Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Laboratoire de Recherche en Informatique Industrielle et Réseaux (RIIR) Equipe

Laboratoire de Recherche en Informatique Industrielle et Réseaux (RIIR) Equipe “Réseaux et Multimédia” 30/6-3/7, École d’été Internationale - Bejaia - Algérie Réseaux de capteurs sans fil et leurs applications dans les pays émergents: cas de l'Algérie Dr. KECHAR Bouabdellah Enseignant chercheur – Département d’Informtaique – Faculté des Sciences Exactes et Appliquées – Université d’Oran Email: kechar.bouabdellah@univ-oran.dz bkechar2000@yahoo.fr B.Kechar Réseaux de capteurs sans fil et leur impact sociétal et industriel 2 Plan ►Introduction (RCSF) ►Economie d’énergie Approches classiques Mobilité ►Applications – ALGERIE Feux de forêts ITS (port, trafic routier) Surveillance des frontières Monitoring des infrastructures publiques Agriculture, serres Autres applications ►Horizon 2050 ►Verrous Sécurité Capacité limité L’aspect économique Danger de maladie ►Conclusion B.Kechar Réseaux de capteurs sans fil et leur impact sociétal et industriel ► Intoduction 3 RCSF B.Kechar Réseaux de capteurs sans fil et leur impact sociétal et industriel 4 Réseaux de capteurs sans fil Wireless Sensor Networks Technology (WSN) Nano Technology Micro-Electro- Mechanical systems Wireless Technology Advances RCSF B.Kechar Réseaux de capteurs sans fil et leur impact sociétal et industriel 5 1974 2004 RFID Main frame Nœud capteur scalaire de 1ere génération Scalaire nouvelle génération Video Miniaturisation Economie d’énergie Faible coût Nouvelles applications Vers ? RCSF (suite) B.Kechar Réseaux de capteurs sans fil et leur impact sociétal et industriel Simulateurs à événements discrets  Home simulators (C++, JAVA, ….)  Problème de crédibilité !! Simulateurs Open source (NS2, Omnet++/Castalia, Jsim, Toosim, …)  Ajouter de nouveaux codes  plus dificile  Modifier un code exsistant  Moins difficile (mais pas toujours !!)  Simulateurs propriétaires (Opnet-Full edition)  Sécurisé mais très cher (licence exigée) Objectif: Évaluer et valider de nouvelles idées en réseau Comment ? 6 RCSF : Pratique B.Kechar Réseaux de capteurs sans fil et leur impact sociétal et industriel RCSF: Pratique Objectif: conduire des expérimentations sur le terrain des idées validées par simulation Banc d’essai Privé - Utilisation personnelle (locale) - Nbre de Noeuds limité (Starter-kit, Class-room-kit, professional kit) -ex: Mica-Z, SunSpot, Waspmote, Jenic, .. Publique - Utilisation publique via Internet - Nbre de nœuds important - En général, localisé dans des universités -Ex: (voir la table) 7 B.Kechar Réseaux de capteurs sans fil et leur impact sociétal et industriel RCSF: Pratique (suite) MICA-Z based http://www.xbow.com Sun Spot based http://www.sunspotworld.com Waspmote based http://www.libelium.com 60 circuits capteurs 8 Banc d’essai privé B.Kechar Réseaux de capteurs sans fil et leur impact sociétal et industriel WSN Testbed #nodes heterogeneity federation SW-Reuse Web site DES-Testbed 95 FRONTS 21 Kansei 260 x KanseiGeni 700 x x http://kansei.cse.ohio- state.edu/KanseiGenie/ USA MIRAGE/Intel 100 MoteLab 190 x NetEye 130 Senslab 1024 x x http://www.senslab.info/ FR TutorNet 104 TWIST 204 x x VineLab 48 x x WISEBED 750 x http://wisebed.eu/site/ EUROPE W-iLab.t Testbed 200 Banc d’essai publique 9 RCSF: Pratique (suite) B.Kechar Réseaux de capteurs sans fil et leur impact sociétal et industriel 10 Economie d’énergie L’énergie est un problème clé dans la conception d’un RCSF Les applications exigent que la durée de vie du réseau soit de l’ordre de plusieurs mois ou même des années Si les nœuds capteurs restent en permanence en activité, leur batteries peuvent fonctionner juste pour quelques jours. Approches classiques  Extraction de l’énergie environmentale (Solaire, vibrationnelle, …)  Conservation d’énergie (Duty Cycle paradigm – Sleep/Wakeup)  Protocoles/Applications à économie d’énergie (MAC, Network/Compression, aggregation)  Optimisation inter-couches (Cross-layer optimization) • Nouvelle approche : Mobilité B.Kechar Réseaux de capteurs sans fil et leur impact sociétal et industriel 11 Pourquoi ceci est possible maintenant ?  Progrès en Robotique et en Électronique Mobilité d’un nœud capteur est due:  Module de mobilité intégré  Nœud capteur est embarqué dans un objet mobile (soldat, voiture, camion, animal, ..)  Mobilité Hard  Forces externes (vent, inondation, …) Mobilité Soft Sink statique ? Problème Les nœuds proches du Sink consomment rapidement leur énergie X X X X Economie d’énergie : Mobilité B.Kechar Réseaux de capteurs sans fil et leur impact sociétal et industriel 12 Economie d’énergie : Mobilité du Sink Solutions possibles Plusieurs Sink statiques (équilibrage de charge) Sink statique et noeuds capteurs mobiles?? (Réalisme!!!) Sink statique avec collecteur/Relais mobile Sink mobile  Objectif: minimiser la consommation d’énergie des nœuds capteurs et étendre la durée de vie du réseau B.Kechar Réseaux de capteurs sans fil et leur impact sociétal et industriel 13 Exemple: Nœud collecteur mobile Network Plusieurs problématiques liées à la mobilité Economie d’énergie : Mobilité B.Kechar Réseaux de capteurs sans fil et leur impact sociétal et industriel ► Applications (cas de l’Algérie) Feux de forêts B.Kechar Réseaux de capteurs sans fil et leur impact sociétal et industriel Forest fires Causes of forest fires (USA) Forests are vital element (ecosystem, air purity, economy, water resources, …) But forests are confronted with various threats: Fires Problematic & Motivation La foudre B.Kechar Réseaux de capteurs sans fil et leur impact sociétal et industriel Causes of forest fires (USA) Forest fires Causes of forest fires (Mediterranean regions) Problematic & Motivation (Cont.) B.Kechar Réseaux de capteurs sans fil et leur impact sociétal et industriel Problematic & Motivation (Cont.)  World: 13 Millions Hectares / year  Algeria: 78 Hectares / 2011 Causes of forest fires (Mediterranean regions) Causes of forest fires (USA) Negative effects in social, economic and ecological matters ►Increase the gas emission 20% CO2 ►Reduce the cover of tree (desertification) ►Loss of life (firefighter, people) ►Cause Natural disasters such as flood, avalanche and landslip to be experienced more frequently Forest fires B.Kechar Réseaux de capteurs sans fil et leur impact sociétal et industriel Problematic & Motivation (cont.) 14 August 2012 29 August 2012 23 August 2012 Summer Period : temperature 40 to 50 degrees B.Kechar Réseaux de capteurs sans fil et leur impact sociétal et industriel Conventional detection methods Method Used equipments Drawbacks Example Guard towers Towers, binoculars -Inefficient due to the unreliability of human observation -Difficult life conditions Osborne fire finder Card topographic Satellite imagery Satellite -Time of day -Weather conditions (cloud) -Light reflections -Smoke from legitimate sources -Analyzing infrared images is a difficult task MODIS, AVHRR Problematic & Motivation (Cont.) B.Kechar Réseaux de capteurs sans fil et leur impact sociétal et industriel Solution to use ICT to Deal with this problem In Particular using: Wireless Sensor Networks Technology (WSN) to detect early forest fire B.Kechar Réseaux de capteurs sans fil et leur impact sociétal et industriel Canada (2006) Forest fire surveillance System based Existing Works Objective: Early Forest fires Detection Turkey (2009) Forest Fire Sensing and detection S.Corea (2006) Surveillance System based on WSN USA (2005) Wildfire Monitoring using WSN Portugal (2007) Fire monitoring using WSN China(2012) Guangdong WSN that shorten the fire detection (<5mn) Australia (2009) Surveillance System based on WSN B.Kechar Réseaux de capteurs sans fil et leur impact sociétal et industriel Design of WSN based detection system           CS EF P Y 94 , 1774 ) * 15 , 0 ( ) * 64 , 0 ( 87 , 6 )] * ( ) * ( ) * ( ) * ( )[ 1 ( 4 4 3 3 2 2 1 0 H r H r H r H r H r EF       Korean approach Where r = 0,7 Danger Index Y Danger Index Fire danger levels State and color 10 100 81-100 Extreme (red) 11 90 12 80 13 70 61-80 High (yellow) 14 60 15 50 Under 60 Low (Blue) 16 40 Effective humidity(%) Solar radiation of the day(MJ/㎡) Precipitation (㎜) Relative humidity of last five days B.Kechar Réseaux de capteurs sans fil et leur impact sociétal et industriel Design of WSN based detection system (Cont.) Canadian approach : FWI Structure B.Kechar Réseaux de capteurs sans fil et leur impact sociétal et industriel FWI Value range Potential Danger Low 0-5 Fire will be self extinguishing Moderate 5-10 Easily suppressed with hand tools High 10-20 Power pumps and hoses are needed Very High 20-30 Difficult to control Extreme 30+ Immediate and strong action is critical FWI= 14 FWI = 24 FWI = 34 Design of WSN based detection system (Cont.) Canadian approach : IFM Values B.Kechar Réseaux de capteurs sans fil et leur impact sociétal et industriel Adopted Methodology Data Collection Module Communication Module Analysis Module Alarm generation Routing Decision Making Forest Fire Detection Event QoS Parameters (Reliability, Real time, Security) Analysis Methods B.Kechar Réseaux de capteurs sans fil et leur impact sociétal et industriel Experimentation Gateway Sensor Scalar/relay Sink Processing Analysis Result (JAVA) MicaZ (Crossbow ) NesC, TinyOS (Tymo, CTP : Routing) Used Testbed : Hardware B.Kechar Réseaux de capteurs sans fil et leur impact sociétal et industriel Method Experimentation Result Used Format Canadian Kit MicaZ under Linux Not formatted Numerical Test and Analysis Row data transmission to the user PC B.Kechar Réseaux de capteurs sans fil et leur impact sociétal et industriel Method Experimentation Result Used Format Canadian Kit MicaZ under Linux Not formatted Graphic Row data transmission To the user PC (Cont.) Test and Analysis Temp (C) Humid (%) FWI B.Kechar Réseaux de capteurs sans fil et leur impact sociétal et uploads/Ingenierie_Lourd/ 9-presentation-kechar.pdf