Réseau de capteurs sans fil - Définition

Introduction

Schéma de principe

Un réseau de capteurs sans fil est un réseau ad hoc avec un grand nombre de nœuds qui sont des micro-capteurs capables de récolter et de transmettre des données environnementales d'une manière autonome. La position de ces nœuds n'est pas obligatoirement prédéterminée. Ils peuvent être aléatoirement dispersés dans une zone géographique, appelée « champ de captage » correspondant au terrain d'intérêt pour le phénomène capté.

En plus d'applications civiles, il existe des applications militaires aux réseaux de capteurs (détection d'intrusions, localisation de combattants, véhicules, armes, etc. sur un champ de bataille, sous l'eau, dans l'espace, dans le sol...)

Fonctionnement

Les données captées par les nœuds sont acheminées grâce à un routage multi-saut à un nœud considéré comme un "point de collecte", appelé nœud-puits (ou sink). Ce dernier peut être connecté à l'utilisateur du réseau (via Internet, un satellite ou un autre système). L'usager peut adresser des requêtes aux autres nœuds du réseau, précisant le type de données requises et récolter les données environnementales captées par le biais du nœud puits.

Les progrès conjoints de la microélectronique, microtechnique, des technologies de transmission sans fil et des applications logicielles ont permis de produire à coût raisonnable des micro-capteurs de quelques millimètres cubes de volume, susceptibles de fonctionner en réseaux. Il intègrent :

• une unité de captage chargée de capter des grandeurs physiques (chaleur, humidité, vibrations, rayonnement...) et de les transformer en grandeurs numériques,
• une unité de traitement informatique et de stockage de données et un module de transmission sans fil (wireless).

Ces micro-capteurs sont donc de véritables systèmes embarqués. Le déploiement de plusieurs d'entre eux, en vue de collecter et transmettre des données environnementales vers un ou plusieurs points de collecte, d'une manière autonome, forme un réseau de capteurs sans fil (Wireless Sensor Networks ou WSN pour les anglosaxons).

Enjeux

Pour le magazine Technology Review du MIT, le réseau de capteurs sans fil est l'une des dix nouvelles technologies qui bouleverseront le monde et notre manière de vivre et de travailler. Il répond à l'émergence ces dernières décennies, de l'offre et d'un besoin accru d'observation et de contrôler des phénomènes physiques et biologiques dans différents domaines :

• industriels, techniques et scientifique (monitoring de la température, la pression, l'hygrométrie, la luminosité...).
• écologie et environnement (surveillance des UV, de la radioactivité, de polluants tels que les HAP, les métaux lourds, ou de l'ozone ou du le NO₂ ou encore le CO₂ et d'autres gaz à effet de serre
• santé (suivi des malades, veille éco-épidémiologique et épidémiologique,
• sécurité,
• transports (automatisations diverses, prévention des accidents...),
• l'automatisation des bâtiments domotique,
• etc)

Historique

Jusque dans les années 1990, hormis pour quelques balises radio, pour acheminer les données d'un capteur au contrôleur central il fallait un câblage coûteux et encombrant.

De nouveaux réseaux de capteurs sont apparus dans les années 1990, notamment dans les domaines de l'environnement et de l'industrie, permis par les récents progrès du domaine des techniques sans-fil (wireless). Aujourd’hui, grâce aux récents progrès des techniques sans-fil, de nouveaux produits exploitant des réseaux de capteurs sans-fil sont employés pour récupérer ces données environnementales.