WO2009071783A1 - Determination des coordonnees d'un noeud dans un reseau de noeuds - Google Patents

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WO2009071783A1
WO2009071783A1 PCT/FR2008/052063 FR2008052063W WO2009071783A1 WO 2009071783 A1 WO2009071783 A1 WO 2009071783A1 FR 2008052063 W FR2008052063 W FR 2008052063W WO 2009071783 A1 WO2009071783 A1 WO 2009071783A1
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WO
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node
nodes
coordinates
network
current node
Prior art date
Application number
PCT/FR2008/052063
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Inventor
Thomas Watteyne
Michaël DOHLER
Isabelle Auge-Blum
Stéphane UBEDA
Original Assignee
France Telecom
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    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
    • H04W40/04—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing based on wireless node resources
    • H04W40/10—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing based on wireless node resources based on available power or energy
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H04L45/12—Shortest path evaluation
    • H04L45/122—Shortest path evaluation by minimising distances, e.g. by selecting a route with minimum of number of hops
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    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
    • H04W40/20—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing based on geographic position or location

Definitions

  • the present invention is in the field of wireless sensor networks (WSN).
  • WSN wireless sensor networks
  • a wireless sensor network is composed of a large number (up to several tens of thousands) of sensors or nodes of reduced size. These nodes are randomly positioned in a geographic area of observation. The function of a node is to collect and transmit data relative to a phenomenon that one wishes to study in the area of observation considered.
  • the data thus collected at a source node are integrated in a message.
  • This message is transmitted to a destination node or well node (for sink node in English) through the use of a routing protocol in the node network.
  • a routing protocol is used to find a succession of nodes to reach to transmit a message from a source node to a well node, consuming as little energy as possible.
  • the succession of nodes constitutes a path and the passage from one node to another is done by jump. This is called a multi-hop path.
  • the oldest routing techniques rely on the creation of an organized structure between the different nodes constituting the network, such as the clustering of nodes in clusters. Then, a hierarchical routing protocol is applied to the structure.
  • some techniques propose geographic routing protocols for which the location of a node is deduced from the position of a set of “anchor” nodes (for anchor nodes in English). Only “anchor” nodes, whose number is limited, need to know their location perfectly.
  • a disadvantage of these techniques is that several nodes may have the same coordinates.
  • the paths found by the geographic routing protocols used are long, which represents another drawback.
  • Techniques using relative coordinates of a node with respect to a set of "anchor" nodes also require an initialization phase to measure the distance between a node and the different "anchor" nodes.
  • Such a phase consumes time and energy.
  • nodes appear or disappear in the network the representation of it evolves and an update is necessary.
  • the present invention relates, in a first aspect, to a method of determining the coordinates of a current node in a node network in which a message is transmitted from the current node to a next node, which comprises steps of:
  • the nodes having virtual coordinates, initialized randomly, these are independent of the geographical location of the nodes in the network.
  • the initialization phase is not expensive to perform since it is no longer necessary to know perfectly the geographical location of the nodes.
  • the method according to the invention further comprises steps of:
  • the updating of the virtual coordinates of the current node is effected by assigning them the average of the respective virtual coordinates of the neighboring nodes.
  • the configuration of the network can evolve easily and this evolution is taken into account by the method of determining the virtual coordinates of a node of the invention.
  • new nodes may appear and some nodes in the network may disappear throughout the life of the network.
  • These appearances and disappearances are taken into account when updating the virtual coordinates of a node, according to the virtual coordinates of the neighboring nodes.
  • the update of the virtual coordinates makes it possible to determine paths having a very small number of jumps. The small number of hops results in a reduced energy expenditure when transmitting a message from a source node to a well node along a path and therefore by extending the lifetime of the network.
  • the method according to the invention comprises an optional step of updating the virtual coordinates of at least one neighbor node of the current node when the virtual distance between the at least one neighboring node and the current node is less than one. given threshold.
  • the updating of the virtual coordinates of the neighboring nodes when the distance with the current node falls below a certain threshold, makes it possible to more quickly determine paths having a very small number of jumps.
  • the invention also relates to a device for determining the coordinates of a current node in a network of nodes in which a message is transmitted from the current node to a following node, comprising:
  • the invention also relates to a communicating object adapted to receive a device above.
  • the invention also relates to a computer program product comprising program instructions for executing the method of determining the coordinates of a current node in a node network, in which a message is transmitted from the current node to a node. following, as described above.
  • FIG. 1 represents an example of a network of nodes
  • FIG. 2 represents the method according to the invention
  • FIG. 3 represents a device able to implement the method of FIG. 2,
  • FIG. 4 represents the results of an implementation test of the method of FIG. 2.
  • the invention is described below for a particular embodiment in which a message is transmitted, through a network of nodes, from a source node to a destination or sink node.
  • the transmission of the message from the source node to the sink node is made by successive jumps from one node to another. At each jump, the message is transmitted from a current node to a next node.
  • Figure 1 shows an example of a network of nodes.
  • These nodes which can, for example, be sensors, are distributed in an observation zone Z.
  • the node network of FIG. 1 comprises a source node S, a well node P and a set of nodes M, N, V, W, X, Y.
  • V represents a current node, that is to say a node in possession of a message to be transmitted.
  • FIG. 2 represents the method according to the invention for determining the coordinates of a node in a network of nodes. This method comprises a step 21 for initializing the coordinates of each of the nodes of the network.
  • the observation area is considered to be a two-dimensional space.
  • the coordinates of the nodes of the network are then represented by a two-dimensional vector of the type (I, J), where I and J are reals defined randomly between 0 and a maximum positive value DimMax, also defined randomly.
  • All the nodes of the network know a priori the same maximum value DimMax.
  • each of the nodes N of the coordinate network (N 1 , N 2 ) randomly selects each of its coordinates N 1 and N 2 between 0 and DimMax.
  • the well node P has for coordinates (P 1 , P 2 ).
  • the coordinates (P 1 , P 2 ) are arbitrarily defined, for example (0,0). All the nodes of the network know and use the same coordinates (P 1 , P 2 ) for the well.
  • the initial coordinates of the nodes of the network thus defined are virtual, random and independent of the geographical position of these different nodes in the observation space.
  • d (M, N) V ( M i "Ni) 2 + (M 2 -N 2 ) 2
  • Each node chooses each of its two virtual coordinates being chosen randomly between 0 and DimMax when it is switched on (or switched on) in the network
  • the virtual distance being calculated from these virtual coordinates, two neighboring nodes are not necessarily separated by a low virtual distance.
  • step 22 is a step of identifying neighboring nodes of the current node.
  • the current node V of virtual coordinates (V 1 , V 2 ) is the node in possession of the message and which must transmit it to one of its neighbors.
  • the next node designates the neighbor node of the current destination node of the message.
  • Two nodes are said to be neighbors when they can communicate directly together.
  • the identification of the neighboring nodes of the current node V is done using the routing protocol used in the considered node network, such as for example a geographical routing protocol.
  • the routing protocol is used to find a succession of nodes to reach to transmit the message from the source node to the well node, from the position of these nodes, defined by their coordinates.
  • the routing protocol includes the creation of a table of neighborhood for each node of the network, the list of its neighbors and their coordinates.
  • the identification of neighboring nodes of the current node is therefore done directly from the neighborhood table.
  • step 23 is a step of recovery by the current node of the virtual coordinates of its neighboring nodes.
  • This information is obtained from the neighborhood table created by the routing protocol.
  • the current node V of virtual coordinates (V 1 , V 2 ) knows that it has three neighbors W, X, Y and that their virtual coordinates respective, obtained from the neighborhood table, are (W 1 , W 2 ), (X 1 , X 2 ), (Y 1 , Y 2 ).
  • step 24 is a step of updating the virtual coordinates of the current node.
  • the current node After identifying its neighbor nodes and retrieving their virtual coordinates, the current node updates its virtual coordinates.
  • the coordinates of the centroid, for each of the two dimensions of the observation space correspond to the average of the virtual coordinates of the neighboring nodes for each of the two respective dimensions.
  • V 2 (W 2 + X 2 + Y 2 ) / 3
  • the current node When at the end of step 24, the current node has updated its virtual coordinates, it sends the message to the next node using the routing protocol.
  • the message In addition to the data to be transmitted to the sink node, the message also includes, in a part of a header of this message, the updated virtual coordinates of the current node.
  • the current nodes as well as some of their neighboring nodes as described below, update their virtual coordinates at each hop on the multi-hop path separating the source node from the sink node for all sent messages. throughout the life of the network of nodes considered.
  • the step 25 shown in FIG. 2 is an optional step of updating the virtual coordinates of one or more neighboring nodes of the current node.
  • the neighboring nodes of the current node check how far away they are from the current node. If the virtual distance between the current node and a neighboring node is less than a MinVirtuel threshold, then this neighboring node varies its virtual coordinates by moving virtually on the half-line connecting the current node to this neighboring node so that the distance between these two nodes becomes equal to the MinVirtuel threshold.
  • the MinVirtuel value is positive and arbitrarily defined.
  • the node X which is at a distance d (X, V) from the current node V below MinVirtuel, will modify its virtual coordinates. This modification corresponds to a virtual displacement on the axis V, X, represented by an arrow in FIG. At the end of this displacement, the distance d (X, V) between the node X and the current node V is then equal to MinVirtuel.
  • This step contributes to a faster determination of multi-hop paths having a very low hop count.
  • FIG. 3 illustrates a device 30 able to implement the method for determining the coordinates of a node in a node network according to the invention.
  • This device comprises a virtual coordinate initialization module 31 for each node of the network.
  • the initialization module 31 randomly selects each of the virtual coordinates of the nodes of the network.
  • the device 30 comprises a module 32 for identifying neighboring nodes of a current node.
  • the module 32 identifies the neighboring nodes of a current node from the neighborhood table created by the routing protocol as described in step 22.
  • the device 30 comprises a module 33 for the recovery by the current node of the virtual coordinates of the neighboring nodes.
  • the virtual coordinates of the neighboring nodes of the current node are obtained from the neighborhood table created by the routing protocol.
  • the device 30 also includes a module 34 for updating the virtual coordinates of the current node.
  • the module 34 updates the virtual coordinates of the current node by assigning them the average of the respective virtual coordinates of the neighboring nodes.
  • the device 30 further comprises a module 35 for updating the virtual coordinates of one or more neighboring nodes of the current node as described previously in step 25.
  • the modules 31 to 35 may be software modules forming a computer program.
  • the invention therefore also relates to a computer program for a device for determining the coordinates of a node in a network of nodes comprising software instructions for the device to execute the previously described method.
  • the software module can be stored in or transmitted by a data carrier. This may be a hardware storage medium, for example a CD-ROM, a magnetic diskette or a hard disk, or a transmissible medium such as an electrical signal, optical or radio.
  • the device 30 for determining the coordinates of a node in a network of nodes can be integrated in a communicating object capable of capturing information about its environment to transmit them, for example by radio communication, to another communicating object of the network.
  • the method according to the invention can be used in home automation applications, such as for intrusion detection or fire detection.
  • the nodes of the network then correspond to sensors placed in different places of a dwelling.
  • Another application of the method according to the invention is the detection of forest fires.
  • Smoke or heat sensors are scattered in a forest, for example from a helicopter.
  • the data collected by these sensors is transmitted to a fire monitoring center.
  • FIG. 4 represents the results of an implementation test of the method according to the invention.
  • the value of DimMax corresponding to the maximum value of the coordinates N 1 and N 2 of a node N, has been set arbitrarily equal to 1000.
  • the graph G represents the set of nodes of the network.
  • the points correspond to the nodes positioned at their real coordinates.
  • the neighboring nodes are connected in pairs by a line segment represented by a solid line on the graph G.
  • the two series of graphs G1 1 to G14 and G21 to G24 of Figure 4 illustrate the evolution over time of the virtual coordinates, for two different values of MinVirtuel.
  • the series of graphs G1 1 to G14 For the series of graphs G1 1 to G14,
  • MinVirtuel was chosen arbitrarily equal to 50.
  • MinVirtuel was chosen arbitrarily equal to 100.
  • graphs G1 1 and G21 the virtual coordinates of the nodes of the network are initialized randomly.
  • the graphs G12 to G14 and G22 to G24 illustrate the evolution of these virtual coordinates as the messages cross the network of nodes. The tests and the measurements carried out make it possible to highlight a phenomenon of alignment of the nodes. Nodes furthest from the well in real coordinates are also in virtual coordinates.
  • This alignment phenomenon represents an important advantage of the invention. Indeed, it is this phenomenon that allows the routing protocol, for example a geographical routing protocol, using the virtual coordinates of the nodes according to the invention, to determine paths with a very small number of jumps.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

L'invention concerne un procédé de détermination des coordonnées d'un nœud courant dans un réseau de nœuds dans lequel un message est transmis du nœud courant à un nœud suivant, comportant des étapes de: initialisation aléatoire de coordonnées virtuelles pour chacun des nœuds du réseau; mise à jour des coordonnées virtuelles du nœud courant à chaque transmission d'un message au nœud suivant.

Description

Détermination des coordonnées d'un nœud dans un réseau de nœuds
La présente invention se situe dans le domaine des réseaux de capteurs sans fil (WSN pour Wireless Sensor Network en anglais).
Un réseau de capteurs sans fil est composé d'un grand nombre (jusqu'à plusieurs dizaines de milliers) de capteurs ou nœuds de taille réduite. Ces nœuds sont positionnés aléatoirement dans une zone géographique d'observation. La fonction d'un nœud est de collecter et de transmettre des données relativement à un phénomène que l'on souhaite étudier dans la zone d'observation considérée.
Les données ainsi collectées au niveau d'un nœud source sont intégrées dans un message. Ce message est transmis à un nœud destination ou encore nœud puits (pour sink node en anglais) grâce à l'utilisation d'un protocole de routage dans le réseau de nœuds.
Un protocole de routage sert à trouver une succession de nœuds à atteindre pour transmettre un message d'un nœud source à un nœud puits, en consommant le moins d'énergie possible. La succession de nœuds constitue un chemin et le passage d'un nœud à un autre se fait par saut. On parle alors de chemin multi-sauts.
Les techniques de routage les plus anciennes reposent sur la création d'une structure organisée entre les différents nœuds constitutifs du réseau, comme par exemple le regroupement de nœuds en grappes (pour clusters en anglais). Ensuite, un protocole de routage hiérarchique est appliqué à la structure.
Ces techniques nécessitent une détection régulière par les nœuds des changements au sein de la structure, ce qui consomme beaucoup d'énergie.
D'autres techniques proposent des protocoles de routage géographique. L'utilisation d'un tel protocole implique que chaque nœud connaisse parfaitement sa localisation. Pour des réseaux comportant peu de nœuds, ceci peut être réalisé en plaçant les nœuds en des points préalablement connus et en programmant manuellement leur localisation. Pour des réseaux de plus grande ampleur, les nœuds peuvent être équipés d'un système de géolocalisation par satellite (GPS pour Global Positioning System en anglais).
Quelle que soit la taille du réseau, il n'est pas facile de connaître parfaitement la localisation d'un nœud et la mise en œuvre d'un tel protocole est coûteuse.
Pour résoudre cette difficulté, certaines techniques proposent des protocoles de routage géographique pour lesquels la localisation d'un nœud se déduit de la position d'un ensemble de nœuds "ancres" (pour anchor nodes en anglais). Seuls les nœuds "ancres", dont le nombre est limité, ont besoin de connaître parfaitement leur localisation.
Comme il n'en demeure pas moins difficile de connaître parfaitement la localisation d'un nœud "ancre", les techniques de routage les plus récentes proposent d'utiliser des coordonnées relatives d'un nœud par rapport à ces nœuds "ancre", ceux-ci ne connaissant pas aussi eux-mêmes leurs coordonnées réelles.
De telles techniques sont exposées dans l'article de Q. Cao et de T. Abdelzaher, intitulé "A scalable logical coordinates framework for routing in wireless sensor networks", dans 25th IEEE International Real-Time Systems Symposium (RTSS), IEEE, 2004 et dans l'article de R. Fonseca et al., intitulé "Beacon vector routing: Scalable point-to-point routing in wireless sensornets", dans Networked Systems Design & Implementation (NSDI), 2005. Dans ces deux articles, les coordonnées relatives d'un nœud sont définies comme un vecteur de nombre de sauts nécessaires pour atteindre chacun des nœuds "ancres".
Un inconvénient de ces techniques est que plusieurs nœuds peuvent avoir les mêmes coordonnées. De plus, les chemins trouvés par les protocoles de routage géographique utilisés sont longs, ce qui représente un autre inconvénient. Les techniques utilisant des coordonnées relatives d'un nœud par rapport à un ensemble de nœuds "ancres" nécessitent également une phase d'initialisation pour mesurer la distance entre un nœud et les différents nœuds "ancres". Or, une telle phase consomme du temps et de l'énergie. De plus, comme des nœuds apparaissent ou disparaissent dans le réseau, la représentation de celui-ci évolue et une mise à jour est nécessaire.
Il existe donc un réel besoin de disposer d'une méthode de détermination des coordonnées d'un nœud dans un réseau qui ne présente pas les inconvénients précités des techniques connues.
Ainsi, la présente invention concerne, selon un premier aspect, un procédé de détermination des coordonnées d'un nœud courant dans un réseau de nœuds dans lequel un message est transmis du nœud courant à un nœud suivant, qui comporte des étapes de :
- initialisation aléatoire de coordonnées virtuelles pour chacun des nœuds du réseau,
- mise à jour des coordonnées virtuelles du nœud courant à chaque transmission d'un message au nœud suivant. La détermination des coordonnées des nœuds d'un réseau selon l'invention s'affranchit de l'identification de nœuds "ancres" et de la connaissance de leurs coordonnées des techniques connues.
Les nœuds ayant des coordonnées virtuelles, initialisées aléatoirement, celles-ci sont indépendantes de la localisation géographique des nœuds dans le réseau. La phase d'initialisation n'est pas coûteuse à réaliser puisqu'il n'est plus nécessaire de connaître parfaitement la localisation géographique des nœuds.
Comme la mise à jour des coordonnées virtuelles d'un nœud courant ne se fait que lorsque celui-ci transmet un message, cette mise à jour ne requiert aucun moyen supplémentaire (en particulier, aucune communication) par rapport à ceux mis en œuvre par le protocole de routage. De plus, il n'est pas nécessaire de mettre à jour les coordonnées virtuelles des nœuds courants lorsqu'aucun message ne circule. Cette technique permet donc d'économiser de l'énergie.
Selon une caractéristique préférée, le procédé selon l'invention comporte, en outre, des étapes de :
- identification de nœuds voisins du nœud courant,
- récupération des coordonnées virtuelles des nœuds voisins par le nœud courant.
Selon une caractéristique préférée, la mise à jour des coordonnées virtuelles du nœud courant s'effectue en leur affectant la moyenne des coordonnées virtuelles respectives des nœuds voisins.
La configuration du réseau peut évoluer facilement et cette évolution est prise en compte par le procédé de détermination des coordonnées virtuelles d'un nœud de l'invention. En particulier, de nouveaux nœuds peuvent apparaître et certains nœuds du réseau peuvent disparaître tout au long de la vie du réseau. Ces apparitions et disparitions sont prises en compte lors de la mise à jour des coordonnées virtuelles d'un nœud, en fonction des coordonnées virtuelles des nœuds voisins. Par ailleurs, la mise à jour des coordonnées virtuelles permet de déterminer des chemins ayant un nombre de sauts très faible. Le faible nombre de sauts se traduit par une dépense en énergie réduite lors de la transmission d'un message d'un nœud source à un nœud puits le long d'un chemin et donc par un allongement de la durée de vie du réseau. Selon une caractéristique préférée, le procédé selon l'invention comporte une étape facultative de mise à jour des coordonnées virtuelles d'au moins un nœud voisin du nœud courant lorsque la distance virtuelle entre le au moins nœud voisin et le nœud courant est inférieure à un seuil donné.
Ainsi, l'actualisation des coordonnées virtuelles des nœuds voisins, lorsque la distance avec le nœud courant tombe en dessous d'un certain seuil, permet de déterminer plus rapidement des chemins ayant un nombre de sauts très faible.
L'invention concerne aussi un dispositif de détermination des coordonnées d'un nœud courant dans un réseau de nœuds dans lequel un message est transmis du nœud courant à un nœud suivant, comportant :
- un module d'initialisation aléatoire de coordonnées virtuelles pour chacun des nœuds du réseau,
- un module de mise à jour des coordonnées virtuelles du nœud courant à chaque transmission d'un message au nœud suivant. L'invention concerne également un objet communicant apte à recevoir un dispositif ci-dessus.
L'invention porte aussi sur un produit programme d'ordinateur comportant des instructions de programme pour l'exécution du procédé de détermination des coordonnées d'un nœud courant dans un réseau de nœuds, dans lequel un message est transmis du nœud courant à un nœud suivant, tel que décrit ci-dessus.
L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit d'un mode particulier de réalisation du procédé, selon l'invention, de détermination des coordonnées d'un nœud dans un réseau de nœuds en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 représente un exemple d'un réseau de nœuds,
- la figure 2 représente le procédé selon l'invention,
- la figure 3 représente un dispositif apte à mettre en œuvre le procédé de la figure 2,
- la figure 4 représente les résultats d'un test de mise en œuvre du procédé de la figure 2.
L'invention est décrite ci-dessous pour un mode particulier de réalisation dans lequel un message est transmis, à travers un réseau de nœuds, d'un nœud source vers un nœud destination ou puits. La transmission du message du nœud source vers le nœud puits s'effectue par sauts successifs d'un nœud à l'autre. A chaque saut, le message est transmis d'un nœud courant à un nœud suivant.
La figure 1 représente un exemple d'un réseau de nœuds.
Ces nœuds, qui peuvent, à titre d'exemple, être des capteurs, sont répartis dans une zone d'observation Z.
Le réseau de nœuds de la figure 1 comporte un nœud source S, un nœud puits P et un ensemble de nœuds M, N, V, W, X, Y. V représente un nœud courant, c'est-à-dire un nœud en possession d'un message à transmettre.
La figure 2 représente le procédé selon l'invention de détermination des coordonnées d'un nœud dans un réseau de nœuds. Ce procédé comporte une étape 21 d'initialisation des coordonnées de chacun des nœuds du réseau.
On considère, par exemple, que la zone d'observation est un espace à deux dimensions.
Les coordonnées des nœuds du réseau sont alors représentées par un vecteur à deux dimensions du type (I, J), où I et J sont des réels définis aléatoirement entre 0 et une valeur maximale positive DimMax, elle aussi définie aléatoirement.
Tous les nœuds du réseau connaissent a priori la même valeur maximale DimMax. Au cours de cette étape 21 , chacun des nœuds N du réseau de coordonnées (N1, N2) choisit aléatoirement chacune de ses coordonnées N1 et N2 entre 0 et DimMax.
Le nœud puits P a pour coordonnées (P1, P2). Les coordonnées (P1, P2) sont définies arbitrairement, par exemple (0,0). Tous les nœuds du réseau connaissent et utilisent les mêmes coordonnées (P1, P2) pour le puits. Les coordonnées initiales des nœuds du réseau ainsi définies sont virtuelles, aléatoires et indépendantes de la position géographique de ces différents nœuds dans l'espace d'observation.
On appelle distance virtuelle d(M,N) entre deux nœuds M et N, de coordonnées virtuelles respectives (M1, M2) et (N1, N2), la distance euclidienne séparant leurs coordonnées virtuelles.
La distance d(V,W) se définit de la façon suivante : d(M, N) = V(Mi "Ni )2 + (M2 -N2)2 Chaque nœud choisit chacune de ses deux coordonnées virtuelles étant choisies aléatoirement entre 0 et DimMax lorsqu'il est mis en route (ou allumé) dans le réseau. La distance virtuelle étant calculée à partir de ces coordonnées virtuelles, deux nœuds voisins ne sont pas forcément séparés par une distance virtuelle faible.
En référence à la figure 2, l'étape 22 est une étape d'identification des nœuds voisins du nœud courant.
Le nœud courant V de coordonnées virtuelles (V1, V2) est le nœud en possession du message et qui doit le transmettre à un de ses voisins. On désigne par nœud suivant, le nœud voisin du nœud courant destinataire du message.
On dit que deux nœuds sont voisins lorsqu'ils peuvent communiquer ensemble directement.
L'identification des nœuds voisins du nœud courant V se fait à l'aide du protocole de routage utilisé dans le réseau de nœuds considéré, comme par exemple un protocole de routage géographique.
Par construction, le protocole de routage sert à trouver une succession de nœuds à atteindre pour transmettre le message du nœud source au nœud puits, à partir de la position de ces nœuds, définie par leurs coordonnées. Pour cela, le protocole de routage comporte la création d'une table de voisinage comportant pour chaque nœud du réseau, la liste de ses voisins ainsi que leurs coordonnées.
L'identification des nœuds voisins du nœud courant s'effectue donc directement à partir de la table de voisinage.
En référence à la figure 2, l'étape 23 est une étape de récupération par le nœud courant des coordonnées virtuelles de ses nœuds voisins.
Ces informations sont obtenues à partir la table de voisinage créée par le protocole de routage. Ainsi, en référence à la figure 1 , à l'issue des étapes 22 et 23, le nœud courant V de coordonnées virtuelles (V1, V2) sait qu'il a trois voisins W, X, Y et que leurs coordonnées virtuelles respectives, obtenues à partir de la table de voisinage, sont (W1, W2), (X1, X2), (Y1, Y2).
En référence à la figure 2, l'étape 24 est une étape de mise à jour des coordonnées virtuelles du nœud courant.
Après avoir identifié ses nœuds voisins et récupéré leurs coordonnées virtuelles, le nœud courant met à jour ses coordonnées virtuelles.
La mise à jour des coordonnées virtuelles du nœud courant à chaque transmission d'un message au nœud suivant en fonction des coordonnées virtuelles des nœuds voisins du nœud courant.
Pour cela, il leur affecte la valeur des coordonnées du barycentre de ses voisins. Les coordonnées du barycentre, pour chacune des deux dimensions de l'espace d'observation, correspondent à la moyenne des coordonnées virtuelles des nœuds voisins pour chacune des deux dimensions respectives.
Ainsi, en référence à la figure 1 , le nœud courant V met à jour ses coordonnées virtuelles (V1, V2) en leur affectant la moyenne des coordonnées virtuelles respectives de ses trois voisins W, X, Y, soit : V1 = (W1 +X1 +Y1)^
V2 = (W2+X2+Y2)/3 Lorsqu'à l'issue de l'étape 24, le nœud courant a mis à jour ses coordonnées virtuelles, il envoie le message à destination du nœud suivant en utilisant le protocole de routage.
Même si le message est à destination du nœud suivant, tous les autres voisins du nœud courant reçoivent également ce message.
Outre les données à transmettre au nœud puits, le message comporte également, dans une partie d'un en-tête de ce message, les coordonnées virtuelles actualisées du nœud courant.
Les nœuds courants, ainsi que certains de leurs nœuds voisins tel que décrit ci-après, mettent à jour leurs coordonnées virtuelles à chaque saut sur le chemin multi-sauts séparant le nœud source du nœud puits, et ce, pour tous les messages envoyés tout au long de la vie du réseau de nœuds considéré.
L'étape 25 représentée sur la figure 2 est une étape facultative d'actualisation des coordonnées virtuelles d'un ou plusieurs nœuds voisins du nœud courant.
A la réception du message envoyé par le nœud courant à l'issue de l'étape 24, les nœuds voisins du nœud courant vérifient à quelle distance virtuelle ils se trouvent du nœud courant. Si la distance virtuelle entre le nœud courant et un nœud voisin est inférieure à un seuil MinVirtuel, alors ce nœud voisin fait varier ses coordonnées virtuelles en se déplaçant virtuellement sur la demi-droite reliant le nœud courant à ce nœud voisin de telle sorte que la distance entre ces deux nœuds devienne égale au seuil MinVirtuel. La valeur de MinVirtuel est positive et définie arbitrairement.
Tous les nœuds du réseau connaissent et utilisent la même valeur de MinVirtuel.
Par exemple, en référence à la figure 1 , le nœud X qui est à une distance d(X,V) du nœud courant V inférieure à MinVirtuel, va modifier ses coordonnées virtuelles. Cette modification correspond à un déplacement virtuel sur l'axe V,X, représenté par une flèche sur la figure 1. A l'issue de ce déplacement, la distance d(X,V) entre le nœud X et le nœud courant V est alors égale à MinVirtuel.
Cette étape contribue à une détermination plus rapide de chemins multi- sauts ayant un nombre de sauts très faible.
La figure 3 illustre un dispositif 30 apte à mettre en œuvre le procédé de détermination des coordonnées d'un nœud dans un réseau de nœud selon l'invention.
Ce dispositif comprend un module 31 d'initialisation de coordonnées virtuelles pour chacun des nœuds du réseau.
En référence à l'étape 21 , le module 31 d'initialisation, choisit aléatoirement chacune des coordonnées virtuelles des nœuds du réseau.
Le dispositif 30 comprend un module 32 d'identification des nœuds voisins d'un nœud courant. Le module 32 identifie les nœuds voisins d'un nœud courant à partir de la table de voisinage créée par le protocole de routage tel que décrit à l'étape 22.
Le dispositif 30 comprend un module 33 de récupération par le nœud courant des coordonnées virtuelles des nœuds voisins. En référence à l'étape 23, les coordonnées virtuelles des nœuds voisins du nœud courant sont obtenues à partir de la table de voisinage créée par le protocole de routage.
Le dispositif 30 comporte également un module 34 de mise à jour des coordonnées virtuelles du nœud courant. Tel que décrit à l'étape 24, le module 34 met à jour les coordonnées virtuelles du nœud courant en leur affectant la moyenne des coordonnées virtuelles respectives des nœuds voisins.
Le dispositif 30 comporte en outre un module 35 d'actualisation des coordonnées virtuelles d'un ou plusieurs nœuds voisins du nœud courant tel que décrit précédemment à l'étape 25. Les modules 31 à 35 peuvent être des modules logiciels formant un programme d'ordinateur. L'invention concerne donc également un programme d'ordinateur pour un dispositif de détermination des coordonnées d'un nœud dans un réseau de nœuds comprenant des instructions logicielles pour faire exécuter par le dispositif le procédé précédemment décrit. Le module logiciel peut être stocké dans ou transmis par un support de données. Celui-ci peut être un support matériel de stockage, par exemple un CD-ROM, une disquette magnétique ou un disque dur, ou bien un support transmissible tel qu'un signal électrique, optique ou radio.
Le dispositif 30 de détermination des coordonnées d'un nœud dans un réseau de nœuds peut être intégré dans un objet communicant apte à capter des informations sur son environnement à les transmettre, par exemple par radiocommunication, à un autre objet communicant du réseau.
Le procédé selon l'invention est utilisable dans des applications de domotique, comme par exemple pour de la détection d'intrusion ou d'incendie. Les nœuds du réseau correspondent alors à des capteurs placés en différents endroits d'une habitation.
Une autre application du procédé selon l'invention est la détection de feux de forêt. Des capteurs de fumée ou de chaleur sont dispersés dans une forêt, par exemple à partir d'un hélicoptère. Les données recueillies par ces capteurs sont transmises à un centre de supervision d'incendie.
Cet exemple illustre avantageusement l'intérêt de l'invention puisque dans ce cas les coordonnées des capteurs, ainsi dispersés, ne sont pas connues. De plus, le nombre de ces capteurs peut varier soit parce que certains sont détruits soit parce que de nouveaux capteurs sont ajoutés. La figure 4 représente les résultats d'un test de mise en œuvre du procédé selon l'invention.
Dans cet exemple, la valeur de DimMax, correspondant à la valeur maximale des coordonnées N1 et N2 d'un nœud N, a été fixée arbitrairement égale à 1000.
En référence à la figure 4, le graphe G représente l'ensemble des nœuds du réseau. Les points correspondent aux nœuds positionnés à leurs coordonnées réelles.
Les nœuds voisins sont reliés deux à deux par un segment de droite représenté par un trait plein sur le graphe G.
Les deux séries de graphes G1 1 à G14 et G21 à G24 de la figure 4 illustrent l'évolution au cours du temps des coordonnées virtuelles, pour deux valeurs de MinVirtuel différentes. Pour la série de graphes G1 1 à G14,
MinVirtuel a été choisi arbitrairement égal à 50. Pour la série de graphes G21 à G24, MinVirtuel a été choisi arbitrairement égal à 100.
Initialement (graphes G1 1 et G21 ), les coordonnées virtuelles des nœuds du réseau sont initialisées aléatoirement. Les graphes G12 à G14 et G22 à G24 illustrent l'évolution de ces coordonnées virtuelles au fur et à mesure que les messages traversent le réseau de nœuds. Les tests et les mesures effectués permettent de mettre en évidence un phénomène d'alignement des nœuds. Les nœuds les plus éloignés du puits en coordonnées réelles le sont également en coordonnées virtuelles.
Ce phénomène d'alignement représente un avantage important de l'invention. En effet, c'est ce phénomène qui permet au protocole de routage, par exemple un protocole de routage géographique, utilisant les coordonnées virtuelles des nœuds selon l'invention, de déterminer des chemins ayant un nombre de sauts très faible.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de détermination des coordonnées d'un nœud courant dans un réseau de nœuds dans lequel un message est transmis du nœud courant à un nœud suivant, caractérisé en ce qu'il comporte des étapes de :
- initialisation aléatoire de coordonnées virtuelles pour chacun des nœuds du réseau,
- mise à jour des coordonnées virtuelles du nœud courant à chaque transmission d'un message au nœud suivant.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte en outre des étapes de :
- identification de nœuds voisins du nœud courant, - récupération des coordonnées virtuelles des nœuds voisins par le nœud courant.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la mise à jour des coordonnées virtuelles du nœud courant s'effectue en leur affectant la moyenne des coordonnées virtuelles respectives des nœuds voisins.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte une étape facultative de mise à jour des coordonnées virtuelles d'au moins un nœud voisin du nœud courant lorsque la distance virtuelle entre le au moins nœud voisin et le nœud courant est inférieure à un seuil donné.
5. Dispositif de détermination des coordonnées d'un nœud courant dans un réseau de nœuds dans lequel un message est transmis du nœud courant à un nœud suivant, caractérisé en ce qu'il comporte : - un module d'initialisation aléatoire de coordonnées virtuelles pour chacun des nœuds du réseau,
- un module de mise à jour des coordonnées virtuelles du nœud courant à chaque transmission d'un message au nœud suivant.
6. Objet communicant apte à recevoir un dispositif selon la revendication 5.
7. Produit programme d'ordinateur comportant des instructions de programme pour l'exécution du procédé de détermination des coordonnées d'un nœud courant dans un réseau de nœuds, dans lequel un message est transmis du nœud courant à un nœud suivant, selon l'une quelconque des revendications 1 à 4.
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