ALGORITHME D’INITIALISATION ECONOME EN ENERGIE DANS LES RESEAUX RADIO MULTISAUTS

82.2 Initialisation dans les réseaux radio à saut unique sans détection de collision.. C’est pourquoi, les réseaux de capteurs qui datent de plusieurs dizaines d’années tuent la plus gra

INSTITUT DE LA FRANCOPHONIE POUR L’INFORMATIQUE

MEMOIRE DE FIN D’ETUDES

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)

Je voudrais tout d’abord remercier le Directeur Christophe FOUQUERE et le ProfesseurChristian LAVAULT pour m’avoir accueilli dans l’équipe Optimisation Combinatoire et Algorith-mique Distribuée (OCAD) du Laboratoire d’Informatique de Paris- Nord (LIPN)

Je tiens à 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 faire qu’il m’a apportés sont et resteront précieux pour moi Je le remercie de son contact cha-leureux, ses conseils et encouragements, son soutien permanent et la liberté de recherchequ’il a bien voulu me laisser Qu’il trouve ici l’expression de ma profonde reconnaissance.Mes plus sincères remerciements vont à tous les professeurs, personnels, thésards etstagiaires du LIPN pour une ambiance de travail particulièrement favorable

savoir-Un grand merci aux professeurs, mes amis de l’Institut de la Francophonie pour tique (IFI) pour m’avoir donné des cours de très bonne qualité et pour leur soutien tout aulong de mes études à l’IFI

l’Informa-Merci enfin à mes parents, ma sœur, mon frère et mes amis pour leur encouragement detous les instants

Merci à tous

ii

Un réseau de capteurs (ou senseurs) est un système réparti qui se compose d’un grandnombre de minuscules senseurs avec des émetteurs-récepteurs de faible puissance sansunité centrale de traitement

Un des problèmes les plus importants dans ces réseaux consiste à réduire au minimum

la consommation d’énergie, de sorte à maximiser la durée de la vie du réseau Dans le blème d’initialisation (également appelé problème d’identification),chacun des n nœuds (pro-cesseurs) originellement anonymes du réseau est affecté une identité unique dans [1, ,n].Nous considérons ce réseau de n nœuds qui sont distribués aléatoirement uniformémentsur une surface X On suppose que ce réseau est synchrone et que le temps est discrétisé

pro-et est divisé en unités Deux nœuds peuvent communiquer quand ils sont à une distance detout au plus r de l’un à l’autre (r est le paramètre de la transmission réception) De plus, sideux voisins ou plus d’un processeur u sont en cours de transmission au même temps, u nepeut pas recevoir leurs messages : (problème de collision) Nous supposons aussi que lesnœuds n’ont aucune connaissance a priori de la topologie du réseau

Pour résoudre le problème d’initialisation, nous proposons un algorithmerandomisé nome en énergie qui s’exécute en au plus On3/4 log (n)1/4unité de temps, tout en as-surant qu’aucune station ne s’éveille plus que On1/4 log (n)3/4unités de temps Cet algo-rithme randomisé résout le problème d’initialisation avec une probabilité tendant vers 1 quand

éco-le nombre de stations n est grand

Mots-clefs : réseau sans fil multisauts ; auto-configuration dans le réseau ad-hoc ;

proto-coles distribués randomisés ; initialisation ; algorithme économe en énergie

iii

consump-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 com-municate if they are at a distance of at most r from each other (r is the transmitting/receivingrange) Moreover, if two or more neighbors of a processor u are transmitting concurrently atthe same time slot, u cannot receive either of their messages (collision problem) We supposealso 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 algorithmrunning in at most On3/4 log (n)1/4

time slots, with no station being awake for more than

On1/4 log (n)3/4 time slots Our randomized algorithm resolves the initialization problemwith probability tending to 1 as the number of stations n gets large

Keywords : Multihop networks ; self-configuration in ad hoc networks ; randomized

distri-buted protocols ; initialization ; naming ; energy efficient algorithms

iv

Table des matières

1.1 Contexte 1

1.1.1 Réseau de capteurs : 1

1.1.2 Caractéristiques : 3

1.1.3 Applications : 3

1.2 Problème 3

1.3 Motivation & objectifs 4

1.4 Plan du document 5

2 Modèles 6 2.1 Modèle 6

2.1.1 Temps 6

2.1.2 Capteur 6

2.1.3 Collision 7

2.1.4 Mode de communication 8

2.1.5 Taille du réseau 9

2.2 Etat de l’art 10

2.3 Conclusion 11

3 Conception & Idée 13 3.1 Conception 13

3.1.1 Capteur 13

3.1.2 Réseau 14

3.1.3 Hypothèse 15

3.2 Idée générale 17

3.2.1 Préparation : 17

3.2.2 Regroupement des stations 19

3.2.3 Initialisation locale 19

v

3.2.4 Chemins de communication entre les clusters 20

3.2.5 Initialisation globale 20

3.3 Conclusion 22

4 Algorithmes 23 4.1 Préparation 23

4.1.1 Affecter l’identité temporaire 23

4.1.2 Affecter la couleur 25

4.1.3 Broadcast 26

4.1.4 Gossip 27

4.2 Regroupement des nœuds 27

4.2.1 Cluster Head 28

4.2.2 Collection 30

4.2.3 Clustering 31

4.3 Locale initialisation 34

4.4 Chaîne de communication entre des clusters 36

4.5 Globale initialisation 40

4.6 Conclusion 42

5 Conclusion & Perspectives 44 5.1 Conclusion 44

5.1.1 Comparaison 44

5.2 Perspectives 45

Table des figures

1.1 Un service militaire utilisant les réseaux de capteurs 2

1.2 Senseur 2

1.3 Initialisation pour 24 nœuds 4

2.1 La collision dans la communication 8

2.2 Le modèle single-saut 9

2.3 Le modèle multi-sauts 10

3.1 Les senseurs endormis et éveillés 14

3.2 Distribuer aléatoirement uniformément des capteurs sur une surface 15

3.3 Rayon de transmission 16

3.4 Diamètre du graphe 16

3.5 Couler des nœuds 18

3.6 Affecter l’identité temporaire et Colorer les nœuds 18

3.7 Regroupement des clusters 19

3.8 Initialisation locale 20

3.9 Construction des chemins 21

3.10 Initialiser globalement 21

3.11 Affecter des TMPID et regrouper en des clusters 22

3.12 Initialisation locale et initialisation globale 22

4.1 Affecter des temporaire identités aux nœuds 25

4.2 Colorer des nœuds 25

4.3 Broadcast 26

4.4 Gossip 27

4.5 Schéma pour choisir un chef de chaque groupe 29

4.6 Choisir des chefs entre des candidats 29

4.7 Chosir le chef qui est le plus proche 30

4.8 Regrouper des nœuds 31

4.9 Couvrir totalement l’espace 33

4.10 Initialiser localement 35

4.11 Chemins de communication entre des clusters 36

4.12 Chemin de communication entre deux clusters 37

4.13 Economie d’énergie 38

4.14 Plusieurs chemins entre deux clusters 39

4.15 Initialiser globalement 40

vii

Liste des tableaux

2.1 Détection de collision 82.2 Initialisation dans les réseaux radio à saut unique sans détection de collision 114.1 Initialisation globale 415.1 Comparaison entre deux résultats 445.2 Comparaison entre deux résultats avec k = 1 455.3 Comparaison entre deux résultats avec k = 4

qn log n 45

viii

Liste des algorithmes

1 TMPID 23

2 BROADCASTING 27

3 GOSIPING 28

4 CLUSTERHEAD 28

5 COLLECTION 30

6 CLUSTERING 31

7 LOCALINIT 34

8 MATRICE 37

9 GLOBALINIT 41

ix

DC Détection de Collisionsans-DC sans Détection de Collision

GPS Global Position System

TempID Temporary IDentity

LocalID Local IDentity

GroupID Group IDentity

GlobalID Global IDentity

x

Les réseaux sans fil sont utiles quand aucune connexion filaire n’est disponible Parexemple, lors d’interventions sur le site d’une catastrophe naturelle telle qu’un incendie deforêt, lors d’une opération militaire ou encore d’une opération de sauvetage de personnes etplus généralement lors de la nécessité d’une construction rapide d’un réseau.

Un autre exemple, pour effectuer une mesure automatique d’humidité, de température oupour prevenir une incendie de forêt, nous pouvons éparpiller des capteurs sur cette forêt Cesystème sans fil va rassembler ces données de température, d’humidité ou détecter le débutd’une incendie

C’est pourquoi, les réseaux de capteurs qui datent de plusieurs dizaines d’années tuent la plus grande catégorie de réseaux.[3]

consti-1.1.1 Réseau de capteurs :

Un réseau de capteurs est un déploiement d’un grand nombre de petits, pas chers, pements autonomes (appelés encore senseurs) dans lesquels, chaque senseur peut sentir,calculer, envoyer/recevoir des données pour rassembler des informations dans le but de sa-tisfaire une tâche concrète

équi-1

1.1 Contexte 2

FIG 1.1 – Un service militaire utilisant les réseaux de capteurs

FIG 1.2 – Senseur

1.2 Problème 3

1.1.2 Caractéristiques :

– Mobilité : la topologie du réseau peut changer rapidement, de façon aléatoire et nonprédictive [2

– Liaisons sans fil : tous les nœuds communiquent par ondes radio[2

– Equivalence des nœuds du réseau : toutes les nœuds sont équivalents, sans aucunecentralisation[2

– Autonomie des nœuds : la consommation d’énergie constitue un problème majeurpuisque ces derniers fonctionnent sur des batteries autonomes Il est important queles protocoles mis en place dans les réseaux ad hoc prennent en compte cettespécificité[2

1.1.3 Applications :

Aujourd’hui, il y a énormément d’applications utilisant les réseaux de capteurs :

– Contrôle de l’environnement : pour le mesure des températures, des pressions, midités dans un endroit

d’hu-– Militaire : pour les services de sécurité, la détection de dangers chimiques, etc – Applications industrielles : pour gérer la circulation, la direction d’un objet, la lumière,etc

1.2 Problème

Typiquement, les nœuds des réseaux de capteurs sont de petite taille, économique, peuchères et contiennent un processeur, une interface radio et une batterie A cause du fait qu’iln’y a aucune centralisation, ces réseaux rencontrent les problèmes principaux tels que ceuxissus des systèmes distribués classiques à savoir les algorithmes d’élection, d’initialisation,

le routage, etc [6

Pour le problème d’initialisation, dans les communications des réseaux statiques (parexemple les réseaux filaires), l’identification (l’adresse) des processeurs est stockée dansune certaine mémoire locale ou est reçue au moment du démarrage Cependant, dans un ré-seau dynamique construit à partit de plus petits composants, ou quand une partie de réseau

1.3 Motivation & objectifs 4

FIG 1.3 – Initialisation pour 24 nœuds

existant est assignée comme les réseaux ad-hoc pour résoudre une tâche dans un nement de traitement multitâche, les processeurs ne peuvent pas donner automatiquementleurs identifications [14,6

environ-D’une façon générale, le problème d’initialisation affecte à chacun des n nœuds nymes) – donc impossible à différencier entre eux – une identité unique, et une valeur de 1 àn

(ano-Par ailleurs, ces nœuds fonctionnent grâce à l’énergie fournie par leur batterie C’est quoi, un des problèmes parmi les plus importants dans les réseaux consiste à réduire laconsommation d’énergie, de sorte à maximiser la durée de vie du réseau

pour-Ainsi, un des problèmes sur ce type de réseaux est celui de l’initialisation tout en misant l’énergie consommée En d’autres termes, il faut éviter une consommation excessived’énergie lors du processus d’initialisation car les nœuds sont autonomes et ont chacun unpotentiel énergétique limité

mini-1.3 Motivation & objectifs

D’abord, ce problème fondamental d’initialisation a été abordé dans le domaine des tèmes parallèles et répartis [6,14] Plus tard, l’initialisation dans le cas des réseaux radio aété discutée dans [4,11,12,13,17]

sys-1.4 Plan du document 5

Dans [17], V Ravelomanana a donné un algorithme quasi-optimal d’initialisation dans lesréseaux radio multi-sauts Cependant, il ne s’agit pas d’un protocole économe en énergie.Pourtant, nous allons nous inspirer de quelques idées importantes présentes dans l’algo-rithme d’initialisation quasi-optimimale décrit dans [17] pour construire notre protocole

Ainsi, en se concentrant plus particulièrement sur le problème d’initialisation dans les seaux de capteurs multi-sauts, nous proposons un nouvel algorithme d’initialisation économe

ré-en énergie Nous ferons une analyse du problème et nous démontrerons nos résultats dans

le chapitre4

1.4 Plan du document

La suite du document est structurée en 4 parties :

– Le chapitre 2 présente une revue de la littérature traitant des modèles des réseauxradio Nous avons deux modèles des réseaux radio : saut-simple (single-hop) et multi-sauts (multiple hop) Les modèles et leurs caractéristiques vont être abordés dans lasection2.1 Enfin, les résultats pour le problème d’initialisation dans les réseaux radioseront exposés dans la section “Etat de l’art”, section2.2

– Ensuite, dans la section 3.1du chapitre suivant, nous détaillerons les paramètres, leshypothèses et les conceptions importantes pour le modèle réseaux radio multi-sauts

Ce chapitre finit par la présentation de notre idée générale sur l’algorithme dans lasection3.2

– Le chapitre4 est construit en suivant la présentation des algorithmes et nos analysesdétaillées

– Enfin, le chapitre5conclura notre travail et énoncera des perspectives futures

Chapitre 2

Modèles

Ce chapitre a pour objectif de donner une vision générale sur différents modèles et mètres de réseaux de capteurs (réseaux radio) et des résultats de problème d’initialisation Ilcommence par un rappel sur les deux modèles : simple-saut (single-hop) et multi-sauts(multi-hops) Ensuite, nous analyserons les caractéristiques des modèles Après, nous présente-rons les derniers résultats obtenus dans ce domaine A la fin du chapitre, nous discuterons etchoisirons notre axe principal de recherche dans la section2.3

para-2.1 Modèle

2.1.1 Temps

Dans notre travail, nous considérons que le réseau de capteur estsynchrone Cette

hy-pothèse assez simple est largement acceptée dans la littérature [5,7,8,10,11,12,13] : letemps est divisé en des unités Chaque capteur a un système de temps qui fonctionne sur leprincipe d’existence d’une horloge globale Dans chaque itération ou unité de temps, chaquecapteur (ou nœud ) peut envoyer/recevoir des messages aux autres C’est le modèle dit syn-chrone

2.1.2 Capteur

Un capteur est un émetteur/récepteur et peut donc envoyer ou recevoir des données.Nous distinguons deux opérations : l’envoi et la réception de données de la part d’un cap-teurnœud [9] :

6

2.1 Modèle 7

– Envoi : Si un nœud effectue une opération d’envoi, tous ses voisins peuvent recevoir

son message dans la prochaine itération

– Réception : Un nœud peut recevoir un message qui était envoyé par seulement un de

ses voisins dans l’itération précédent

Traditionnelement, il y a deux types de capteur différent :

– Envoi et réception en même temps : le capteur est capable d’envoyer un message et

de recevoir des données d’autre capteur en même temps Le modèle est appelé modèle

à détection de collision forte (DC forte)

– Soit envoi ou soit réception : Dans une itération, le capteur agît soit comme un

émet-teur ou (exclusivement) soit comme un récepémet-teur C’est le modèle à détection de sion faible (DC faible)

colli-Ici, nous supposons que les capteurs sont soit en train d’envoyer ou soit en train de recevoir,dans une unité de temps

De plus, en fonctionnant sur la batterie limitée, chaque capteur a deux états possibles :– Endormi : Le senseur ne travaille pas et ne peut ni envoyer, ni recevoir des messages.

– Eveillé : Le senseur peut envoyer ou recevoir des messages.

Nous supposons que dans l’état “éveillé”, les opérations d’envoi et de réception de nées consomment également de l’énergie C’est pourquoi, pour calculer la consommationd’énergie de chaque nœud, nous devons tenir compte de son temps d’éveil

don-2.1.3 Collision

Dans une itération, un nœud u peut recevoir successivement un message, si et seulement

si, exactement un de ses voisins transmet dans la même itération Si plus de deux voisins dunœud u transmettent en même temps (simultanément), les messages se heurtent et u ne re-çoit rien ou seulement le bruit C’est à dire, le signal reçu n’est pas significatif Le phénomèneest appelé communémentcollision Par exemple, dans la figure2.1, le nœud au milieu étantappeler Binh reçoit rien quand deux de ses voisins A et C envoient en même temps

2.1 Modèle 8

FIG 2.1 – La collision dans la communication

Les réseaux radio sont classés en deux groupes : avec détection de collision (DC) ou sansdétection de collision(sans-DC) :

– Réseaux radio avec détection de collision : les nœudssont capables de distinguer le

message significatif du bruit

– Réseaux radio sans détection de collision : les nœudsne sont pas capables à

distin-guer le message du bruit

Si seulement un nœud transmet OK OK

Si plus de deux nœud transmettent Bruit Bruit

TAB 2.1 – Détection de collision

Ce tableau 2.1 présente les caractéristiques des deux modèles S’il y a seulement unnœud qui émet son signal, dans les deux modèles, cet envoi est réussi En revanche, quandaucune ou quand plus de deux nœuds transmettent, le modèle sans-DC ne peut pas distin-guer deux cas C’est pourquoi, dans ce modèle, la communication entre les nœuds est plusdifficile que le modèle DC Normalement, en réalité, les nœuds sont minuscules, elles n’ontpas de matériels spécifiques de détection de collisions

2.1.4 Mode de communication

De plus, dans les réseaux radio, il y a une autre taxonomie qui concerne la tion : le modèle à saut unique (single-hop) et celui multi-sauts (multihop)

FIG 2.2 – Le modèle single-saut

Les réseaux multi-sauts (multi-hops) sont des réseaux point à point Par ailleurs, une munication entre deux nœuds peuvent s’appuyer sur les nœuds intermédiaires[9] Dans cemodèle, le graphe sous-jacent n’est donc pas nécessairement complet (cf.2.3)

com-2.1.5 Taille du réseau

De plus, il y a encore un autre paramètre qui affecte la performance de l’algorithme dansdes problèmes comme l’initialisation, l’élection, etc C’est la taille de réseaux qui est lenombre de nœuds n Nous avons trois scénarii :

– le nombre de nœuds n est connu exactement : Tous les nœuds dans les réseaux

connaissentn exactement.

– le nombre de nœuds n est connu partiellement : les nœuds connaissent l’ordre de

grandeur de la taille du réseau considéré Les stations savent par exemple quen=O(N )

ó N est un paramètre connu

2.2 Etat de l’art 10

FIG 2.3 – Le modèle multi-sauts

Modèle 4-hops

– le nombre de nœudsn est totalement inconnu.

Evidemment, la complexité des problèmes considérés augmente du 1er cas au 3ème cas

Le 3ème cas est le plus difficile En général, on commence par une estimation de la taille duréseau

2.2 Etat de l’art

Le problème d’initialisation est fondamental dans la conception de protocoles pour lesréseaux et dans les systèmes multiprocesseurs [6] Une solution a été proposé la premièrefois dans le travail fondateur de Hayashi, Nakano et Olariu[11,12]

Dans [11], les auteurs ont présenté un protocole d’initialisation pour le modèle à sautunique avec la détection de collision Durant ce protocole, les n nœuds sont identifiés enO(n) unité de temps, avec une probabilité supérieure à 1 − 1

2 O(n) L’idée principale du cole est de diviser l’ensemble des stations en plusieurs parties Cette division est appliquée

proto-de manière récursive jusqu’à ce que les partitions soient composées d’un nœud unique

N◦de nœud N◦de chaînes Temps exécuté Temps d’éveil

n est connu 1 (single) O(n) O(log log (n))

n est estimé k (single) O(nk + log (n)2) O(log log (n))

TAB 2.2 – Initialisation dans les réseaux radio à saut unique sans détection de collision

Dans les réseaux radio multi-sauts, Ravelomanana [17] a présenté les deux premiersalgorithmes aléatoirisés d’initialisation qui fonctionnent en tempssous-linéaire : d’une com-

plexité de O √n log n
si la zone de déploiement est planaire et en O n1/3log n2/3
itérationsdans le cas tridimensionnel Son algorithme résout le problème d’initialisation et de Gossiping(communication tous-à-tous) dans le modèle le plus difficile, à savoir quand il n’y a pas dedétection de collision Pour éviter la collision, l’auteur affecte tous les nœuds situés à unedistance deux les uns des autres (2 − sauts) des couleurs (des codes) 2 à 2 différentes C’estpourquoi, quand un nœud u de couleur c(u) transmet, toutes les autres nœuds à distance 2 etqui sont colorés différemment, ne transmettent pas A chaque nœud est affecté une identitétemporaire différente En concevant le protocole GOSSIPING, les réseaux vont être ensuiteinitialisés en changeant les identités temporaires

2.3 Conclusion

Dans ce chapitre, nous avons présenté plusieurs modèles des réseaux radio : saut simple/ multi-sauts ; détection de collision / sans détection de collision De plus, nous avons ex-pliqué pourquoi la connaissance de la taille de réseaux affecte la complexité du problèmed’initialisation

Le problème qui nous intéresse est de concevoir un protocole distribué de faible mation énergétique pour le problème d’initialisation, dans le cas multi-sauts et de surcroît

consom-2.3 Conclusion 12

sans détection de collision En ré-utilisant un protocole de coloration [17], nous avons éviter

le problème de collision dans la communication

Chapitre 3

Conception & Idée

Dans ce chapitre, nous présentons la conception (section 3.1) du modèle de notre blème Dans cette section, en émettant des hypothèses, nous précisons le modèle de travailles paramètres du réseau de capteurs multi-sauts Ensuite, l’idée générale est présentée dans

pro-la section3.2 Pour une bonne compréhension, nous expliquons chaque étape de l’idée fin, nous allons formuler des commentaires dans la section3.3

consom-le temps d’exécution

De plus, dans l’état d’éveil, chaque capteur est soit en émission, soit en écoute dans uneitération C’est le modèle sans détection de collision faible (sans DC faible) La collision est unproblème essentiel dans le transfert des données dans les réseaux de télécommunications.Dans la section3.2, nous allons présenter l’idée pour résoudre ce problème

13

Par hypothèse, nous supposons que n nœuds sont distribués aléatoirement uniformémentsur une surface X de taille |X | En réalité, cette hypothèse est vraie comme lors d’un déploie-ment dans des situations extrêmes, par exemple, éparpillant des capteurs dans l’incendie deforêt.

De plus, dans plusieurs applications, les nœuds des réseaux peuvent se déplacer, etdonc la topologie des réseaux n’est pas stable Ces réseaux ne disposent pas de système

de guidage par satellite (Global Position System GPS) En conséquence, ce modèle a cune connaissance a priori de la topologie du réseau En d’autres termes, aucun capteur neconnaît sa position dans son réseau Pour cette raison, nous supposons que les nœuds neconnaissent aucune information sur la topologique des réseaux, exceptée la mesure |X | de

au-la surface X

3.1 Conception 15

FIG 3.2 – Distribuer aléatoirement uniformément des capteurs sur une surface

3.1.3 Hypothèse

– Taille du réseau : Supposant que la taille de réseaux est connue partiellement, n =

O(X) par tous les nœuds

– Rayon de transmission : En utilisant les résultats dans [17], nous remarquons que lerayon de transmission satisfait de chaque nœud est assigné une valeur

r =

r(1 + `) log n

πn |X| >> rconnex, ` est une constance et ` > 0.

rconnexest le rayon minimal pour avoir un graphe connexe avec la probabilité 1-o(1).– Degré de nœud : Si l’écart des nœuds voisins est au plus de r, les deux nœuds

peuvent communiquer entre eux Avec le rayon de transmission r, chaque nœud aenviron O(log n) voisins [17]

– Diamètre du graphe D : Définissant le diamètre d’un graphe est l’écart maximal entre

deux nœuds Nous présumons de D = Oqlog nn

[17]

– Nombre de sauts(hops) : Nombre de sauts 1 ≤ k ≤ D = Oqlog nn 

3.2 Idée générale 17

3.2 Idée générale

Pour réduire au maximum la consommation d’énergie et maximiser la vie des réseaux,

il faut diminuer le temps d’éveil de chacun nœud Notre philosophie : diviser pour régner.Divisant tous les nœuds en groupes (clusters) et initialiser localement Enfin, la phase finaleest l’initialisation globale

Dans cette section, nous présentons les phases principales pour construire notre rithme d’initialisation économe en énergie

algo-Tout d’abord, à chacun des nœuds est affecté une identité temporaire et est coloré tocole TEMPIDS ) dans la phase préparation Après, nous allons regrouper tous les nœuds

(pro-en groupe dans la phase regroupem(pro-ent Ensuite, à chaque nœud est affecté une id(pro-entité cale dans son cluster, quand l’étape d’initialisation locale est finie En utilisant les chemins decommunication entre des clusters dans la phase construction des chemins, tous les nœudspossèdent identités globales dans la phase finale

lo-3.2.1 Préparation :

Comme tous les nœuds du réseau radio sont indifférents, notre première tâche est ter une identité temporaire (TMPID) à chacun d’eux Avec l’hypothèse n connu pour chaquenœud, chacun d’eux peut choisir aléatoirement, indépendamment et de manière uniformeune identité temporaire grâce au protocole TEMPIDS

d’affec-D’autre part, le problème de collision peut arriver dans le réseau radio quand deux nœudsessayent de communiquer avec un voisin commun en même temps En appliquant le proto-cole ASSIGNCOLORdonné dans [17], nous affectons des couleurs (ou codes) aux nœuds duréseau ASSIGNCOLORest un algorithme 2-sauts(2-hops) de coloration Après son exécution,deux nœuds qui ont une distance de moins de 2-hops ont deux couleurs (codes) différentes.Puis, en utilisant cet algorithme, on permet à chaque nœud u de couleur c(u) d’envoyer

un signal quand le temps TIME ≡ 0 (mod c(u)) Grâce au protocole TIME, tous les nœudsconnaissent le temps global courant

3.2 Idée générale 19

3.2.2 Regroupement des stations

Le but de cette étape est d’exécuter un algorithme randomisé qui divise l’ensemble desnœuds en clusters (petits groupes)

Dans chaque groupe, il y a un nœud spécifique qui est choisit en appelant le chef degroupe (en anglais Cluster Head, nous le notons CH)

Ce processus de division est un pas essentiel de notre algorithme d’initialisation Aprèsl’exécution du protocole regroupement, chaque chef du cluster CH va initialiser son groupelocalement Et chacun cluster a une identité unique (que nous appelons GROUPID) qui estcelle de son chef CH

FIG 3.7 – Regroupement des clusters

3.2.3 Initialisation locale

Afin d’initialiser chaque groupe localement, nous utilisons le protocole GOSSIP L’idée dans[17] est très semblable Le protocole local d’initialisation est exécuté de manière distributif partous les nœuds dans tous les clusters Chaque nœud du réseau transmet son TMPID à tousles autres de son cluster En utilisant le protocole coloration ASSIGNCOLOR, nous refusons lacollision de transmission entre les nœuds Quand un nœud reçoit un message msg, il apposeson TMPID au msg et envoie ce nouveau message à tous ses voisins

Au final, tous les nœuds connaissent les TMPIDs de toutes les autres stations de leur