Efficacité énergétique des réseaux sans fil

Auteurs :

Directeur de Collection : MELLOUK Abdelhamid

Langue : Français

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Date de parution :
Ouvrage 167 p. · 15.6x23.4 cm · Broché · 
ISBN : 9782746245334 EAN : 9782746245334
Hermes Science

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Au cours de la dernière décennie, les technologies et systèmes de communication sans fil, ainsi que le trafic réseau généré sur les infrastructures de réseau, ont connu une croissance et un développement sans précédent dans le monde entier.

Cet ouvrage présente des technologies de pointe éco-énergétiques, des designs et des mises en application en lien avec les réseaux de communication sans fil, tels que les réseaux de téléphonie mobile, les réseaux locaux sans fil (WLAN), les réseaux ad hoc sans fil (WAHN), y compris les réseaux ad hoc mobiles (MANET) et les réseaux de capteurs sans fil (WSN). Ces derniers sont en effet déployés dans le monde entier, afin de faciliter un accès sans fil haut-débit fiable et toujours disponible, n’importe où et n’importe quand pour satisfaire le nouveau paradigme de l’ « Internet des Objets » (IdO).

La croissance exponentielle et généralisée du Wi-Fi et l’impact d’applications gourmandes en bande passante sur la consommation d’énergie d’appareils compatibles Wi-Fi seront discutés, ainsi que la récupération d’énergie, qui pourrait être une solution avantageuse pour alimenter les WAHN en électricité.

Efficacité énergétique des réseaux sans fil se veut être un ouvrage de référence pour les chercheurs, les étudiants, les organismes de régulation et les éducateurs.

Avant-propos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Oswald JUMIRA et Sherali ZEADALLY

Chapitre 1. L’efficacité énergétique dans les réseaux de téléphonie sans fil. . . . . . . 15

1.1. Présentation des réseaux de communication sans fil . . . . 15

1.2. Méthodes de mesure de l’efficacité énergétique dans les systèmes de communication sans fil. . . . . . 19

1.3. L’efficacité énergétique des stations de base . . . . . . . . . 20

1.3.1. Amplificateurs de puissance éco-énergétiques . . . . . 23

1.3.2. Gestion coopérative et éco-sensible de la puissance des stations de base. . . . . . . . . 24

1.3.3. Utilisation des sources d’énergie renouvelable . . . . 26

1.3.4. Protocoles d’économie d’énergie . . . . . . . . . . . . . 27

1.3.5. Considérations architecturales à l’échelle du site . . . 28

1.4. Conception de réseaux de téléphonie sans fil éco-énergétiques. . . . . . . . . . 29

1.5. Gestion et réduction des interférences . . . . . . . . . . . . . 31

1.6. Technologies habilitantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

1.6.1. La communication éco-énergétique via radio cognitive. . . . . . 33

1.6.2. L’utilisation des relais coopératifs au profit d’une communication plus éco-énergétique. . . . . . 34

1.6.2.1. Mise en place d’une communication éco-énergétique via relais fixes. . . . . . . 35

1.6.2.2. Communication dans les réseaux de téléphonie sans fil via coopération inter-utilisateurs. . . . 36

Chapitre 2. L’efficacité énergétique dans les réseaux sans fil ad hoc. . . . . . . . . . 39

2.1. Présentation des réseaux sans fil ad hoc . . . . . . . . . . . . 39

2.2. Mesure de l’efficacité énergétique dans les réseaux sans fil ad hoc . . . . . . 40

2.3. Pertes d’énergie dans les réseaux sans fil ad hoc . . . . . . 43

2.4. L’efficacité énergétique dans les réseaux de capteurs sans fil. . . . . . . . . . 44

2.4.1. Solutions éco-énergétiques . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

2.4.1.1. Cycle de service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

2.4.1.2. Réduction de données . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

2.4.1.3. Réduction du dépassement de protocole . . . . . 53

2.4.1.4. Protocoles de routage éco-énergétiques . . . . . . 57

2.4.1.5. Contrôle de la topologie . . . . . . . . . . . . . . . 62

2.5. Les réseaux mobiles ad hoc (MANET) . . . . . . . . . . . . 63

2.5.1. L’efficacité énergétique dans les réseaux mobiles ad hoc. . . . . . . 64

Chapitre 3. L’efficacité énergétique dans les réseaux locaux sans fil. . . . . . . . 71

3.1. Présentation des réseaux locaux sans fil . . . . . . . . . . . . 71

3.2. Métriques de consommation d’énergie des réseaux locaux sans fil. . . . . . 75

3.3. L’efficacité énergétique dans les réseaux locaux sans fil. . . . . . . . . 75

3.3.1. Systèmes éco-énergétiques basés sur la couche physique. . . . . . 75

3.3.2. Systèmes éco-énergétiques basés sur la couche de contrôle d’accès au support

(Medium Access Control ou MAC) . . . . 77

3.3.3. Systèmes éco-énergétiques inter-couches . . . . . . . . 81

3.4. Stratégies éco-énergétiques dans IEEE 802.11n . . . . . . . 85

Chapitre 4. Le captage d’énergie dans les réseaux de capteurs sans fil . . . . . . . . 89

4.1. Le captage d’énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

4.1.1. Le concept de captage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

4.1.2. Modèle universel de captage d’énergie . . . . . . . . . 96

4.2. Techniques de captage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

4.2.1. Sources d’énergie mécanique . . . . . . . . . . . . . . . 99

4.2.1.1. Vibrations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

4.2.1.2. Sources mécaniques stables . . . . . . . . . . . . . 101

4.2.1.3. Sources mécaniques intermittentes . . . . . . . . . 101

4.2.2. Sources d’énergie thermique . . . . . . . . . . . . . . . . 102

4.2.3. Sources d’énergie de rayonnement . . . . . . . . . . . . 103

4.2.3.1. Solaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

4.2.3.2. Radiofréquence (RF) . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

4.2.4. Comparaison des sources de captage . . . . . . . . . . . 105

4.3. Dispositifs de stockage d’énergie captée . . . . . . . . . . . . 107

4.4. Gestion de la puissance pour les noeuds du réseau de capteurs sans fil. . . . . 109

4.4.1. Évaluation de la gestion de puissance pour les systèmes de captage d’énergie . . . . . . 111

4.5. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

Chapitre 5. Futurs défis et opportunités . . . . . . . . . . . . . . . 115

5.1. L’efficacité énergétique dans les réseaux de téléphonie sans fil. . . . . . 116

5.1.1. Détection de spectre à basse consommation d’énergie. . . . . . . . 116

5.1.2. Contrôle d’accès au support axé sur l’économie d’énergie et routage éco-énergétique . . . . . 117

5.1.3. Gestion éco-énergétique des ressources dans les réseaux de téléphonie sans fil hétérogènes. . . 118

5.1.4. Conception et optimisation inter-couches . . . . . . . . 119

5.1.5. Considérations énergétiques dans les déploiements pratiques de systèmes coopératifs et de radio cognitive . . . 120

5.2. L’efficacité énergétique dans les réseaux ad hoc . . . . . . 121

5.2.1. Techniques d’échantillonnage . . . . . . . . . . . . . . . 122

5.2.2. Protocoles de contrôle d’accès au support . . . . . . . 122

5.2.3. Routage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

5.2.4. Défis liés à la mobilité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124

5.2.5. Technologies de radio cognitive appliquées aux réseaux sans fil ad hoc. . . . . . . 125

5.3. L’efficacité énergétique dans les réseaux locaux sans fil. . . . . . . . 125

5.3.1. IEEE 802.11ac (Wi-Fi gigabit) . . . . . . . . . . . . . . 125

5.3.2. Réseaux locaux sans fil basés sur la technologie MIMO. . . . . 126

5.3.3. Super Wi-Fi (IEEE 802.22) . . . . . . . . . . . . . . . . 126

5.4. L’efficacité énergétique dans les réseaux de capteurs sans fil . . . . . 127

5.4.1. Défis de captage d’énergie en conditions difficiles. . . . . . . . . . . 127

5.4.2. Les capteurs d’énergie basés sur les radiations . . . . 129

5.4.3. Sources mécaniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130

5.4.4. Sources thermiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130

5.4.5. Le captage d’énergie pour les dispositifs de capteurs sans fil dans le domaine médical . . . 131

5.5. L’efficacité énergétique des technologies sans fil pour les pays en voie de développement . . . 132

Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

Liste des acronymes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157

Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165