Définition d'une structure adaptative de réseau local sans fil à consommation optimisée

International audienceThe strong growth of low rate wireless personal area networks (LR-WPAN), leads us to consider the autonomy problems, thus node lifetime in a network, knowing that the power supplies replacement is often difficult to realize. The inherent mobility in this type of equipment is an essential element. It will provide routing constraints, so a complex problem to solve. This article provides work lines to assess the performance of such a network in terms of energy consumption and mobility. The objectives are contradictory; it will necessarily find a compromise. In addition, if we want to guarantee a maximum delay for the transmitted messages, possibility offered by the IEEE 802.15-4 standard, another compromise necessitate a strictly fixed structure and a fully mobile structure. Therefore, we present a quantization of the energy cost related to the desired data rate and compared to the sleep duration of nodes in the network. Then, we open reflexion lines to find the best compromise: consumption / mobility / guaranteed deadlines, in suggesting an adaptive network structure from a concept of MANET

Propositions pour un protocole déterministe de contrôle d'accès et de routage avec économie d'énergie dans les réseaux ZigBee

Rédaction : Juin 2008The development of sensor network technologies is an incentive for industries to consider alternatives reducing costs and complexity while improving reliability. Among the current wireless solutions, IEEE 802.15.4/ZigBee LP-WPAN technology provides the mechanisms and the necessary guarantees for industrial use. We propose synchronization mechanisms entirely deterministic allowing the use of the IEEE 802.15.4 standard slotted mode in a meshed network, and the « AODV en » adaptive routing method for messages sent in a wide area network. Firstly, we look at the IEEE 802.15.4/ZigBee technology, especially its ability to retain its deterministic behavior and energy efficiency in a meshed network architecture. This study shows several shortcomings in the standard. Our contribution is to make up for those shortcomings by a centralized synchronization reactive to topology changing, avoiding beacons and GTS collision. These changes will be added to the MAC sub-layer. Secondly, none of the most commonly used routing protocols (ISO Model layer 3), take into account simultaneously the essential criteria to industrial communications to hard consumption and time constraints. We offer an adaptive routing mechanism searching paths to optimize the energy-limited nodes lifespan and based on the optimization of both delay and consumption. This latter contribution requires knowledge of the energy level of each autonomous node; therefore, we have analyzed and evaluated the consumption of each autonomous wireless node using the standard. Thus, we offered information about delay and battery level of each node taken into account in our adaptive routing mechanism. All of our proposals are validated using various methods including Timed Petri Nets, simulation and prototyping. The results are exposed in the wake of each of our contributions.Le développement des technologies de réseaux de capteurs incite les industries à envisager des alternatives réduisant les coûts et la complexité tout en améliorant la fiabilité. Parmi les solutions sans fil actuelles, la technologie LP-WPAN IEEE 802.15.4/ZigBee dispose des mécanismes et des garanties nécessaires pour une utilisation industrielle. Nous proposons des mécanismes de synchronisation entièrement déterministe permettant l'utilisation du standard IEEE 802.15.4 en mode balisé dans un réseau maillé, ainsi qu'une méthode de routage adaptative « AODV en » pour les messages transmis dans un réseau étendu. En premier lieu, nous analysons la technologie IEEE 802.15.4/ZigBee, plus particulièrement sa capacité à conserver son comportement déterministe et économe en énergie dans une architecture de réseau maillé. Cette étude met en évidence plusieurs insuffisances du standard. Notre contribution consiste à palier à ces manques par une synchronisation centralisée réactive aux changements de topologie, esquivant les collisions de balises et de GTS. Ces modifications seront apportées au niveau de la sous-couche MAC. En second lieu, aucun des protocoles de routage (couche 3 du modèle ISO) actuellement les plus utilisés, ne prennent en compte simultanément les critères indispensables au contexte des communications dans un environnement industriel à fortes contraintes sur la consommation et sur le temps. Nous proposons un mécanisme de routage réactif adaptatif recherchant les routes optimisant la durée de vie des noeuds du réseau contraints énergétiquement, et basé sur l'optimisation conjointe du délai et de la consommation. Pour cela, nous avons analysé et évalué la consommation de chacun des noeuds sans fil autonomes utilisant le standard. Nous avons ainsi proposé des informations de délai et de niveau de charge de la batterie de chacun des noeuds, prises en considération dans notre mécanisme de routage adaptatif. L'ensemble de nos propositions sont validées en utilisant diverses méthodes dont les réseaux de Petri temporisés, la simulation et le prototypage. Les résultats obtenus sont exposés à la suite de chacune de nos contributions

Beacon Synchronization for GTS Collision Avoidance in an IEEE 802.15.4 Meshed Network

International audienceIndustrial process control architectures are generally composed of nodes organized in a cluster-tree. Today, wired communications between nodes enable guaranteeing the constraint respect attached to determinism. Innovations in wireless technology allow using these new technologies instead of wired systems. IEEE 802.15.4 standard meet industrial local network needs, but it does not propose any mechanisms to avoid beacon and GTS (Guaranteed Time Slot ) collisions in meshed network. This communication proposes a new synchronization method for beacons and GTSs in meshed networks using IEEE 802.15.4

A simple method for guaranteed deadline of periodic messages in 802.15.4 cluster cells for automation control applications

International audienceWe propose the implementation of a wireless sensor network applied to automation control applications, when the guarantee of a delay delivery for the complete reception of messages is necessary. The 802.15.4 wireless standard network offers possibilities of management of the bandwidth. This paper presents the method to guarantee the deadline transmission of periodic messages. For external messages (crossing the network from clusters to its destination), this average latency is used as a parameter of the routing protocol decision balance between energy saving and delay transmission. In this last case, a QoS method all over the network has to be installed to maintain a bounded end to end transmission delay. This work is still in progress. A specific Matlab simulator has been developed, principles of this routing method are mentioned at the end of this paper

Validation formelle d'un mécanisme de synchronisation pour réseaux sans fil

International audienceLe développement des réseaux et notamment les réseaux de capteurs incite les industries à considérer pour leurs systèmes de communication des alternatives amenant une réduction des coûts et de la complexité tout en garantissant la fiabilité. Ce papier décrit la validation formelle par réseaux de Petri temporels et model checking d'un nouveau protocole de synchronisation avec qualité de service pour réseau maillé de capteurs sans fil utilisant le standard de communication IEEE 802.15.4/ZigBee. L'utilisation des méthodes formelles dans le cadre des réseaux sans fil est assez récente et les résultats obtenus dans cet article prouvent que ces méthodes sont intéressantes dans ce contexte

ZigBee, de la théorie à la pratique : création d'un réseau ZigBee avec transmission de données

National audienceLes technologies de l'informatique sont de nos jours enfouies profondément dans le tissu de notre société à un point tel que nous ne pouvons éviter de passer chaque jour devant un très grand nombre de machines informatiques de toutes natures. Il ne faut pas penser simplement à l'outil informatique posé sur votre bureau, ou dans votre poche qui vous permet de téléphoner. Vous pourriez imaginer par exemple, sans vous projeter dans un film de science-fiction que ces machines informatiques vous ouvrent des portes, vous reconnaissent pour vous guider en toute sécurité vers votre destination, vous aident et vous surveillent si vous êtes à mobilité réduite et âgés, surveillent en continu une forêt pour prévenir rapidement d'un début d'incendie, etc. Pour de multiples raisons, ces machines sont très souvent amenées à collaborer. Pour cela, elles communiquent via des réseaux câblés ou sans- fil. La mise en oeuvre de tels réseaux peut être très compliquée, notamment parce qu'elle impose de connaître parfaitement la structure du réseau et les protocoles associés à la communication. Cet article vous présente une solution concrète de communication sans fil basée sur la technologie ZigBee, qui pour de multiples raisons s'adapte très bien au domaine de l'électronique embarquée, notamment par sa facilité de mise en oeuvre, son optimalité en termes de consommation et de coût. Autour d'un scénario simple de fonctionnement, nous illustrerons nos propos avec une présentation des outils matériels et logiciels permettant d'appréhender la mise en place du réseau de capteurs et la vérification de son fonctionnement

Propositions pour un protocole déterministe de contrôle d'accès et de routage avec économie d'énergie dans les réseaux Zigbee

TOULOUSE2-BUC Mirail (315552102) / SudocSudocFranceF

Évaluation d'une application de transmission d'images médicales avec un réseau sans fil

12 pagesInternational audienceWe offer a platform for database consultations and/or biomedical images exchanges, adapted to the low rate wireless transmission, and intended for general practitioners or specialists. The goal can be preventive, diagnostic and therapeutic. it Concerns specialties such as radiology, ultrasound, the anatomical pathology or endoscopy. The main features required in such a context are to adjust the data compression of both the specific needs of telemedicine and limited capabilities of wireless communication networks. We present our approach in which we have set out criteria on Biomedical images quality, compressed by the wavelet method to retain all the necessary information for an accurate diagnosis, and determined the characteristics of a wireless network with minimal performances for the transmission of these images within constraints related to the modality and the data flow, in this case Wifi based on the IEEE 802.11 standard. Our results will assess the capacity of this standard in terms of speed, to transmit images at a rate of 10 frames per second. It will be necessary to quantify the amount of information to add to the image datas to enable a transmission in good conditions and the appropriate modus operandi