (spectrale et temporelle) ainsi que l’optimisation de la consommation d’énergie dans des tels réseaux. Le domaine d’application cible choisi dans le présent travail est les systèmes de suivi des patients au sein d’un réseau de capteurs déployé en hôpital intelligent (WHSN, Large-scale Wireless Hospital Sensor Network). Dans ce contexte, nous avons proposé le modèle UWBCAS pour assurer le partage des ressources spectrales entre les PANs. Puis, nous avons conçu et implémenté un protocole MAC multi-canal multi-créneau de temps avec support de qualité de service, PMCMTP, pour assurer une allocation conjointe des canaux de fréquence et des créneaux de temps au sein de chaque réseau PAN. Enfin nous avons proposé l’algorithme JSAR qui traite à la fois les problèmes d’ordonnancement des cycles d’activités des membres du réseau dans le but d’optimiser la consommation d’énergie, d’allocation efficace des canaux de fréquence et des créneaux de temps afin d’améliorer le taux d’utilisation des ressources et les performances du réseau et de routage avec support de QdS à critères multiples afin de répondre aux besoins des applications supportées.