Toward Internet of Heterogeneous Things : Wireless communication maintenance and efficient data sharing among devices - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2017

Toward Internet of Heterogeneous Things : Wireless communication maintenance and efficient data sharing among devices

Vers l'Internet des objets hétérogènes: maintenance de la communication sans fil et partage efficace des données entre les dispositifs

Résumé

Internet of Things (IoT) technology begins to take an important place in our daily life and has already got a large success in several applications. Despite this success, most of IoT applications are based only on static actuation. However, adding an active role for actuators will be needed, in order to optimize the systems where they are present. To achieve this goal, in this thesis, we introduce a new concept called Internet of Heterogeneous Things (IoHT) which takes into account both static and dynamic actuation. The dynamic actuation is provided by a mobile robot or a mobile sensor. An IoHT device can be therefore static or equipped with motion capability. When a device has the capacity to move, we exploit the potential of controlled mobility by proposing efficient algorithms to maintain the global connectivity among IoHT devices. We show by simulation the efficiency of the proposed algorithms and their performance in terms of convergence time, connectivity, and traveled distance. Once the connectivity among devices is guaranteed, another major challenge that should be solved is the huge amount of data they generate and transmit. To tackle this problem, we propose a Bayesian Inference Approach (BIA) which allows avoiding the transmission of high correlated data. Belief Propagation algorithm, coupled with the Markov Random Field model, is used in this case to reconstruct the missing sensing data. According to different scenarios, our approach is evaluated based on the real data collected from sensors deployed on indoor and outdoor environments. The results show that our proposed approach reduces drastically the number of transmitted data and the energy consumption, while maintaining an acceptable level of inference error and information quality.
De nos jours, l’Internet des Objets (IdO) commence à prendre une place importante dans notre vie quotidienne. Il a obtenu un grand succès dans divers domaines d’application. Toutefois, malgré ce succès, la plupart des applications de l’IdO sont basées uniquement sur l’actionnement statique. Cependant, l’ajout d’un rôle actif pour les actionneurs sera nécessaire afin d’optimiser les systèmes où ils sont présents. Pour ce faire, dans cette thèse, nous introduisons un nouveau concept appelé Internet des Objets Hétérogènes (IdOH) qui prend en compte les actionnements statique et dynamique. L’actionnement dynamique est fourni par un robot mobile ou un capteur mobile. Les dispositifs constituant l’IdoH peuvent donc être statiques ou ont la capacité de se mouvoir. Dans ce dernier cas, nous exploitons le potentiel de la mobilité contrôlée en proposant des algorithmes efficaces pour maintenir la connectivité entre les dispositifs. Nous montrons par simulation l’efficacité des algorithmes proposés et leur performance en termes de temps de convergence, de connectivité et de distance parcourue. Une fois que la connectivité entre les dispositifs est garantie, un autre défi majeur qui devrait être résolu est l’énorme quantité de données qu’ils génèrent et transmettent. Pour faire face à ce problème, nous proposons une approche d’inférence bayésienne qui permet d’éviter la transmission des données fortement corrélées. L’algorithme de propagation de croyance, couplé au modèle de champ aléatoire de Markov, est utilisé dans ce cas pour inférer les données manquantes. Selon différents scénarios, notre approche est évaluée sur la base des données réelles recueillies à partir des capteurs déployés sur des environnements intérieurs et extérieurs. Les résultats montrent que notre approche réduit considérablement la quantité de données transmises et la consommation d’énergie, tout en maintenant un niveau acceptable d’erreur d’inférence et de qualité de l’information.
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Dates et versions

tel-01622920 , version 1 (24-10-2017)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01622920 , version 1

Citer

Cristanel Razafimandimby. Toward Internet of Heterogeneous Things : Wireless communication maintenance and efficient data sharing among devices. Networking and Internet Architecture [cs.NI]. Université Lille 1 - Sciences et Technologies, 2017. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01622920⟩

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