Evaluation et optimisation des performances des réseaux de capteurs d’infrastructures critiques IEEE 802.15.4k

Abstract

Dans les réseaux de capteurs sans fil, chaque dispositif est capable de surveiller son environnement et d'envoyer les informations collectées via une connexion sans fil. Néanmoins, pour la surveillance des infrastructures critiques, des messages critiques doivent être transmis dans un délai minimal pour faire face aux pannes qui peuvent se produire. Afin de permettre cette surveillance, l'utilisation de la norme 802.15.4 devient limitée. Ainsi, en 2013, l'organisme IEEE a proposé une nouvelle version nommée IEEE 802.15.4k. Cet amendement propose de nouveaux mécanismes d'accès au canal prioritaire à savoir le Carrier Sense Mutiple Access with Collision Avoidance avec backoff Priority Channel Access (CSMA/CA avec backoff PCA) et ALOHA PCA. Afin d'évaluer les performances de l'amendement "k", dans les modes beacon et non beacon, nous avons modélisé ses deux mécanismes par une chaîne de Markov. La résolution des systèmes induits par nos modèles de CSMA/CA avec backoff PCA et de ALOHA PCA, nous a permis de calculer quelques métriques de performance, telles que la fiabilité, l'énergie consommée, le débit et le délai. Des conditions de canal bruité comportant des erreurs de transmission et non bruité et des conditions de trafic saturé et non saturé sont considérées dans cette thèse. De plus, l'effet de la variations de quelques paramètres sur nos métriques de performances est proposé. Les résultats obtenus dans nos contributions sont satisfaisants, car la taille des paquets de données et la taille du réseau sont les paramètres les plus importants dans les applications industrielles notamment dans les systèmes de surveillance des infrastructures critiques. Et en les variant, de très bons résultats sont observés.