Ordonnancement de l'activité des noeuds dans les réseaux ad hoc et les réseaux de capteurs sans fil

National audienceL'efficacité énergétique est une exigence majeure pour les réseaux sans fil où certains noeuds opèrent sur batterie. L'ordonnancement de l'activité des noeuds permet de distinguer périodes actives où la communication radio est possible et périodes inactives où la radio est arrêtée. Cet ordonnancement contribue largement à améliorer l'efficacité énergétique : d'une part en évitant les collisions entre transmissions conflictuelles et donc les retransmissions associées et d'autre part en permettant aux noeuds non concernés par la transmission de dormir pour économiser leur énergie. Parmi les solutions possibles, nous étudierons plus particulièrement le coloriage des noeuds. Après avoir défini le problème et ses différentes déclinaisons, nous donnerons sa complexité et proposerons SERENA, un algorithme de coloriage distribué qui s'adapte à la collecte de données. Nous présenterons OSERENA, l'optimisation de SERENA pour les réseaux denses et son utilisation dans le réseau de capteurs sans fil OCARI. Lorsque les noeuds ont des charges de trafic fortement hétérogènes, il devient plus intéressant d'effectuer une assignation de slots. Disposer d'un accès au médium multicanal et d'un puits multi-interfaces permet de gagner en nombre de slots nécessaires à la collecte de données, de réduire les interférences et d'améliorer la résistance aux perturbations. Nous présenterons une formalisation en ILP (Integer Linear Programming) du problème d'assignation de slots visant à minimiser le nombre de slots en profitant d'un environnement mono ou multicanal et d'un puits mono ou multi-interfaces. Nous donnerons des bornes théoriques sur le nombre optimal de slots dans diverses configurations et divers environnements (mono ou multicanal, puits mono ou multi-interfaces). Nous présenterons MODESA un algorithme centralisé d'allocatoion conjointe de canaux et slots temporels. Nous terminerons par quelques questions ouvertes

Asignación de canales en redes ad-hoc 802.11 multi-radio

Hasta hace poco tiempo, para tener acceso a Internet nos encontrábamos con la necesidad de estar conectados físicamente a una red, teniendo la necesidad de estar buscando una toma de red y un cable para conectar nuestro ordenador. En estos últimos años, la gran necesidad de estar conectado a Internet, la movilidad de los usuarios y la disposición de elementos inalámbricos a unos precios asequibles han motivado de forma masiva la creación de redes de área local inalámbricas, tanto en oficinas y empresas, como en hogares, hoteles, bibliotecas, etc. Estas redes están evolucionando de manera vertiginosa, mejorando sus prestaciones gracias a nuevos tipos de redes con configuraciones físicas y lógicas distintas. Un ejemplo de estas son las redes malladas inalámbricas (mesh). Las redes mesh se basan en un funcionamiento ad-hoc y la ausencia de infraestructura (puntos de acceso fijos), permitiendo topologías más dinámica! s y distribuidas tal y como se prevé en las actuales arquitecturas propuestas para la futura 4G. Este tipo de redes funcionan principalmente sobre bandas de frecuencias de libre uso. Dichas bandas están muy limitadas: según los estándares de telecomunicaciones europeos (ETSI) podrían utilizarse 13 canales, pero debido al ancho de banda que utiliza el estándar de la IEEE 802.11 (estándar de facto para la implementación de redes de área local inalámbricas, WLAN), únicamente se pueden usar 3 canales no solapados. El uso de más canales provocaría interferencias, bajando la calidad del canal, teniendo como consecuencia unas velocidades de transmisión bajas. En entornos urbanos, donde el crecimiento ha sido masivo, empiezan a aparecer los primeros problemas de coexistencia entre las diferentes redes inalámbricas, puesto que al usar una misma banda de frecuencia sin control, nos encontramos con que las interferencias provocan una importante pérdida de eficiencia. Se hace necesario por tanto, realizar una gestión inteligente de los escasos recurs! os radio con el fin de mejorar la calidad que percibe el usuario. Con este proyecto lo que se pretende es evitar este problema y hacer un buen uso del espectro frecuencial para así poder trabajar con una calidad del canal óptima minimizando las interferencias y poder sacar de esta forma el máximo rendimiento a nuestras redes. Para lograrlo, se utilizarán dispositivos con dos antenas. Esto nos permitirá agrupar nodos en clusters de manera que con una antena se realizan tareas de control y comunicaciones inter–cluster, y con la otra antena se permite la comunicación entre miembros del mismo cluster

Real-Time Wireless Sensor-Actuator Networks for Cyber-Physical Systems

A cyber-physical system (CPS) employs tight integration of, and coordination between computational, networking, and physical elements. Wireless sensor-actuator networks provide a new communication technology for a broad range of CPS applications such as process control, smart manufacturing, and data center management. Sensing and control in these systems need to meet stringent real-time performance requirements on communication latency in challenging environments. There have been limited results on real-time scheduling theory for wireless sensor-actuator networks. Real-time transmission scheduling and analysis for wireless sensor-actuator networks requires new methodologies to deal with unique characteristics of wireless communication. Furthermore, the performance of a wireless control involves intricate interactions between real-time communication and control. This thesis research tackles these challenges and make a series of contributions to the theory and system for wireless CPS. (1) We establish a new real-time scheduling theory for wireless sensor-actuator networks. (2) We develop a scheduling-control co-design approach for holistic optimization of control performance in a wireless control system. (3) We design and implement a wireless sensor-actuator network for CPS in data center power management. (4) We expand our research to develop scheduling algorithms and analyses for real-time parallel computing to support computation-intensive CPS