Classification des solutions de tolérance aux pannes dans les RCSF

Les protocoles tolérants aux pannes peuvent être vus de plusieurs angles différents. De ce fait, un ensemble de critères est défini pour les classifier. Nous citons, entre autre, des catégories de trois classifications distinctes

Dans cette classification, nous divisons l'ensemble des algorithmes en deux principales catégories. Si le traitement est effectué avant la panne ; on parle donc d'algorithmes préventifs sinon, les algorithmes sont dits curatifs.

• Algorithme préventif : implémente des techniques tolérantes aux pannes qui tentent de retarder ou éviter tout type d'erreur afin de garder le réseau fonctionnel le plus longtemps possible. La conservation d'énergie à titre d'exemple, permet de consommer moins d'énergie et évite donc une extinction prématurée de la batterie ce qui augmente la durée de vie des nSuds ;

• Algorithme curatif : utilise une approche optimiste, où le mécanisme de tolérance aux pannes implémenté n'est exécuté qu'après la détection de pannes. Pour cela, plusieurs algorithmes de recouvrement après pannes sont proposés dans la littérature, par exemple : le recouvrement du chemin de routage, l'élection d'un nouvel agrégateur...etc.

Cette classification traite les différents types de gestion des composants, soit au niveau du capteur individuellement ou bien sur tout le réseau. Nous distinguons trois catégories principales :

• Gestion de la batterie : cette catégorie est considérée comme une approche préventive, où les protocoles définissent une distribution uniforme pour la dissipation d'énergie entre les différents nSuds capteurs ; afin de mieux gérer la consommation d'énergie et augmenter ainsi la durée de vie de tout le réseau. En outre, le mécanisme de mise en veille est une technique de gestion de batterie. En effet, les protocoles déterminent des délais de mise en veille des nSuds capteurs inactifs pour une meilleure conservation d'énergie;

• Gestion de flux : cette catégorie regroupe les techniques qui définissent des protocoles de gestion de transfert des données (routage, sélection de canal de transmission...etc.). nous pouvons trouver des approches préventives ou curatives sur les différentes couches (réseau, liaison de données...etc.) telles que :

  • Routage multi-chemin : utilise un algorithme préventif pour déterminer plusieurs chemins depuis chaque capteur vers le nSud collecteur. Ceci garantit la présence de plus d'un chemin fiable pour la transmission et offre une reprise rapide du transfert en cas de panne sur le premier chemin sélectionné (choisir un des chemins qui restent);

  • Recouvrement de route : après détection de panne, une technique curative permet de créer un nouveau chemin qui soit le plus fiable pour retransmettre les données ;

  • Allocation de canal : cette solution, implémentée au niveau MAC, effectue une allocation du canal de transmission d'une manière à diminuer les interférences entre les nSuds voisins et éviter les collisions durant le transfert ;

  • Mobilité : certains protocoles proposent comme solution tolérante aux pannes la sélection d'un ensemble de nSuds mobiles chargés de se déplacer entre les capteurs et collecter les données captées. Ceci réduira l'énergie consommée au niveau de chaque capteur en éliminant sa tâche de transmission. Un nSud mobile est généralement doté d'une batterie plus importante que celle d'un nSud capteur.

• Gestion des données : les protocoles classés dans cette catégorie offrent une meilleure gestion de données et de leur traitement. Deux principales sous-catégories sont déterminées :

  • Agrégation : considérée comme approche préventive, l'opération d'agrégation effectue un traitement supplémentaire sur les données brutes captées depuis l'environnement. Un nSud agrégateur combine les données provenant de plusieurs nSuds en une information significative ; ce qui réduit considérablement la quantité de données transmises, demande moins d'énergie et augmente ainsi la durée de vie du réseau ;

    Clustering : une des importantes approches pour traiter la structure d'un réseau de capteurs est le clustering. Il permet la formation d'un backbone virtuel qui améliore l'utilisation des ressources rares telles que la bande passante et l'énergie. Par ailleurs, le clustering aide à réaliser du multiplexage entre différents clusters. En outre, il améliore les performances des algorithmes de routage. Plusieurs protocoles utilisent cette approche préventive (parfois considérée comme approche curative) qui sera détaillée plus tard.

Cette classification permet de répartir les protocoles sur les différentes couches de l'architecture des réseaux de capteurs . Ainsi, les algorithmes de routage sont au niveau réseau, les techniques de sélection de canal sur la couche MAC...etc.