Généralités sur les réseaux de capteurs sous-marins

Des avancées technologiques majeures dans des domaines connexes ont ouvert l’horizon pour de nombreux et nouveaux systèmes de réseaux. Les réseaux de capteurs ont révolutionné tous les domaines de la technologie soit la science, l’industrie et le gouvernement. La révolution est due à la miniaturisation et à l’avancement de la technologie en termes de couverture, traitement à faible puissance, unités de stockage et microsystèmes électriques et mécaniques (MEMS) pour la construction d’unités de détection à bord. La possibilité d’avoir de petits appareils distribués physiquement près des objets qui sont détectés apporte de nouvelles opportunités pour observer et agir sur le monde, par exemple surveillance avec des micro-habitats [1,2] surveillance structurelle [3], et application industrielle[4].

Le réseau sans fil sous-marin est la technologie habilitante pour les applications marines. Le réseau de capteurs Sous l’eau se compose d’un nombre variable de capteurs et des véhicules qui sont déployés pour effectuer des tâches de surveillance de collaboration sur une zone donnée.

Les réseaux de capteurs sans fil sous-marins (underwater wireless sensor networks) UWSN diffèrent principalement dans les moyens de communication utilisés pour la transmission de l’information. Le travail donné dans [5] représente les fondamentaux physiques et les implémentations techniques d’échange d’informations efficace via la communication sans fil utilisant les ondes physiques en tant que support de transmission dans un réseau de capteurs sous-marins. Les ondes physiques comprennent l’acoustique, la radio, et la lumière.

Définition d’un réseau de capteurs sans fil terrestre 

Un réseau de capteurs sans fil ou WSN (Wireless Sensor Network) est un réseau composé d’un grand nombre de nœuds capteurs, avec une communication sans fil entre ces nœuds. Ces capteurs sont dispersés dans l’environnement (à surveiller) situé loin de l’utilisateur. Les entités principales qui constituent un réseau de capteurs sont :

 ➤ Les nœuds capteurs qui forment le réseau.
➤ La station de base qui communique avec l’utilisateur par l’intermédiaire d’internet ou par une communication par satellite.
➤ Le phénomène faisant l’objet des mesures présentant de l’intérêt pour l’utilisateur.

Domaines d’applications des réseaux de capteurs terrestre 

Les RCSF peuvent avoir beaucoup d’applications. Parmi elles, nous citons :

• Applications militaires
Un réseau de capteurs déployés dans un secteur stratégique ou difficile d’accès, permet par exemple d’y surveiller tous les mouvements (alliées ou ennemis), ou d’analyser le champ de bataille avant d’y envoyer du renfort .

• Applications à la surveillance
L’application des réseaux de capteurs dans le domaine de la sécurité peut diminuer considérablement les dépenses financières consacrées à la sécurisation des lieux et des êtres humains. Ainsi, l’intégration des capteurs dans de grandes structures telles que les ponts ou les bâtiments aidera à détecter les fissures et les altérations dans la structure suite à un séisme ou au vieillissement de la structure. Le déploiement d’un réseau de capteurs de mouvement peut constituer un système d’alarme qui servira à détecter les intrusions dans une zone de surveillance.

• Applications médicales
Il existe déjà dans le monde médical, des gélules multi-capteurs pouvant être avalées qui permettent, sans avoir recours à la chirurgie, de transmettre des images de l’intérieur du corps humain .

• Applications environnementales
Des capteurs de température peuvent être dispersés à partir d’avions dans le but de détecter d’éventuels problèmes environnementaux dans le domaine couvert par les capteurs dans une optique d’intervenir à temps afin d’empêcher que d’éventuels incendie, inondation, volcan ou tsunami ne se produisent .

• Applications commerciales
Des nœuds capteurs peuvent être utilisés pour améliorer les processus de stockage et de livraison. Le réseau peut ainsi être utilisé pour connaitre la position, l’état et la direction d’une marchandise. Un client attendant une marchandise peut alors avoir un avis de livraison en temps réel et connaitre la position des marchandises qu’il a commandées .

• La domotique
Avec le développement technologique, les capteurs peuvent être embarqués dans des appareils, tels que les aspirateurs, les fours à micro-ondes, les réfrigérateurs, les magnétoscopes, … [14]. Ces capteurs embarqués peuvent interagir entre eux et avec un réseau externe via Internet pour permettre à un utilisateur de contrôler les appareils domestiques localement ou à distance.

Le déploiement des capteurs de mouvement et de température dans les futures maisons dites intelligentes permet d’automatiser plusieurs opérations domestiques telles que : la lumière s’éteint et la musique se met en état d’arrêt quand la chambre est vide, la climatisation et le chauffage s’ajustent selon les points multiples de mesure, le déclenchement d’une alarme par le capteur anti-intrusion quand un intrus veut accéder à la maison.

Définition d’un réseau de capteurs sous-marin 

Le réseau de capteurs sous-marin est formé par la coopération entre plusieurs nœuds qui établissent et maintiennent un réseau par le biais de liens bidirectionnels acoustiques. Chaque nœud est capable d’échanger des messages entre les nœuds du réseau, mais aussi de transmettre des messages vers des destinations lointaines dans le cas de réseaux multi-sauts. Chaque nœud peut avoir un ou plusieurs capteurs qui enregistrent des données environnementales qui devraient être transmises aux nœuds spéciaux, généralement des plates-formes ou des bouées à la surface.

Ainsi, l’UWSN est utilisé dans un environnement interactif où les scientifiques peuvent extraire des données en temps réel provenant de plusieurs capteurs distants ou instruments sous-marins. Après avoir évalué les données obtenues, les messages de contrôle peuvent être envoyés aux nœuds de réseau individuel de sorte que le réseau global peut être adapté à des situations changeantes.