Academic literature on the topic 'Routage économe en énergie'

Un réseau de capteur sans fil est un ensemble de noeuds communicants, généralement miniatures et capables de fonctionner avec peu d'énergie. Certaines applications imposent à ces réseaux de capteurs sans fil d'être économes en énergie pour prolonger la durée de vie du réseau, d'autres nécessitent un comportement déterministe qui se traduit généralement par des délais de traversée du réseau bornés et/ou un taux de trames perdues inférieur à un seuil critique. Pour économiser significativement de l'énergie, une entité doit se mettre en mode sommeil. Durant cette période, elle sera inactive donc incapable de participer à l'ativité du réseau. L'usage de périodes de sommeil est un handicap pour l'aspect déterministe et pour le respect de contraintes temporelles. Le travail de cette thèse est centré sur les spécifications, le dévelopement et l'évaluation sous différentes formes d'une méthode d'accès au medium adaptée au déterminisme et aux exigences de qualité de service telles que l'absence de collisions et la garantie d'un délai borné de bout-en-bout, tout en conservant une faible consommation énergétique. La solution proposée repose sur la segmentation temporelle des activités, une synchronisation multi-sauts et une différentiation de services basée sur des stratégies de routage adaptées.

Les réseaux de capteurs visuels sans fil basés sur les réseaux maillés IEEE 802.11 sont des solutions efficaces et adaptées aux systèmes de vidéosurveillance pour surveiller les intrusions dans des zones sélectionnées. Les réseaux de capteurs visuels basés sur IEEE 802.11 offrent des transmissions vidéo à haut débit mais souffrent de problèmes d'inefficacité énergétique. De plus, la transmission vidéo dans les réseaux de capteurs visuels nécessite une qualité de service (QoS) stricte en termes de bande passante et de délai. En outre, il est difficile de réduire la consommation énergétique globale du réseau tout en garantissant une qualité de service garantie en termes de bande passante et de délai dans les réseaux de capteurs visuels sans fil à énergie limitée. La principale contribution de cette thèse est de fournir un réseau de vidéosurveillance économe en énergie sans compromettre l'exigence de qualité de service de la transmission vidéo. Premièrement, nous proposons une nouvelle architecture de réseau hybride IoT pour un système de vidéosurveillance qui détecte et suit un intrus dans la zone de surveillance. Le réseau IoT hybride intègre les réseaux de capteurs visuels multi-sauts basés sur IEEE 802.11 et le réseau LoRa pour fournir un système de vidéosurveillance autonome, économe en énergie et à haut débit. Tirant parti des caractéristiques du réseau LoRa, le réseau LoRa est utilisé comme un réseau toujours actif pour la détection et le suivi préliminaires des mouvements. De plus, le réseau LoRa décide également quels nœuds de capteurs visuels réveiller en fonction des informations de suivi. Le filtre de Kalman est étudié pour suivre la trajectoire de l'intrus à partir des mesures de bruit des capteurs de mouvement à faible puissance afin d'activer uniquement les nœuds de capteurs visuels le long de la trajectoire de l'intrus pour fournir une surveillance vidéo efficace. Nous avons montré par simulation que le filtre de Kalman estime et prédit la trajectoire de l'intrus avec une précision raisonnable. De plus, l'approche de réseau hybride IoT proposée réduit considérablement la consommation d'énergie par rapport à un réseau de capteurs visuels à un seul niveau de surveillance continue traditionnelle et toujours active. Ensuite, la contribution de cette thèse se concentre sur un mécanisme de routage sensible à l'énergie et QoS pour le réseau de capteurs visuels multi-sauts basé sur IEEE 802.11 du réseau hybride IoT. Nous proposons un algorithme de routage qui route un ensemble de flux vidéo vers la passerelle avec une QoS garantie en termes de bande passante et de délai tout en minimisant le nombre de nœuds capteurs visuels impliqués dans le routage. Cela maximise le nombre de nœuds pouvant être complètement désactivés pour optimiser la consommation énergétique globale du réseau sans compromettre les performances QoS. Le problème de routage proposé est formulé comme un programme linéaire entier (ILP) et résolu à l'aide d'un algorithme branch-and-bound. Grâce à la simulation informatique, les performances de l'approche proposée sont comparées aux algorithmes de routage de pointe existants dans la littérature. Les résultats montrent clairement que le mécanisme proposé permet d'économiser une quantité significative de la consommation d'énergie globale tout en garantissant la QoS en termes de bande passante et de délai<br>Wireless visual sensor networks based on IEEE 802.11 mesh networks are effective and suitable solutions for video surveillance systems in monitoring intrusions in selected areas. The IEEE 802.11-based visual sensor networks offer high bit rate video transmissions but suffer from energy inefficiency issues. Moreover, the video transmission in the visual sensor networks requires strict quality of service (QoS) in terms of bandwidth and delay. Also, it is challenging to decrease the overall energy consumption of the network while assuring guaranteed QoS in terms of bandwidth and delay in energy-constrained wireless visual sensor networks. The main contribution of this dissertation is to provide an energy-efficient video surveillance network without compromising the QoS requirement of video transmission. First, we propose a new hybrid IoT network architecture for a video surveillance system that detects and tracks an intruder in the monitoring area. The hybrid IoT network integrates the IEEE 802.11-based multi-hop visual Sensor Networks and LoRa network to provide an autonomous, energy-efficient, high-bitrate video surveillance system. Leveraging the LoRa network characteristics, the LoRa network is utilized as an always-active network for preliminary motion detection and tracking. Moreover, the LoRa network also decides which visual sensor nodes to wake up depending on the tracking information. The Kalman filter is investigated to track the intruder's trajectory from noise measurements of low-power motion sensors to activate only the visual sensor nodes along the intruder's trajectory to provide effective video vigilance. We showed through simulation that Kalman filter estimates and predicts intruder trajectory with reasonable accuracy. Moreover, the proposed hybrid IoT network approach reduces energy consumption significantly compared with a traditional, always active continuous monitoring single-tier visual sensor network. Next, the contribution of this dissertation focuses on an energy-aware and QoS routing mechanism for the IEEE 802.11-based multi-hop visual sensor network of the hybrid IoT network. We propose a routing algorithm that routes a set of video streams to the gateway with guaranteed QoS in terms of bandwidth and delay while minimizing the number of visual sensor nodes that are involved in routing. This maximizes the number of nodes that can be turned off completely to optimize the overall energy consumption of the network without compromising QoS performance. The proposed routing problem is formulated as an Integer Linear Program (ILP) and solved using the branch-and-bound algorithm. Through computer simulation, the performance of the proposed approach is compared with the existing state-of-the-art routing algorithms from the literature. The results clearly show that the proposed mechanism saves a significant amount of the overall energy consumption while guaranteeing QoS in terms of bandwidth and delay

"Cette thèse évalue les avantages que l'on peut attendre d'une bonne conduite thermique d'un bâtiment pendant la saison de chauffage. L'enjeu actuel et de diminuer les coûts d'exploitation, en francs, en jouant sur les apports gratuits extérieurs et la tarification variable de l'énergie, et de gagner en confort, en évitant les trop grandes oscillations des tempéra ures d'ambiance. L'étude porte sur des cas "monozone" et "monoénergie" et vise à minimiser la somme de la dépense énergétique et de l'inconfort. Le système thermique (bâtiment) est linéaire à l'état libre. Les commandes de ce système agissent sur la puissance délivrée par un chauffage à inertie faible, et sur un terme d'échange thermique entre le bâtiment et le milieu extérieur (volet). Le système "bâtiment à isolation variable + chauffage" est modélisé par une équation d'état de faible dimension. La première partie de ce travail traite du problème où la commande agit sur la puissance de chauffage seule. Il s'agit d'un problème linéaire-quadratique dégénéré avec contraintes sur la commande. L'intérêt essentiel de la commande optimale porte sur la qualité du confort. En cas d'occupation intermittente, et de tarification énergétique variable sur la journée, l'optimisation peut diminuer les coûts d'exploitation jusqu'à 25%. Dans la plupart des situations météorologiques réelles la gestion optimale du chauffage est sans anticipation sur les entrées météorologiques à venir et joue donc peu sur les capacités de stockage du bâtiment. La deuxième partie traite de l'optimisation avec la commande à deux dimensions (chauffage et isolation). Le problème à résoudre est non linéaire singulier, avec contraintes sur la commande. La solution est du type bang-bang pour les volets et ramène ainsi l'optimisation sur le chauffage à un cas linéaire-quadratique. Dans le cas d'une paroi à faible inertie, la gestion optimale d'un volet permet de bénéficier des apports extérieurs gratuits, pendant les mois de demi-saison, tout en réduisant les pertes nocturnes. Les murs thermiques (parois à forte inertie), eux, trouvent leur intérêt en hiver. "<br>This thesis evaluates the advantages of a good thermal control of a building during the heating season. The aims nowadays are: 1) to bring down running costs by taking advantage of both solar energy and off-peak energy rates ; 2)to improve comfort by preventing excessive temperature oscillations. "Simple-Zone" and "Simple Energy-Source” cases are studied with the view to minimizing energy costs and discomfort. When control free, the thermal system (the building) is of linear type, but here two kinds of controls are used: a low inertia heater delivering instant power, and a mobile insulation device (shutter); there-fore the thermal system (building + heater + shutter) is modelized by a nonlinear low dimension state equation. In the first part of this work, only the action of the low inertia heater is taken into account. Modelization in this case results in a degenerated linear-quadratic equation with control constraints, whose optimization leads to better quality comfort. With intermittent occupation and off-peak energy rates, running costs can be cut by up to 25 %. In most realistic meteorological situations, optimal heating management does not anticipate on future meteorological inputs and therefore makes little use of the heat storage capacity of the building. The second part of this wok deals with a two dimension optimal control problem (i. E. Heater and shutters), which is a singular non-linear one, with control constraints. The insulation component of the control is shown to be "bang-bang", thus reducing heating optimization to a linear-quadratic type problem. In the case of a low inertia wall, optimal management of shutters, allows trapping of solar energy during mead season, while reducing night energy lasses, whereas thermal walls (i. E. High inertia walls) are efficient even in winter

Ce travail montre la mise en œuvre d'une technique originale pour le chauffage rapide et bien contrôlé de catalyseurs sous forme de films minces déposés sur un structurant métallique. L'utilisation d'un système à induction électromagnétique adapté à un réacteur catalytique de type annulaire nous a permis d'étudier un certain nombre de matériaux catalytiques, déposés sur acier inoxydable, dans une perspective d'oxydation totale en CO2 et H2O de composés organiques volatiles (COV) présents dans l'air. La combustion de l'isopropanol et du toluène par l'oxygène de l'air a été étudiée en utilisant différents catalyseurs déposés sous forme de films minces: 1%Pt/Al2O3, 0,3%Pt/SnO2, 1%Pt/SnO2 et 1%Pt/YSZ. Les solides ont été préparés par imprégnation des oxydes correspondants par H2PtCl6 puis ont été déposés sur le support d'acier inoxydable par électrophorèse. Les principaux paramètres relatifs au mode de chauffage ont été étudiés de même que l'influence sur la conversion des COV de différents facteurs tels que la quantité de catalyseur, le pourcentage de platine ou la nature du support oxyde employé. Les informations fournies par ce système innovant ont également été comparées pour validation à celles obtenues à l'aide d'un système classique (microréacteur en quartz à lit traversé chauffé de manière conventionnelle) pour une réaction de référence qui est l'oxydation de CO en CO2. Le système décrit dans cette étude présente d'une part un intérêt pratique pour le traitement rapide de contaminations accidentelles de l'air ambiant, mais est aussi un très bon moyen d'obtenir des paramètres cinétiques fiables dans le domaine des catalyseurs en films minces utilisés dans de nombreux réacteurs structurés

Nous nous intéressons dans cette thèse à différents types de réseaux (optiques, sans-fil, pair-à-pair) ayant chacun leurs spécificités mais partageant des problématiques communes : assurer la meilleure qualité de services possible, garantir la stabilité du système, minimiser les ressources et donc le coût de fonctionnement. Tout d'abord, nous étudions le problème de la reconfiguration du routage dans les réseaux optiques consistant à rerouter les requêtes de connexion en minimisant les perturbations pour les utilisateurs. Puis, nous nous intéressons au problème de la détermination de routages efficaces en énergie dans les réseaux coeur. Pour ce faire, nous étudions le problème de trouver des routages minimisant le nombre d'équipements utilisés. Ensuite, nous nous intéressons aux algorithmes d'ordonnancement des liens dans les réseaux sans-fil en présence d'interférence. Enfin, nous considérons le problème de stockage de données dans les réseaux pair-à-pair. Nous étudions l'impact de différentes politiques de placement sur la durée de vie des données et nous déterminons un choix de placement optimal. Pour résoudre ces problèmes, nous utilisons les outils théoriques des mathématiques discrètes (graphes, configurations, optimisation combinatoire), d'algorithmique (complexité, algorithmique distribuée) et de probabilités.

Dans cette thèse, nous étudions plusieurs modèles de routage efficaces en énergie. Pour chaque modèle, nous présentons une formulation en programmation linéaire mixte permettant de trouver une solution exacte. En outre, comme il s’agit de problèmes NP-Difficiles, nous proposons des heuristiques efficaces pour des réseaux de grande taille. Dans la première partie de cette thèse, nous étudions une solution de routage efficace en énergie dans laquelle nous ajoutons la possibilité d’éliminer des redondances dans les paquets transmis sur le réseau. Nous montrons premièrement que l’ajout de l’élimination des redondances permet d’améliorer l’efficacité énergétique des réseaux en éteignant plus de liens. Ensuite, nous étendons le modèle afin qu’il prenne en compte un certain niveau d’incertitudes dans le volume de trafic et le taux de redondances. La deuxième partie de cette thèse est consacrée aux problèmes qui se posent lors du déploiement de tels protocoles dans les réseaux. Plus particulièrement, nous proposons de minimiser les changements entre deux configurations réseaux consécutives lorsque plusieurs matrices de trafic sont considérées. Le routage des demandes étant alors assuré avec le protocole de routage OSPF (Open Shortest Path First). Ensuite, nous abordons le problème de la limitation du nombre de règles de routage dans les routeurs en utilisant une technologie de type SDN (Software Defined Networks). Enfin, nous présentons en annexe des travaux complémentaires réalisés au cours de cette thèse concernant le routage multicast et le contrôle de congestion TCP<br>In this thesis, we study several models of energy-Aware routing. For each model, we present a linear programming formulation to find the exact solution. Moreover, since energy-Aware routing is NP-Hard problem, we also propose efficient heuristic algorithms for large scale networks. In the first part of this thesis, we deal with GreenRE - a new energy-Aware routing model with the support of redundancy elimination. We first present a deterministic model in which we show how to combine energy-Aware routing and redundancy elimination to improve energy efficiency for backbone networks. Then, we extend the model in order to take into account uncertainties in traffic volumes and redundancy rates. The second part of this thesis is devoted to the deployment issues of energy- aware routing in practice. In detail, to avoid service deterioration for end-Users, we limit changes of network configurations in multi-Period traffic matrices in Open Shortest Path First (OSPF) protocol. Next, we address the problem of limited rule space in OpenFlow switches when installing energy-Aware routing configurations. Finally, we present in the appendix other works developed during this thesis: multicast network protocol and TCP congestion control algorithm

Le travail présenté dans ce manuscrit fait partie du projet Grand Largue dont l'objectif est l'implantation de systèmes de propulsion bi-énergie sur des chalutiers et caboteurs. Le travail présenté dans ce mémoire consiste à établir un outil d'aide à la décision afin de déterminer la route la plus économique pour des navires à propulsion hybride. Le routage multi-critère du navire est effectué en utilisant un modèle de comportement du navire en fonction des conditions de navigation. Pour déterminer la consommation du navire sur une route, un modèle flou est construit et identifié en utilisant un processus automatisé. Les données utilisées pour l'identification ne proviennent que des instruments couramment disponibles à bord. Les systèmes d'inférence floue ont été utilisés pour leur propriété d'interpolateurs universels et la possible représentation linguistique de la connaissance acquise sur le comportement du navire. Le modèle de consommation identifié est intégré dans une boucle d'optimisation permettant d'effectuer un routage déterministe du navire. Cette méthode de routage est basée sur une discrétisation systématique de la zone de navigation. Un algorithme génétique ulti-objectif est utilisé afin de déterminer les routes qui minimisent la consommation de fuel avec un temps de parcours fixé ou minimal. Les résultats et bénéfices de la méthode de routage sont illustrés en utilisant un voyage Transatlantique. Les solutions optimales au sens de Pareto obtenues après l'optimisation multi-critère de la route permettent de proposer différentes compromis consommation/temps de parcours à travers un outil d'aide à la décision<br>The work has been carried out within the project Grand Large the aim of which is to introduce an automated system of sail adjustment especially for trawlers and coasters. In this study sail-assisted motor vessels weather routing is investigated to establish the most economical route by applying available information of the ship behavior regarding the encountered sea-conditions. To derive the vessel's fuel use on a route, a fuzzy logic model is constructed through an automated identification process. Only data collected from actual integrated bridge measurements systems is used. Fuzzy modeling is a framework providing a flexible and transparent athematical structure to describe the physical relationships in a vessel behavior. This consumption model is integrated into a determinist weather-routing optimization workflow based on a systematic meshing scheme of the sailing area. Pareto-optimization with a Multi-Objective Genetic Algorithm (MOGA) is used to maximize fuel economy in a limited or optimum time. The benefits of the developed decision helping tool in sail-assisted motor vessel routing are highlighted on a westbound north Transatlantic journey

Comme le firent Internet et les communications sans fil il y a de cela quelques décennies, l'avènement des réseaux de capteurs s'apprête à révolutionner notre mode de vie. Mais avant de voir ces réseaux atteindre un degré de démocratisation identique à celui des téléphones portables par exemple, un certain nombre de problématiques doit être résolu. Aux contraintes traditionnelles des réseaux ad hoc s'ajoutent les limites très strictes liées aux caractéristiques matérielles des capteurs telles que la puissance de calcul, la mémoire et surtout l'alimentation en énergie, rendant les algorithmes existants inadaptés. Cette thèse aborde deux problématiques : celle de la localisation et celle du routage. Concernant la localisation, une famille de trois méthodes est proposée pour estimer les positions des capteurs en y associant des bornes d'erreur, à partir de localisations exactes connues pour certains d'entre eux et en fonction de leurs capacités de mesures. Cette famille est ensuite étendue aux réseaux de capteurs mobiles. Vient alors le problème du routage permettant l'acheminement d'un message d'un capteur vers une station de base lorsqu'il détecte un événement. Les stratégies de routage dit géographique s'appuient sur les positions des capteurs qui sont considérées comme exactes. Or, dans la pratique, ces positions sont rarement précises. Cette thèse propose deux algorithmes de routage destinés respectivement aux réseaux de capteurs statiques et mobiles en considérant des positions estimées, rendant ainsi ces méthodes compatibles avec les algorithmes de localisation.

La résolution du problème des vides dans le routage géographique dédié aux réseaux de capteurs sans fil (RCS), rencontrés lors de la remontée des informations vers les nœuds collecteurs à partir des nœuds du réseau, constitue un verrou technologique qui reste un problème ouvert encore aujourd'hui. Cette thèse, contrairement aux méthodes traditionnelles, propose une nouvelle approche pour la prise en charge de ces vides tout en optimisant l'efficacité énergétique des nœuds déployés dans un RCS faisant ainsi du routage proposé une solution adéquate pour l'acheminement des informations en temps réel. Celui-ci se base sur l'information géographique concernant le nœud courant, les vides voisins et le nœud destinataire du paquet. Notre proposition agit aussi sur des mécanismes assurant la découverte, l'annonce et la maintenance des vides d'un RCS. Le premier protocole proposé, appelé VT-SPEED, est construit sur la base d'une fonction évolutive intégrant un mécanisme d'évitement adaptatif des vides et considérant simultanément la charge des nœuds candidats au routage et leur information géographique de localisation. Afin d'optimiser l'efficacité énergétique de VT-SPEED, notre proposition inclut par ailleurs de nouvelles routines sur la base de fonctions paramétriques pour la prise en compte de l'énergie dans le routage : (a) suppression des paquets retardés sur la base de leur échéance et (b) équilibrage de charge dans le choix des sauts des paquets. Les résultats enregistrés par le protocole résultant, appelé VE-SPEED, montrent que l'approche proposée prend en compte les flux de type temps-réel, possède une grande tolérance aux vides, conserve mieux l'énergie des nœuds de bordure, assure un meilleur équilibrage de charge, et consomme de manière optimisée l'énergie des nœuds capteurs