THÔNG TIN TÀI LIỆU
INSTITUT DE LA FRANCOPHONIE POUR L’INFORMATIQUE MEMOIRE DE FIN D’ETUDES ALGORITHME D’INITIALISATION ECONOME EN ENERGIE DANS LES RESEAUX RADIO MULTISAUTS Encadrant Vlady RAVELOMANANA Etudiant Binh Thanh DOAN Hanoi, 16 mars 2006 Ce stage de DEA a été effectué au sein de l’équipe Optimisation Combinatoire et Algorithmique Distribuée (OCAD) du Laboratoire d’Informatique de Paris-Nord (LIPN) TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Remerciements Je voudrais tout d’abord remercier le Directeur Christophe FOUQUERE et le Professeur Christian LAVAULT pour m’avoir accueilli dans l’équipe Optimisation Combinatoire et Algorithmique Distribuée (OCAD) du Laboratoire d’Informatique de Paris- Nord (LIPN) Je tiens remercier tout particulièrement M Vlady RAVELOMANANA pour avoir proposé ce sujet de stage et m’avoir encadré pendant ces six mois Les connaissances et le savoirfaire qu’il m’a apportés sont et resteront précieux pour moi Je le remercie de son contact chaleureux, ses conseils et encouragements, son soutien permanent et la liberté de recherche qu’il a bien voulu me laisser Qu’il trouve ici l’expression de ma profonde reconnaissance Mes plus sincères remerciements vont tous les professeurs, personnels, thésards et stagiaires du LIPN pour une ambiance de travail particulièrement favorable Un grand merci aux professeurs, mes amis de l’Institut de la Francophonie pour l’Informatique (IFI) pour m’avoir donné des cours de très bonne qualité et pour leur soutien tout au long de mes études l’IFI Merci enfin mes parents, ma sœur, mon frère et mes amis pour leur encouragement de tous les instants Merci tous ii TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Résumé Un réseau de capteurs (ou senseurs) est un système réparti qui se compose d’un grand nombre de minuscules senseurs avec des émetteurs-récepteurs de faible puissance sans unité centrale de traitement Un des problèmes les plus importants dans ces réseaux consiste réduire au minimum la consommation d’énergie, de sorte maximiser la durée de la vie du réseau Dans le problème d’initialisation (également appelé problème d’identification),chacun des n nœuds (processeurs) originellement anonymes du réseau est affecté une identité unique dans [1, ,n] Nous considérons ce réseau de n nœuds qui sont distribués aléatoirement uniformément sur une surface X On suppose que ce réseau est synchrone et que le temps est discrétisé et est divisé en unités Deux nœuds peuvent communiquer quand ils sont une distance de tout au plus r de l’un l’autre (r est le paramètre de la transmission réception) De plus, si deux voisins ou plus d’un processeur u sont en cours de transmission au même temps, u ne peut pas recevoir leurs messages : (problème de collision) Nous supposons aussi que les nœuds n’ont aucune connaissance a priori de la topologie du réseau Pour résoudre le problème d’initialisation, nous proposons un algorithme randomisé économe en énergie qui s’exécute en au plus O n3/4 log (n)1/4 unité de temps, tout en as surant qu’aucune station ne s’éveille plus que O n1/4 log (n)3/4 unités de temps Cet algorithme randomisé résout le problème d’initialisation avec une probabilité tendant vers quand le nombre de stations n est grand Mots-clefs : réseau sans fil multisauts ; auto-configuration dans le réseau ad-hoc ; protocoles distribués randomisés ; initialisation ; algorithme économe en énergie iii TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Abstract A sensor networks is a distributed system consisting of a large number of tiny sensors with low-power transceivers and no central controller One of the most important problems in such networks is to minimize the energy consumption, and maximize the network lifetime In the initialization problem (also known as naming) each of the n indistinguishable nodes (processors) in a given network is assigned a unique identifier, ranging from to n We consider a network where n nodes (processors) are randomly deployed in a square X The network is assumed to be synchronous and the time to be slotted Two nodes can communicate if they are at a distance of at most r from each other (r is the transmitting/receiving range) Moreover, if two or more neighbors of a processor u are transmitting concurrently at the same time slot, u cannot receive either of their messages (collision problem) We suppose also that the nodes have no a priori knowledge about the topology of the network To solve the initialization problem, we propose an energy-efficient randomized algorithm 3/4 running in at most O n log (n)1/4 time slots, with no station being awake for more than O n1/4 log (n)3/4 time slots Our randomized algorithm resolves the initialization problem with probability tending to as the number of stations n gets large Keywords : Multihop networks ; self-configuration in ad hoc networks ; randomized distributed protocols ; initialization ; naming ; energy efficient algorithms iv TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS (LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS Table des matières Remerciements ii Résumé iii Abstract iv Acronymes x Introduction 1.1 Contexte 1.1.1 Réseau de capteurs : 1.1.2 Caractéristiques : 1.1.3 Applications : 1.2 Problème 1.3 Motivation & objectifs 1.4 Plan du document 1 3 Modèles 2.1 Modèle 2.1.1 Temps 2.1.2 Capteur 2.1.3 Collision 2.1.4 Mode de communication 2.1.5 Taille du réseau 2.2 Etat de l’art 2.3 Conclusion 6 6 10 11 Conception & Idée 3.1 Conception 3.1.1 Capteur 3.1.2 Réseau 3.1.3 Hypothèse 3.2 Idée générale 3.2.1 Préparation : 3.2.2 Regroupement des stations 3.2.3 Initialisation locale 13 13 13 14 15 17 17 19 19 v TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS (LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS 3.2.4 Chemins de communication entre les clusters 3.2.5 Initialisation globale 3.3 Conclusion Algorithmes 4.1 Préparation 4.1.1 Affecter l’identité temporaire 4.1.2 Affecter la couleur 4.1.3 Broadcast 4.1.4 Gossip 4.2 Regroupement des nœuds 4.2.1 Cluster Head 4.2.2 Collection 4.2.3 Clustering 4.3 Locale initialisation 4.4 Chne de communication entre des clusters 4.5 Globale initialisation 4.6 Conclusion 20 20 22 23 23 23 25 26 27 27 28 30 31 34 36 40 42 Conclusion & Perspectives 5.1 Conclusion 5.1.1 Comparaison 5.2 Perspectives 44 44 44 45 A Probabilité 47 Bibliographie 47 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS (LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS Table des figures 1.1 Un service militaire utilisant les réseaux de capteurs 1.2 Senseur 1.3 Initialisation pour 24 nœuds 2 2.1 La collision dans la communication 2.2 Le modèle single-saut 2.3 Le modèle multi-sauts 10 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 Les senseurs endormis et éveillés Distribuer aléatoirement uniformément des capteurs sur une surface Rayon de transmission Diamètre du graphe Couler des nœuds Affecter l’identité temporaire et Colorer les nœuds Regroupement des clusters Initialisation locale Construction des chemins Initialiser globalement Affecter des T MP ID et regrouper en des clusters Initialisation locale et initialisation globale 14 15 16 16 18 18 19 20 21 21 22 22 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12 4.13 4.14 4.15 Affecter des temporaire identités aux nœuds Colorer des nœuds Broadcast Gossip Schéma pour choisir un chef de chaque groupe Choisir des chefs entre des candidats Chosir le chef qui est le plus proche Regrouper des nœuds Couvrir totalement l’espace Initialiser localement Chemins de communication entre des clusters Chemin de communication entre deux clusters Economie d’énergie Plusieurs chemins entre deux clusters Initialiser globalement 25 25 26 27 29 29 30 31 33 35 36 37 38 39 40 vii TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS 4.6 Conclusion 42 Preuve Les phases du protocole G LOBAL I NIT : – L OCAL I NIT : O max k log n, log (n)4 itérations – M ATRICE est comme le protocole B ROADCAST : O(k log n) itérations – G OSSIP pour les clusters : si nous considérons chaque cluster est comme un nœud √ q Alors le temps est O (k × log n × D) = O k log n × logn n = O k n log n , avec D est le diamètre du graphe C’est pourquoi, l’exécution de l’algorithme est p p O max k log n, log (n)4 , k n log n = O k n log n itérations En plus, nous avons dans la phase G OSSIP pour les clusters, tous les nœuds ne doivent pas être éveillés tout le temps Ils dorment sauf ceux sur des chemins de communication Nous avons plus de O(k ) chemins disjoints entre deux clusters Ainsi, dans cette phase, chaque nœud est éveillé moins de k √n log n √n log n O =O k2 k unités de temps Sauf pendant la phase G OSSIP entre des clusters, dans les autres phases, le temps d’exécution est le même que le temps d’éveil C’est pourquoi, aucun nœud éveillé plus de √n log n , k log n, log (n)4 O max k unités de temps 4.6 Conclusion Dans ce chapitre, nous avons présenté nos algorithmes économes en énergie pour faire l’initialisation globale pour le réseau de capteurs multi-sauts (mutli-hops) sans détection de collision (sans-DC) : – La phase préparation : tous les nœuds sont affectées des identités temporaires Ensuite, chaque nœud est affectée une couleur différente pendant − hops L’algorithme d’assignation de couleur est important pour résoudre le problème de collision TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS (LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS 4.6 Conclusion 43 – Ensuite, le protocole C LUSTERING regroupe des nœuds en des clusters Le diamètre de chaque cluster est entre k − hops et 2k − hops k et le paramètre de nombre de sauts que nous pouvons fixer – Puis, le protocole L OCAL I NIT fait initialiser localement pour chaque cluster Jusqu’à cette phase, le temps d’exécution est le même que le temps d’éveil – Alors, pour économiser l’énergie, nous avons construit plusieurs de chemins de communication entre des clusters Les clusters vont échanger leurs informations (G ROUP ID,nombre de nœuds) par des chemins Seulement les nœuds sur des chemins doivent éveiller pour transmettre des informations Les autres peuvent dormir – Enfin, dans la dernière phase, l’algorithme G LOBAL I NIT est exécuté Dans la théorème 6, nous avons démontré que : avec le nombre de hops ≤ k ≤ √ n log n , le temps d’exécution est O(k × n log n) et aucun nœud éveillé pour plus de √ n log n , k log n, log (n) unités de temps Dans le dernier chapitre, nous allons O max k q fixer le paramètre k pour avoir le meilleur résultat TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS (LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS Chapitre Conclusion & Perspectives Dans ce chapitre, nous allons comparer le résultat de notre algorithme d’initialisation avec le résultat précédent Enfin, dans la section 5.2, nous évoquerons des perspectives futures 5.1 Conclusion Comme dans le théorème 6, nos résultats : √ n log n – Aucun nœud éveillé plus de : O max , k log n, log n unités de temps k q √ – Temps d’exécution : O (k log n.Diamtre)=O k log n logn n =O k n log n itération, q avec ≤ k ≤ D = logn n 5.1.1 Comparaison Comparer Temps d’exécution Aucun nœud éveille plus de Résultat précédent √ O( n log n) √ O( n log n) O max Notre résultat √ O k n log n √ n log n , k log n, log n4 k TAB 5.1 – Comparaison entre deux résultats k est le nombre de sauts(hops) qui est un paramètre que nous pouvons fixer La taille de cluster est O(k) La comparaison entre le résultat précédent et notre résultat est présenté dans la table 5.1 C’est facile trouver que le temps d’exécution du résultat précédent de V Ravelomanana [17] est meilleur que le notre Mais, l’algorithme n’est pas économe en énergie Parce que, dans l’exécution de l’algorithme, tous les nœuds doivent être éveillés tout le temps comme 44 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS (LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS 5.2 Perspectives 45 pendant notre phase "Locale initialisation" dans chaque cluster Cependant, nous pouvons choisir le paramètre k pour avoir le meilleur résultat En choisissant k = 1, notre résultat est montré la figure 5.2 Comparer Temps d’exécution Aucun nœud éveilé plus de Temps’exécution × Temps d’éveil Résultat précédent √ O( n log n) √ O( n log n) O(n log n) Notre résultat √ O( n log n) √ O( n log n) O(n log n) TAB 5.2 – Comparaison entre deux résultats avec k = Dans ce cas, le résultat des deux algorithmes est égal Autrement dit, le résultat précédent est un cas spécial de k = En choisissant k = q n log n , notre résultat est présenté dans la figure 5.3 Comparer Temps d’exécution Aucun nœud éveilé plus de Résultat précédent √ O( n log n) √ O( n log n) Notre p résultat O n3 log n p O n log3 n O(n log n) O(n log n) q Temps’exécution × Temps d’éveil TAB 5.3 – Comparaison entre deux résultats avec k = n log n p Ici, notre temps d’exécution est moins bien, mais le temps d’éveil O n log3 n est as√ sez bien par rapport au résultat précédent O( n log n) Pourtant, dans tous les deux cas, la formule T emps0 execution × T emps d0 veil = O(n log n) (5.1) est toujours vraie pour tous les deux algorithmes La formule a une signification importante : quand nous gagnons du temps d’exécution, nous consommons plus d’énergie En revanche, quand nous économisons l’énergie, nous perdons du temps 5.2 Perspectives Dans cet algorithme, la phase importante pour économiser l’énergie est la construction des chemins de communication entre des clusters Dans ce rapport, nous avons prouvé l’exis- TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS (LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS 5.2 Perspectives 46 tence des O(k ) chemins C’est l’algorithme séquentiel sur les matrices adjacentes Dans ce rapport, nous n’avons pas encore fait cet algorithme Les matrices adjacentes représentent les topologies entre des nœuds dans deux clusters voisins Et sur les matrices, nous pouvons utiliser l’algorithme de Belman-Ford pour trouver les chemins de communication entre des clusters De plus, le problème d’économe en énergie est un sujet important dans plusieurs technologies, particulièrement la technologie sans fil C’est pourquoi, nous avons con¸u d’autres algorithmes "économes en énergie" pour les réseaux sans fil TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS (LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS Annexe A Probabilité Dans cette section, nous présentons de peu de la théorie de la probabilité La section se limite quelques théorèmes de probabilité utilisant dans ce rapport Soit une variable aléatoire discrète ξ Nous avons des définitions et des théorèmes suivantes : Définition : L’espérance de ξ est définie par E(ξ) avec E(ξ) = X k × P(ξ = k) k∈N Théorème Inégalité de M ARKOV : Soit ξ est une variable aléatoire valeur positive et t > alors : P(ξ ≥ t) ≤ E(ξ) t Théorème C HERNOFF bounds : Soit ξ est une variable aléatoire, µ = E(ξ) et ≤ ε ≥ alors : P[ξ > (1 + ε)µ] ≤ e− P[ξ < (1 − ε)µ] ≤ e− ε2 µ ε2 µ 47 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS (LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS Bibliographie [1] Akyildiz, I F., Su, W., Sankarasubramaniam, Y and Cayirci, E Wireless sensor networks : a survey Computer Networks 38 : 393-422, 2002 [2] Jean-Marc Percher, Bernard Jouga Détection d’intrusions dans les résaux ad-hoc http ://actes.sstic.org/SSTIC03/ [3] Guy Pujolle Cours réseaux et télécoms http ://www.editions-eyrolles.com/ [4] Cai, Z., Lu, M., and Wang, X Distributed Initialisation Algorithms for Single-Hop Ad Hoc networks with Minislotted Carrier Sensing IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems 14 : 516-529, 2003 [5] Alon, N., Bar-Noy, A., Linial, N and Peleg, D A lower bound for radio broadcast Journal of Computer and System Sciences, 43 : 290-298, 1991 [6] K Nakano Optimal initializing algorithms for a reconfiguable mesh Journal of Parallel and Distributed Computing, 24 :218-223, 1995 [7] Bar-Yehuda, R., Goldreich, O and Itai, A Efficient Emulation of Single-Hop Radio Network with Collision Detection on Multi-Hop Radio Network with no Collision Detection Distributed Computing, : 67-71, 1991 3, 4, 10 [8] Bar-Yehuda, R., Goldreich, O and Itai, A On the Time-Complexity of Broadcast in MultiHop Radio Networks : An Exponential Gap between Determinism and Randomization Journal of Comp and Sys Sciences, 45 : 104-126, 1992 [9] Chlebus, B Randomized Communication in Radio Networks Chapter in "Handbook of Randomized Computing," Panos M Pardalos, Sanguthevar Rajasekaran, John H Reif, and Jose D.P Rolim (Eds.), Kluwer Academic, New York, 2001, vol I, pp 401-456 48 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS (LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS(LUAN.van.THAC.si).ALGORITHME.D’INITIALISATION.ECONOME.EN.ENERGIE.DANS.LES.RESEAUX.RADIO.MULTISAUTS
Ngày đăng: 18/12/2023, 02:19
Xem thêm: