- I2R Page 1. - 2.2 Mécanismes de propagation du signal radio. - 4.2 Modélisation statistique de la puissance du signal. - 4.2.1 Collection de données sur la puissance du signal. - 4.3.1 Collection des données de bruit. - I2R Page 2 Tables des illustrations. - Figure 3 : Mécanismes de propagation du signal. - Figure 11 : Mesure des données. - Figure 12 : Interface pour envoyer ou recevoir des données. - I2R Page 3. - Par exemple, dans un environnement urbain où les bâtiments, les voitures, les arbres sont présents, il existe de nombreuses interférences de l'environnement qui peuvent affecter la portée de la communication et donc la connectivité des capteurs.. - Dans ce travail, nous développons d'abord un outil d'analyse de site, qui nous permet d'acquérir efficacement des données sur l'environnement physique - comme la qualité du signal radio et le phénomène à observer comme le bruit. - I2R Page 4. - I2R Page 5 Fusionopolis 1 qui est un centre emblématique de Singapore pour la recherche scientifique et technologique. - I2R effectue de la recherche et du développement dans l'informatique. - Comme les villes et les routes deviennent de plus en plus encombrées, des solutions urbaines sont tenus de fournir des informations en temps réel sur l'environnement pour aider les différentes agences gouvernementales à prendre des décisions éclairées afin de fournir un milieu de vie sécuritaire et propre pour les habitants de la ville . - Le programme S&S de A*STAR fait de la recherche en vue de fournir une plateforme générique pour que le réseau puisse être utilisé par différentes applications avec différents besoins en infrastructure, dans différents domaines.. - Cette équipe a une expertise dans différents types d'applications de détection, y compris la surveillance de bruit, de l’eau, de la qualité de l'air, de la surveillance de parking. - I2R Page 6 Equipe S&S, Avril 2014. - I2R Page 7 Si les nœuds sont placés trop près l'un de l'autre, les données recueillies par les nœuds seront fortement corrélées, et la zone de couverture sera faible. - En outre, l'observation de ces phénomènes doit résulter de l'analyse de données recueillies sur le terrain afin que les modèles statistiques soient aussi proches de la réalité que possible.. - Une bonne compréhension de la propagation radioélectrique est essentielle pour proposer un design approprié et des stratégies de déploiement du réseau sans fil. - Les caractéristiques de la propagation radio sont assez liées au site de déploiement et peuvent varier considérablement en fonction du terrain, de la fréquence d’envoie, des sources d’interférence, et d'autres facteurs. - Grâce à cet outil, nous avons mené plusieurs expériences pour recueillir des données sur l’environnement. - I2R Page 8 variation temporelle du phénomène physique d'intérêt.. - Au chapitre 4 suivant, nous discuterons des modèles statistiques que nous avons construits à partir des données recueillies, lors de différents scénarios de collecte. - Ceci est différent de la plage de détection, qui définit la zone que peut observer un nœud. - Tous ces travaux utilisant des motifs ont des performances différentes en fonction de la valeur de la plage de la communication ( rc ) et la plage de détection ( rs. - Une étude de la connectivité dans un réseau de capteurs effectué dans l’article. - I2R Page 9 [2. - Les distances entre les nœuds dépendent de la plage de communication et la plage de détection. - Ensuite, la méthode de la triangulation de Delaunay est utilisée pour placer des nœuds dans les zones restantes. - I2R Page 10 général un ensemble discret de points [5]. - I2R Page 11 celle des zones urbaines. - De plus, dans notre projet, les positions des nœuds peuvent avoir des caractéristiques différentes - en fonction du phénomène physique réelle et de la disponibilité de l'énergie solaire - qui ne sont pas connus à l'avance, comme c'est le cas dans [7]. - Puisque nous souhaitons collecter des données réelles, il est important de comprendre les différents mécanismes de propagation du signal. - La réflexion est le changement brusque de la direction de propagation d'une onde aux contacts de deux surfaces différentes. - I2R Page 12 Figure 3 : Mécanismes de propagation du signal. - I2R Page 13 Nous allons expliquer dans la première partie les différents outils matériels utilisés avant de détailler l’architecture logicielle dans la deuxième partie.. - Afin de recueillir des données sur la force du signal entre deux points quelconques, ou de recueillir des données de bruit dans un emplacement précis, nous pouvons utiliser l’outil SmartPloy qui est composé de différents éléments que sont un téléphone, un module xbee, une carte arduino, et un server.. - I2R Page 14 d) Un serveur en ligne. - I2R Page 15 téléphones eux aussi équipés de modules xbee, comme c’est visible dans la figure suivante. - Il peut aussi recevoir des données sur le phénomène physique comme la température, envoyé de la carte Arduino. - I2R Page 16. - I2R Page 17. - I2R Page 18 Figure 8 : Organigramme de chat. - I2R Page 19 Figure 9 : Capture des messages de chat. - Collecter des données. - Il est aussi possible de recevoir des paquets de données à partir d'un nœud Arduino qui collecte des données de bruit. - I2R Page 20 commencer l’expérience. - un message (2) leur informant de la liste des utilisateurs prêt à commencer la collecte de données. - I2R Page 21 La figure 11 suivante permet de voir le flot de données lors de la collecte. - il envoie des données à deux destinataires : le serveur et les autres téléphones. - En même temps que se déroule l’envoie, il écoute et reçoit des données soit des autres téléphones, soit de la carte Arduino, soit du serveur. - Si le paquet reçu provient d’une carte Arduino, les informations suivantes sont enregistrées dans un autre fichier texte : l’adresse source de l’émetteur, le temps d’arrivée, l’identifiant du nœud, le pourcentage du taux de chargement de la batterie, l’énergie mesuré dans chacune des dix fréquences, les coordonnées GPS.. - I2R Page 22 Figure 11 : Mesure des données. - I2R Page 23 Figure 12 : Interface pour envoyer ou recevoir des données. - I2R Page 24 le programme et commencer l’expérience.. - Pour l’affichage de la carte localisant les positions déjà visitées. - Donc à chaque fois que le serveur reçoit ce message composé de la latitude et de la longitude de l’utilisateur, il va sauvegarder. - Les flèches entre les différentes fonctionnalités symbolisent le fait qu’il est parfaitement possible de naviguer d’une fonctionnalité à l’autre de la façon la plus efficiente. - I2R Page 25 Figure 13 : Communication dans SmartPloy. - I2R Page 26 communications. - L'atténuation est la réduction de la puissance d'une onde électromagnétique qui se propage à travers l’espace. - La puissance du signal reçue dépend de la distance entre les deux antennes, du trajet (s) pris par le signal, de l'environnement (bâtiments et autres objets) autour de la trajectoire, de la hauteur et de l'emplacement des antennes.. - Comprendre les caractéristiques de la puissance du signal est crucial pour le déploiement car il fournit des lignes directrices concernant le placement des capteurs.. - Nous poursuivons en testant le modèle et faisons une analyse temporelle des données recueillies. - Dans la troisième partie de ce chapitre, nous décrivons les scénarios qui nous ont aidés à recueillir des données de bruit. - I2R Page 27. - I2R Page 28 tout obstacle entre émetteur et récepteur. - Théoriquement, la puissance tombe en proportion du carré de la distance. - Dans la pratique, elle tombe plus rapidement, généralement 3 ou 4 fois la puissance de la distance. - Le modèle précédant qui prédit la perte de la puissance du signal, peut être adapté comme suit, lorsque le signal se propage dans une zone urbaine.. - Pour ce faire, nous avons mené plusieurs expériences où nous avons recueilli des données réelles. - I2R Page 29 1. - Donc, nous concevons un scénario qui nous permet de recueillir des données dont nous avons besoin et nous essayons de voir si le modèle proposé est utilisable dans notre contexte.. - I2R Page 30 Figure 15 : Collection de données dans une zone sans obstacles. - Dans ce scénario, notre but est de recueillir des données réelles dans un environnement réel (le genre d'environnement où nous allons déployer les capteurs). - Comme nous l'avons dit, nous voulons voir le comportement de la force du signal en milieu urbain. - Un utilisateur reste sur le bord de la route (icône verte dans la figure suivante) et l'autre se déplace autour du tronçon de route. - I2R Page 31 Figure 16 : Collection de données autour d'une route. - Pour l’expérience que nous avons réalisé dans un espace ouvert, nous avons recueilli la puissance en réception du signal (RSSI), afin de voir si les données sont conformes (nous nous attendions à de obtenir des valeurs plus faibles de RSSI si la distance augmente). - I2R Page 32 Figure 17 : RSSI sur Distance, en zone sans obstacles. - Comme nous l'avons dit précédemment, nous avons recueilli des données le long d'une route et affichons cette figure montrant le RSSI sur la distance.. - I2R Page 33 Nous calculons la régression vers la moyenne. - La régression vers la moyenne est la méthode selon laquelle, si une variable est extrême sur sa première mesure, il aura tendance à être plus proche de la moyenne sur la seconde mesure, et, paradoxalement, si elle est extrême sur sa deuxième mesure, il aura tendance à avoir été proche de la moyenne sur le premier [12,13]. - I2R Page 34 Figure 20 : Comparaison avec la densité gaussienne. - I2R Page 35. - Ensuite nous essayerons de faire une analyse temporelle des données et voir comment on pourrait améliorer le déploiement du réseau de capteurs.. - 4.3.1 Collection des données de bruit Scenario 0. - I2R Page 36 Figure 21 : Analyse des fréquences. - I2R Page 37 Scenario 1. - Le but de cette expérience est de recueillir des données de bruit dans un environnement réel où nous allons déployer le réseau de capteurs. - I2R Page 38 partielle. - Le dernier histogramme de la même figure 24 nous montre les coefficients de variables corrélées.. - I2R Page 39 Par la même méthode décrit précédemment, nous avons déduit, pour la position de l'utilisateur 2, l'expression suivante. - I2R Page 40. - Le déploiement de réseaux de capteurs sans fil s’effectue, dans le cas des travaux dans la littérature que nous avons étudié, sans réelle politique d’optimisation. - Au cours de ce stage, nous avons développé une application qui permet de collecter des données de bruit et des données sur la puissance du signal qui ont servi à construire des modèles statistiques.. - 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