FR3130494A1 - Method and device for dynamic management of a mesh communication network - Google Patents

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FR3130494A1
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Pierre Roux
Mounir Kellil
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Abstract

L’invention concerne un dispositif et un procédé associé, permettant de définir de manière dynamique la puissance d’émission à appliquer aux nœuds d’un réseau maillé, et qui tient compte des limites énergétiques expérimentées par les nœuds du réseau. Figure pour l’abrégé : Fig.1The invention relates to a device and an associated method, for dynamically defining the transmission power to be applied to the nodes of a mesh network, and which takes into account the energy limits experienced by the nodes of the network. Figure for the abstract: Fig.1

Description

Procédé et dispositif de gestion dynamique d’un réseau de communication mailléMethod and device for dynamic management of a mesh communication network

Domaine de l’inventionField of invention

L’invention se situe dans le domaine technique des réseaux de communication, et plus particulièrement le domaine de l’Internet des Objets (IdO) (en anglais « Internet of Things » ou IoT) mettant en œuvre des réseaux maillés basés sur des nœuds limités en énergie et capables d’émettre selon différents niveaux de puissance.The invention lies in the technical field of communication networks, and more particularly the field of the Internet of Things (IoT) implementing mesh networks based on limited nodes in energy and capable of transmitting at different power levels.

Etat de la TechniqueState of the art

Dans le domaine de l’Internet des Objets, les réseaux de nœuds de type maillés ou « mesh » selon l’anglicisme consacré, sont constitués de capteurs qui fournissent à la fois des capacités de mesure ou de contrôle de l’environnement, ainsi que des capacités de communications par radio avec les nœuds/capteurs voisins. Ce type de réseau permet typiquement d’acheminer des mesures ou des commandes de bond en bond dans le réseau maillé, en utilisant certains des nœuds considérés comme des nœuds « routeurs ».In the field of the Internet of Objects, networks of mesh type nodes or "mesh" according to the accepted anglicism, are made up of sensors that provide both measurement or environmental control capabilities, as well as radio communications capabilities with neighboring nodes/sensors. This type of network typically makes it possible to route measurements or commands from hop to hop in the mesh network, using some of the nodes considered as “router” nodes.

Les nœuds de ces réseaux sont en général « sans fils » en ce sens que les communications avec les nœuds voisins se font par des moyens de communication radio, mais aussi en ce sens qu’ils ne sont non plus pas connectés par fil à un réseau de distribution de l’énergie.The nodes of these networks are generally "wireless" in the sense that communications with neighboring nodes are made by means of radio communication, but also in the sense that they are not connected by wire to a network either. of energy distribution.

Des nœuds dits « passerelle » qui assurent l’interconnexion de tels réseaux mesh avec l’internet, font typiquement exception à cette règle, mais les autres nœuds - capteurs et/ou actionneurs et/ou routeurs - du réseau n’y font typiquement pas exception.So-called "gateway" nodes, which interconnect such mesh networks with the Internet, are typically an exception to this rule, but the other nodes - sensors and/or actuators and/or routers - of the network typically do not. exception.

Cela est rendu possible par l’usage de batteries dans ces nœuds, lesquelles peuvent être alimentées en énergie par un système de collecte énergétique de type « panneaux solaires », éoliennes, etc.This is made possible by the use of batteries in these nodes, which can be supplied with energy by an energy collection system such as "solar panels", wind turbines, etc.

Un mode plus simple consiste aussi dans la mise en œuvre d’un processus de maintenance nécessitant le remplacement des batteries à intervalles réguliers, ces intervalles pouvant s’exprimer en années dans certains cas.A simpler mode also consists in the implementation of a maintenance process requiring the replacement of the batteries at regular intervals, these intervals being expressed in years in certain cases.

Dans tous les cas, la consommation d ‘énergie dans les nœuds doit être limitée, pour ne pas prendre le risque d’une interruption du service pour cause d’épuisement de certaines batteries.In any case, the energy consumption in the nodes must be limited, so as not to take the risk of an interruption of service due to the exhaustion of certain batteries.

Aussi, lors de la conception des systèmes de communication radio, le choix de la puissance d’émission est critique. Si elle est trop élevée la puissance consommée dans le nœud l’est aussi, et si elle est trop faible, la portée radio se trouve réduite, ce qui conduit soit à multiplier le nombre de nœuds pour couvrir une région donnée, soit à rencontrer des problèmes de fiabilité dans les communications.Also, when designing radio communication systems, the choice of the transmission power is critical. If it is too high, the power consumed in the node is too, and if it is too low, the radio range is reduced, which leads either to multiply the number of nodes to cover a given region, or to encounter reliability issues in communications.

En pratique la puissance d’émission est fixée lors de la conception du module radio et elle n’est pas susceptible d’être modifiée durant la durée d’exploitation d’un réseau.In practice, the transmission power is fixed during the design of the radio module and it is not likely to be modified during the operating life of a network.

De plus, tous les nœuds d’un réseau sont typiquement conçus pour fournir la même puissance d’émission. La conception du réseau et le déploiement topologique des nœuds sont alors contraints par la portée radio que permet cette puissance d’émission fixe.In addition, all nodes in a network are typically designed to provide the same transmit power. The design of the network and the topological deployment of the nodes are then constrained by the radio range that this fixed transmission power allows.

Il est néanmoins possible de concevoir des nœuds pour lesquels la puissance d’émission est variable. Un réglage continu de la puissance d’émission est envisageable. Cependant, afin de fournir un rendement énergétique optimal pour diverses puissances d’émission, ces solutions comportent en guise d’étage de sortie de la chaîne d’émission, plusieurs modules associés chacun à une puissance d’émission, étant entendu que seul un module est activé à un moment donné pendant que les autres modules sont désactivés et non alimentés, de sorte que seul le module sélectionné consomme de l’énergie pendant les périodes d’émission.It is nevertheless possible to design nodes for which the transmission power is variable. A continuous adjustment of the transmission power is possible. However, in order to provide optimum energy efficiency for various transmission powers, these solutions comprise, as output stage of the transmission chain, several modules each associated with a transmission power, it being understood that only one module is activated at any given time while the other modules are deactivated and unpowered, so that only the selected module consumes power during transmit periods.

Avec de tels nœuds, il est alors possible de contrôler la puissance d’émission de façon dynamique. Par exemple il est possible de décider de la puissance d’émission avant de transmettre chaque paquet de données, en fonction du contexte dans un nœud donné.With such nodes, it is then possible to control the transmission power dynamically. For example, it is possible to decide the transmission power before transmitting each data packet, depending on the context in a given node.

Cependant, une telle approche ne permet pas un contrôle optimisé et dynamique de la puissance d’émission de chaque nœud, compte tenu des contraintes énergétiques de chaque nœud.However, such an approach does not allow an optimized and dynamic control of the transmission power of each node, taking into account the energy constraints of each node.

Dans le contexte plus général des communications radio, de nombreuses solutions existent qui visent à contrôler dynamiquement la puissance d’émission des émetteurs. Il s’agit des solutions de « contrôle automatique de la puissance » ou « transmit power control » en anglais.In the more general context of radio communications, many solutions exist that aim to dynamically control the transmission power of transmitters. These are “automatic power control” or “transmit power control” solutions.

Ces solutions supposent néanmoins toutes un certain contexte :
- avoir un dispositif de contrôle continu de la puissance d’émission ; et
- avoir un flux continu de données entre l’émetteur et le récepteur.
However, these solutions all require a certain context:
- have a device for continuous control of the transmission power; And
- have a continuous flow of data between the transmitter and the receiver.

Une boucle de contrôle de la puissance de l’émetteur est basée sur un retour continu du récepteur qui commande régulièrement une augmentation ou une diminution de la puissance d’émission. Il y a alors une communication de données dans le sens émetteur de données vers récepteur de données, et une communication de commandes dans le sens inverse. Il s’agit d’une communication bidirectionnelle.A transmitter power control loop is based on continuous feedback from the receiver that periodically commands an increase or decrease in transmit power. There is then a data communication in the data transmitter to data receiver direction, and a command communication in the opposite direction. This is two-way communication.

Pour ce faire, une cible de rapport signal à bruit peut être fixée au niveau du récepteur. Soit le rapport signal à bruit mesuré est inférieur à cette cible et l’on commande une augmentation de la puissance, soit il est supérieur et l’on commande une diminution. Cette description est simplifiée et de nombreuses variantes et raffinements existent et sont présentés dans la littérature.To do this, a signal-to-noise ratio target can be set at the receiver. Either the measured signal-to-noise ratio is lower than this target and an increase in power is ordered, or it is higher and a decrease is ordered. This description is simplified and many variants and refinements exist and are presented in the literature.

Généralement, la cible du rapport signal à bruit est choisie suffisamment élevée pour assurer une transmission sans erreur et suffisamment faible pour ne pas entraîner des consommations inutiles d’énergie ou bien des interférences nuisibles sur d’autres liens de communication radio.Generally, the signal-to-noise ratio target is chosen high enough to ensure error-free transmission and low enough not to cause unnecessary power consumption or harmful interference on other radio communication links.

Un tel contrôle automatique de la puissance d’émission n’est cependant pas directement applicable aux réseaux mesh limités en énergie, et cela pour plusieurs raisons :
- Les dispositifs de contrôle continu de la puissance d’émission sont typiquement non optimums en termes de rendement énergétique. Le rendement énergétique, c’est à dire le rapport entre la puissance émise sur l’antenne et la puissance consommée par l’émetteur, est optimisé seulement pour la puissance maximale, et il est typiquement d’autant plus mauvais que la puissance d’émission est faible.
- L’hypothèse d’un flux continu de données n’est pas une hypothèse admissible dans le contexte des réseaux mesh limités en énergie. En effet, dans ce contexte les nœuds sont amenés à rester silencieux la plupart du temps et à transmettre sporadiquement de brefs paquets de donnée.
Such automatic transmission power control is however not directly applicable to energy-limited mesh networks, for several reasons:
- Devices for continuous control of the transmission power are typically non-optimal in terms of energy efficiency. The energy efficiency, ie the ratio between the power emitted on the antenna and the power consumed by the transmitter, is optimized only for the maximum power, and it is typically all the more bad as the power of emission is low.
- The assumption of a continuous flow of data is not an admissible assumption in the context of energy-limited mesh networks. Indeed, in this context the nodes are required to remain silent most of the time and to sporadically transmit brief data packets.

L’article suivant présente une solution qui transpose les systèmes connus de contrôle automatique de la puissance émise, au domaine des réseaux de capteurs mesh : « A Transmission Power Control Mechanism for 802.15.4+RPL-Operated Wirelesss Sensor Network », Ali Qolami, Mohammad Nassiri and Hatam Abdoli, publié par Betham Science, International Journal of Sensors, Wireless Communication and control, 2020, 10, pages 197_206, où les réseaux de capteurs considérés correspondent au standard IEEE 802.15.4 en ce qui concerne les couches physiques et MAC (en utilisant le mode « Beacon » de ce standard) et aux standards IETF 6LowPAN et RPL en ce qui concerne les couches supérieures.The following article presents a solution that transposes the known systems for automatic control of transmitted power to the field of mesh sensor networks: "A Transmission Power Control Mechanism for 802.15.4+RPL-Operated Wirelesss Sensor Network", Ali Qolami, Mohammad Nassiri and Hatam Abdoli, published by Betham Science, International Journal of Sensors, Wireless Communication and control, 2020, 10, pages 197_206, where the sensor networks considered correspond to the IEEE 802.15.4 standard with regard to the physical and MAC layers (using the "Beacon" mode of this standard) and the IETF 6LowPAN and RPL standards with regard to the upper layers.

Cette solution est équivalente à l’application du mécanisme classique de contrôle automatique de puissance émise, mais qui est limité seulement aux séquences de données courtes qui peuvent être échangées entre un nœud et son « parent ». La notion de cible pour le rapport signal à bruit est ici jouée par une cible sur la puissance reçue, identifiée par ‘Pthr’ sur la de l’article.This solution is equivalent to the application of the conventional mechanism of automatic control of transmitted power, but which is limited only to the short data sequences which can be exchanged between a node and its “parent”. The notion of target for the signal-to-noise ratio is played here by a target on the received power, identified by 'P thr ' on the of the item.

L’approche proposée dans cet article présente deux limitations.The approach proposed in this article has two limitations.

Une première limitation porte sur l’absence d’un flux continu de données. En présence de « fading » dynamique sur les liens radios (i.e. des variations dynamiques de l’atténuation du signal radio), les valeurs initiales données à la puissance d’émission après de longues périodes d’inactivité entre un nœud et son parent est arbitraire. Si la communication de données est de courte durée (ce qui est typiquement le cas dans les réseaux de capteurs), le contrôle automatique dispose de très peu de temps pour converger.A first limitation relates to the absence of a continuous flow of data. In the presence of dynamic "fading" on the radio links (i.e. dynamic variations in the attenuation of the radio signal), the initial values given to the transmission power after long periods of inactivity between a node and its parent is arbitrary . If the data communication is of short duration (which is typically the case in sensor networks), the automatic control has very little time to converge.

Une deuxième limitation est que le lien entre le choix de la puissance émise et les limitations énergétiques des plateformes de capteurs n’est pas évoqué.A second limitation is that the link between the choice of the power emitted and the energy limitations of the sensor platforms is not mentioned.

Dans un article de Sebastian Max et Tinghuai Wang, “Transmit Power Control in Wireless Mesh Networks Considered Harmful”, Advances in Mesh Networks, 2009, il est suggéré que le contrôle de puissance dans un réseau mesh non limité en énergie n’apporte pas de plus-value, les meilleures performances étant obtenues dans un mode « tout ou rien » où les nœuds sont soit silencieux, soit émettent à la puissance maximale et au débit maximum.In an article by Sebastian Max and Tinghuai Wang, “Transmit Power Control in Wireless Mesh Networks Considered Harmful”, Advances in Mesh Networks, 2009, it is suggested that power control in a non-power-limited mesh network does not bring added value, the best performance being obtained in an "all or nothing" mode where the nodes are either silent or transmit at the maximum power and at the maximum rate.

Aussi, si on dispose d’un réseau de capteurs non limité en énergie et non limité en puissance d’émission, la meilleure stratégie consiste à forcer une topologie en étoile (avec la passerelle pour centre de l’étoile) afin d’éviter toute communication multi-bond. Ceci suppose de choisir une puissance d’émission permettant à tout nœud de communiquer directement avec la passerelle.Also, if one has a network of sensors not limited in energy and not limited in transmission power, the best strategy consists in forcing a star topology (with the gateway as the center of the star) in order to avoid any multi-hop communication. This supposes choosing a transmission power allowing any node to communicate directly with the gateway.

Ce raisonnement aux limites illustre alors la nécessité de ne pas séparer la question de la sélection dynamique de la puissance d’émission de la question des limites énergétiques des nœuds.This boundary reasoning then illustrates the need not to separate the question of the dynamic selection of the transmission power from the question of the energy limits of the nodes.

Mais il n’existe pas aujourd’hui de solution qui permette un contrôle optimisé et dynamique de la puissance d’émission de chaque nœud d’un réseau maillé, prenant en compte la contrainte énergétique de chaque nœud.But there is currently no solution that allows optimized and dynamic control of the transmission power of each node of a mesh network, taking into account the energy constraint of each node.

La présente invention répond à ce besoin.The present invention meets this need.

Un objet de la présente invention est de proposer un dispositif et un procédé associé, permettant de définir de manière dynamique la puissance d’émission à appliquer aux nœuds d’un réseau maillé, et tenant compte des limites énergétiques expérimentées par les nœuds du réseau.An object of the present invention is to propose a device and an associated method, making it possible to dynamically define the transmission power to be applied to the nodes of a mesh network, and taking into account the energy limits experienced by the nodes of the network.

Avantageusement, la fonctionnalité d’ajustement dynamique de la puissance d’émission des nœuds, permet une plus grande flexibilité d’exploitation des réseaux maillés, en réduisant par exemple les contraintes sur la topologie du réseau, et en modifiant la puissance d’émission des nœuds de façon opportuniste pour répondre à des variations de l’environnent.Advantageously, the function of dynamic adjustment of the transmission power of the nodes allows greater flexibility in the operation of mesh networks, for example by reducing the constraints on the topology of the network, and by modifying the transmission power of the nodes opportunistically to respond to variations in the environment.

En effet, selon l’art antérieur, les réseaux de capteurs-actionneurs mesh supposent toujours le déploiement de nœuds utilisés à puissance constante et homogène. Dans certains cas on peut constater l’utilisation d’une puissance non homogène, par exemple pour adresser des problèmes localisés de couverture. Cependant, on n’observe pas d’utilisation dynamique de la puissance d’émission de chaque nœud dans ce type de réseaux dits à puissance non homogène (ou puissance hétérogène).Indeed, according to the prior art, mesh sensor-actuator networks always assume the deployment of nodes used at constant and homogeneous power. In some cases, we can see the use of uneven power, for example to address localized coverage problems. However, we do not observe a dynamic use of the transmission power of each node in this type of so-called non-homogeneous power (or heterogeneous power) networks.

La difficulté technique à surmonter n’a pas essentiellement porté sur la réalisation d’un nouveau type de nœuds dits nœuds « multi-puissances », même si de tels nœuds n’existaient pas, mais a surtout résidé dans la conception de protocoles et d’algorithmes qui permettent d’exploiter au mieux cette flexibilité, i.e. la modification opportuniste ou dynamique de la puissance d’émission des nœuds.The technical difficulty to overcome did not essentially relate to the realization of a new type of nodes called "multi-power" nodes, even if such nodes did not exist, but mainly resided in the design of protocols and algorithms which make it possible to make the best use of this flexibility, i.e. the opportunistic or dynamic modification of the transmission power of the nodes.

Ainsi, la présente invention propose un procédé qui répond à ce besoin, en particulier lorsque les aspects énergétiques sont critiques. C’est le cas par exemple quand les nœuds utilisent des systèmes de collecte de l’énergie très modestes en dimensions.Thus, the present invention provides a method which meets this need, in particular when the energy aspects are critical. This is the case, for example, when the nodes use energy collection systems that are very modest in size.

Avantageusement, la présente invention met en œuvre une architecture hybride dans laquelle le choix de la puissance d’émission est déterminé par une entité centrale, tandis qu’une solution de routage distribuée confère aux nœuds une autonomie dans les décisions de routage.Advantageously, the present invention implements a hybrid architecture in which the choice of transmission power is determined by a central entity, while a distributed routing solution gives the nodes autonomy in routing decisions.

En effet, lorsqu’il s’agit de définir un système de configuration dynamique d’un réseau de capteurs, une question importante consiste à choisir si cette configuration dynamique va être contrôlée selon une architecture centralisée ou décentralisée.Indeed, when it comes to defining a system of dynamic configuration of a network of sensors, an important question consists in choosing if this dynamic configuration will be controlled according to a centralized or decentralized architecture.

Dans le premier cas d’une architecture centralisé, l’intelligence est située au niveau d’une entité centrale et l’on doit fournir à cette entité les moyens d’observation lui permettant d’appréhender l’état détaillé du réseau entier, et aussi les moyens de porter les ordres de configuration vers l’ensemble des nœuds du réseau.In the first case of a centralized architecture, the intelligence is located at the level of a central entity and this entity must be provided with the means of observation enabling it to apprehend the detailed state of the entire network, and also the means of carrying the configuration orders to all the nodes of the network.

Dans le second cas d’une architecture décentralisée, on donne aux nœuds du réseau l’autonomie nécessaire pour qu’ils s’auto-configurent en collaboration avec leurs voisins, et une entité centrale n’est alors plus requise.In the second case of a decentralized architecture, the network nodes are given the necessary autonomy to self-configure in collaboration with their neighbors, and a central entity is then no longer required.

Pour répondre au besoin précité où la question de la sélection de la puissance d’émission et la question du routage dans le réseau mesh ne peuvent être séparées, il est clair que la détermination des chemins de bond en bond est fondamentalement impactée par la portée des communications qui est fonction de la puissance d’émission choisie.To meet the aforementioned need where the question of the selection of the transmission power and the question of the routing in the mesh network cannot be separated, it is clear that the determination of the paths from hop to hop is fundamentally impacted by the range of the communications which is a function of the chosen transmission power.

Aussi, une approche centralisée qui couvrirait à la fois les aspects routage et sélection de la puissance d’émission, ne serait pas adaptée. Les liens radio d’un réseau mesh sont typiquement affectés par des variations dynamiques de l’atténuation du signal radio (le « fading »). Ce fading peut être rapide ou lent, et être causé par des variations de l’environnement (conditions atmosphériques en extérieur, mobilité des personnes en intérieur, ainsi que déplacement des mobiliers, ouvertures fermetures des portes, etc).Also, a centralized approach that would cover both the routing and transmission power selection aspects would not be suitable. The radio links of a mesh network are typically affected by dynamic variations in the attenuation of the radio signal (“fading”). This fading can be fast or slow, and be caused by variations in the environment (outdoor atmospheric conditions, mobility of people indoors, as well as movement of furniture, door openings and closings, etc.).

Par ailleurs, une solution de routage dans un réseau mesh qui ne serait pas dynamique serait peu efficace, incapable de suivre les variations du fading. Si une entité centrale était en charge du routage, il faudrait lui donner une capacité d’observation du réseau très dynamique, de même que des capacités d’envoi de commandes vers les nœuds qui seraient très dynamiques également.Moreover, a routing solution in a mesh network that would not be dynamic would be inefficient, unable to follow the variations of fading. If a central entity were in charge of routing, it would have to be given a very dynamic network observation capability, as well as capabilities for sending commands to the nodes, which would also be very dynamic.

Or ces capacités se traduiraient inévitablement par une augmentation de la bande passante dédiée au plan de contrôle sur l’ensemble des liens radio élémentaires dans le réseau mesh. Il s’agirait d’un paradoxe, dans la mesure où l’un des objectifs adressés par l’invention est la compatibilité avec les nœuds limités en énergie.However, these capacities would inevitably result in an increase in the bandwidth dedicated to the control plane on all the elementary radio links in the mesh network. This would be a paradox, insofar as one of the objectives addressed by the invention is compatibility with energy-limited nodes.

Aussi, la présente invention propose une architecture hybride, où la détermination de la puissance d’émission de chaque nœud du réseau est faite de manière centralisée, alors que les décisions de routage sont distribuées et confiées aux nœuds du réseau.Also, the present invention proposes a hybrid architecture, where the determination of the transmission power of each node of the network is made centrally, while the routing decisions are distributed and entrusted to the nodes of the network.

Le dispositif de la présente invention comprend en particulier une entité centrale qui est configurée pour observer le réseau et appliquer des solutions pour soulager les nœuds les plus critiques du point de vue de la gestion de l’énergie.The device of the present invention comprises in particular a central entity which is configured to observe the network and apply solutions to relieve the most critical nodes from the point of view of energy management.

L’entité centrale d’observation, dans sa mission de maintenir le service fourni par le réseau, s’appuie dans un mode de réalisation sur un réseau de neurones afin de déterminer et sélectionner de façon dynamique la puissance d’émission de chaque nœud, parmi une liste de valeurs de puissance d’émission que le nœud prend en charge.The central observation entity, in its mission to maintain the service provided by the network, relies in one embodiment on a neural network in order to dynamically determine and select the transmission power of each node, from a list of transmit power values that the node supports.

Lorsque l’on dispose de capteurs homogènes en termes de puissance d’émission et de couverture, le choix de cette puissance d’émission homogène est critique. En effet, si la puissance d’émission est trop faible, il ressort une contrainte de devoir « quadriller » la zone de couverture en s’assurant que tous les nœuds ont bien dans leur voisinage immédiat un nombre de voisins suffisant pour assurer une communication de bout-en-bout dans un réseau mesh, ce qui entraîne alors une inflation sur le nombre de nœuds routeurs à déployer.When homogeneous sensors are available in terms of transmission power and coverage, the choice of this homogeneous transmission power is critical. Indeed, if the transmission power is too low, there is a constraint of having to "square" the coverage area by ensuring that all the nodes have in their immediate vicinity a sufficient number of neighbors to ensure a communication of end-to-end in a mesh network, which then leads to inflation in the number of router nodes to be deployed.

Par contre, si la puissance d’émission est trop grande, il ressort des nœuds dont la consommation énergétique est élevée, et qui vont alors demander soit d’avoir des dispositifs de collecte de l’énergie lourds (par exemple une taille de panneau solaire importante), soit d’entrainer des contraintes fortes de maintenance (par exemple, la nécessité de remplacer la batterie de tous les capteurs par une batterie chargée hors site, et cela tous les mois par exemple).On the other hand, if the transmission power is too great, it emerges nodes whose energy consumption is high, and which will then require either to have heavy energy collection devices (for example a size of solar panel important), or to lead to strong maintenance constraints (for example, the need to replace the battery of all the sensors with a battery charged off site, and this every month for example).

La solution proposée est une solution présentant une grande flexibilité d’utilisation, car les nœuds peuvent être utilisés avec diverses puissances d’émission en fonction du contexte (par exemple : il peut y avoir des obstacles, des contraintes à la propagation radio), et leur puissance d’émission peut être modifiée en fonction des modifications de l’environnement (par exemple : une modification de la qualité du signal radio, un ajout ou une suppression de nœuds réseau, etc.).The proposed solution is a solution with great flexibility of use, since the nodes can be used with various transmission powers depending on the context (for example: there may be obstacles, constraints on radio propagation), and their transmission power can be modified according to changes in the environment (for example: a change in the quality of the radio signal, addition or deletion of network nodes, etc.).

Les domaines d’application industrielle de l’invention sont principalement ceux de l’Internet des Objets, pour citer quelques exemples : « Smart Cities », « Smart Buildings », « Smart Industry » (or « Industry 4.0 ») « Smart Farming », etc.The fields of industrial application of the invention are mainly those of the Internet of Things, to cite a few examples: "Smart Cities", "Smart Buildings", "Smart Industry" (or "Industry 4.0") "Smart Farming". , etc.

Pour obtenir les résultats recherchés, il est proposé un procédé de gestion dynamique d’un réseau de communication maillé mis en œuvre dans un environnement de l’internet des objets, le réseau étant composé d’une pluralité de nœuds communicants contraints en énergie et configurés pour pouvoir émettre des données selon différents niveaux de puissance, le réseau maillé comprenant au moins un nœud passerelle configuré pour transmettre des paquets de données issus de nœuds émetteurs vers le réseau internet via un nœud central. Le procédé est mis en œuvre séquentiellement sur des époques de durée prédéfinie par un processeur du nœud central et comprend des étapes consistant à :
- pendant la durée d’une époque i :
(a1) recevoir dudit au moins un nœud passerelle, au moins un paquet de données, ledit au moins un paquet de données comprenant des données de mesure issues d’un nœud émetteur du réseau et au moins des informations relatives :
- au chemin nœud par nœud suivi par ledit au moins un paquet depuis le nœud émetteur ; et
- à l’énergie résiduelle ‘currentEnergy’ de chaque nœud du chemin ;
(a2) ajouter dans une base de données d’observation les informations reçues, la base de données d’observation étant organisée pour stocker, pour chaque nœud du réseau maillé, les informations reçues à chaque époque, ainsi qu’un index ‘txPow’ représentatif de la puissance d’émission et une valeur ‘rankingCost’ représentative d’un coût de routage durant l’époque i écoulée ;
- au début de l’époque suivante i+1 :
(b1) calculer sur la base des informations stockées dans la base de données d’observation une nouvelle configuration pour le réseau maillé, le calcul de la nouvelle configuration consistant à déterminer pour au moins un nœud du réseau maillé, des actions à appliquer au nœud quant à sa puissance d’émission et son coût de routage ; et
(b2) diffuser à chaque nœud du réseau via ladite au moins une passerelle, la nouvelle configuration calculée.
To obtain the desired results, a method is proposed for the dynamic management of a meshed communication network implemented in an environment of the Internet of Things, the network being composed of a plurality of communicating nodes constrained in energy and configured in order to be able to transmit data at different power levels, the mesh network comprising at least one gateway node configured to transmit data packets originating from transmitter nodes to the Internet network via a central node. The method is implemented sequentially over epochs of predefined duration by a processor of the central node and comprises steps consisting of:
- for the duration of an epoch i:
(a1) receiving from said at least one gateway node, at least one data packet, said at least one data packet comprising measurement data from a transmitting node of the network and at least information relating to:
- the node-to-node path followed by said at least one packet from the sender node; And
- the residual energy 'currentEnergy' of each node of the path;
(a2) adding the information received to an observation database, the observation database being organized to store, for each node of the mesh network, the information received at each epoch, as well as a 'txPow' index representative of the transmission power and a 'rankingCost' value representative of a routing cost during the past epoch i;
- at the beginning of the following epoch i+1:
(b1) calculating on the basis of the information stored in the observation database a new configuration for the mesh network, the calculation of the new configuration consisting in determining, for at least one node of the mesh network, actions to be applied to the node as to its transmission power and its routing cost; And
(b2) broadcast to each node of the network via said at least one gateway, the new calculated configuration.

L’invention peut être mise en œuvre selon des modes de réalisation alternatifs ou combinés, où :

  • Ledit au moins un paquet de données reçu comprend de plus des informations relatives au rapport signal à bruit plus interférence ‘SNIR’ de chaque nœud du chemin suivi, et des informations relatives au nombre de répétitions ‘ETX’ pour transmettre ledit au moins un paquet pour chaque nœud du chemin.
  • L’étape de calculer une nouvelle configuration comprend des étapes consistant à :
- déterminer pour ledit au moins un nœud, si l’énergie résiduelle est inférieure à une valeur seuil ‘Tenergy’ et si l’énergie consommée par le nœud est supérieure à l’énergie produite ; et
- si oui, appliquer des actions consistant à diminuer la puissance d’émission et augmenter le coût de routage du nœud concerné ; ou
- si non, appliquer des actions consistant soit à augmenter la puissance d’émission du nœud concerné, soit à maintenir la puissance courante.
  • Le procédé comprend de plus pendant la durée de chaque époque, des étapes consistant à :
- évaluer la santé du réseau maillé, la santé du réseau étant évaluée par rapport à une estimation de la qualité de transmission de données entre les nœuds du réseau maillé, et par rapport au nombre de nœuds qui sont considérés comme critiques en termes d’énergie, c’est à dire les nœuds pour lesquels l’énergie résiduelle est inférieure à une valeur seuil ;
- ajouter dans la base de données d’observation une valeur représentative de cette évaluation de la santé du réseau ;
- calculer une évolution de la santé du réseau maillé suite à des actions appliquées aux nœuds quant à la puissance d’émission et le coût de routage ; et
- ajouter dans la base de données d’observation une valeur représentative de cette évolution de la santé du réseau.
  • L’étape de calculer une évolution de la santé du réseau maillé, met en œuvre des algorithmes d’apprentissage par renforcement profond, inspirés de l’apprentissage par renforcement combiné à des réseaux de neurones profonds pour générer une prédiction de l’évolution de la santé du réseau maillé.
  • L’étape de prédiction de l’évolution de la santé du réseau maillé consiste à opérer de manière itérative un réseau de neurones avec des données labellisées correspondant aux valeurs de paramètres enregistrés dans la base de données d’observation pour chaque nœud pendant une époque, et aux actions qui sont appliquées sur chaque nœud au terme de cette époque, afin de déterminer l’évolution de la santé optimale.
  • Le procédé comprend de plus des étapes consistant à :
- générer une nouvelle configuration pour le réseau maillé correspondant à l’évolution de santé optimale, et lui associer un nouveau numéro de version du réseau maillé ; et
- transmettre la nouvelle configuration et le nouveau numéro de version à ladite au moins une passerelle du réseau maillé, pour la diffuser à chaque nœud du réseau.
  • L’étape de diffuser la nouvelle configuration calculée, à chaque nœud du réseau via ladite au moins une passerelle, consiste :
- pour un nœud, à transmettre vers un nœud récepteur un message qui contient, en plus des informations relatives au rang des nœuds, le numéro de version du réseau ;
- pour un nœud récepteur, à comparer le numéro de version reçu avec le numéro de version courante, et mettre à jour les éléments relatifs à la différence entre la nouvelle version reçue et la version courante.The invention can be implemented according to alternative or combined embodiments, where:
  • Said at least one data packet received further comprises information relating to the signal to noise ratio plus interference 'SNIR' of each node of the path followed, and information relating to the number of repetitions 'ETX' to transmit said at least one packet for each node in the path.
  • The step of calculating a new configuration includes steps consisting of:
- determining for said at least one node, if the residual energy is lower than a threshold value 'Tenergy' and if the energy consumed by the node is greater than the energy produced; And
- if yes, apply actions consisting in reducing the transmission power and increasing the routing cost of the node concerned; Or
- if not, apply actions consisting either in increasing the transmission power of the node concerned, or in maintaining the current power.
  • The method further comprises, during the duration of each epoch, steps consisting of:
- assess the health of the mesh network, the health of the network being assessed against an estimate of the quality of data transmission between the nodes of the mesh network, and against the number of nodes which are considered energy critical , that is to say the nodes for which the residual energy is less than a threshold value;
- add in the observation database a value representative of this evaluation of the health of the network;
- calculate an evolution of the health of the mesh network following actions applied to the nodes with regard to the transmission power and the routing cost; And
- add in the observation database a value representative of this evolution of the health of the network.
  • The step of calculating a health evolution of the mesh network, implements deep reinforcement learning algorithms, inspired by reinforcement learning combined with deep neural networks to generate a prediction of the evolution of the mesh network health.
  • The mesh network health evolution prediction step consists of iteratively operating a neural network with labeled data corresponding to the parameter values recorded in the observation database for each node during an epoch, and the actions that are applied to each node at the end of this epoch, in order to determine the evolution of optimal health.
  • The method further comprises steps of:
- generating a new configuration for the mesh network corresponding to the evolution of optimal health, and associating it with a new version number of the mesh network; And
- Transmit the new configuration and the new version number to said at least one gateway of the mesh network, to distribute it to each node of the network.
  • The step of broadcasting the new calculated configuration, to each node of the network via said at least one gateway, consists of:
- for a node, to transmit to a receiving node a message which contains, in addition to information relating to the rank of the nodes, the version number of the network;
- for a receiving node, comparing the version number received with the current version number, and updating the elements relating to the difference between the new version received and the current version.

L’invention concerne aussi un dispositif de gestion dynamique d’un réseau de communication maillé mis en œuvre dans un environnement de l’internet des objets, le réseau étant composé d’une pluralité de nœuds communicants contraints en énergie et configurés pour pouvoir émettre des données selon différents niveaux de puissance, le réseau maillé comprenant au moins un nœud passerelle configuré pour transmettre des paquets de données issus de nœuds émetteurs vers le réseau internet via un nœud central, le dispositif comprenant des moyens pour mettre œuvre séquentiellement sur des époques de durée prédéfinie, les étapes du procédé de l’invention.The invention also relates to a device for the dynamic management of a meshed communication network implemented in an environment of the Internet of Things, the network being composed of a plurality of communicating nodes constrained in energy and configured to be able to transmit data according to different power levels, the mesh network comprising at least one gateway node configured to transmit data packets from transmitting nodes to the Internet network via a central node, the device comprising means for implementing sequentially over epochs of duration predefined, the steps of the method of the invention.

L’invention concerne aussi un produit programme d’ordinateur qui comprend des instructions de code permettant d’effectuer les étapes du procédé de l’invention, lorsque le programme est exécuté sur un ordinateur.The invention also relates to a computer program product which comprises code instructions making it possible to carry out the steps of the method of the invention, when the program is executed on a computer.

Description des figuresDescription of figures

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’aide de la description qui suit et des figures des dessins annexés dans lesquels :Other characteristics and advantages of the invention will appear with the aid of the following description and the figures of the appended drawings in which:

illustre un environnement de réseau maillé permettant de mettre en œuvre la présente invention ; illustrates a mesh network environment for implementing the present invention;

illustre de manière simplifiée la structure d’un nœud multi-puissances selon un mode de réalisation de l’invention ; schematically illustrates the structure of a multi-power node according to one embodiment of the invention;

illustre différentes zones de couverture en fonction de la puissance d’émission pour un nœud multi-puissances selon la ; illustrates different coverage areas depending on transmit power for a multi-power node according to the ;

illustre un séquencement temporel d’époques pour une entité centrale selon un mode de réalisation de l’invention ; illustrates a time sequencing of epochs for a central entity according to an embodiment of the invention;

illustre un diagramme de flux de messages pour la diffusion d’une nouvelle configuration selon un mode de réalisation de l’invention ; illustrates a message flow diagram for broadcasting a new configuration according to one embodiment of the invention;

illustre un entête bond par bond d’un nœud multi-puissances selon un mode de réalisation de l’invention ; illustrates a hop-by-hop header of a multi-power node according to one embodiment of the invention;

symbolise la vision qu’a une entité centrale pour un nœud du réseau au terme d’une époque ; symbolizes the vision that a central entity has for a network node at the end of an era;

illustre le contenu d’une base de données d’observation gérée par l’entité centrale selon un mode de réalisation de l’invention; illustrates the content of an observation database managed by the central entity according to one embodiment of the invention;

illustre le contenu d’une base de données d’observation gérée par l’entité centrale selon un autre mode de réalisation de l’invention; illustrates the content of an observation database managed by the central entity according to another embodiment of the invention;

illustre les étapes du procédé de l’invention permettant de définir de manière dynamique la puissance d’émission à appliquer aux nœuds d’un réseau maillé, en tenant compte des limites énergétiques expérimentées par les nœuds, selon un mode de réalisation de l’invention; illustrates the steps of the method of the invention making it possible to dynamically define the transmission power to be applied to the nodes of a mesh network, taking into account the energy limits experienced by the nodes, according to an embodiment of the invention ;

illustre un séquencement temporel d’époques dans un mode de réalisation de l’invention avec évaluation de la santé d’un réseau ; illustrates epoch time sequencing in one embodiment of the invention with network health assessment;

est une représentation schématique d’un réseau de neurones adapté pour effectuer la prédiction de la santé d’un réseau, selon un mode de réalisation de l’invention ; is a schematic representation of a neural network adapted to perform network health prediction, according to one embodiment of the invention;

illustre les étapes du procédé de l’invention permettant de définir de manière dynamique la puissance d’émission à appliquer aux nœuds d’un réseau maillé, en tenant compte des limites énergétiques expérimentées par les nœuds, selon un autre mode de réalisation de l’invention. illustrates the steps of the method of the invention making it possible to dynamically define the transmission power to be applied to the nodes of a mesh network, taking into account the energy limits experienced by the nodes, according to another embodiment of the invention.

Claims (10)

Procédé de gestion dynamique d’un réseau de communication maillé mis en œuvre dans un environnement de l’internet des objets, le réseau étant composé d’une pluralité de nœuds communicants contraints en énergie et configurés pour pouvoir émettre des données selon différents niveaux de puissance, le réseau maillé comprenant au moins un nœud passerelle configuré pour transmettre des paquets de données issus de nœuds émetteurs vers le réseau internet via un nœud central, le procédé étant mis en œuvre séquentiellement sur des époques de durée prédéfinie par un processeur du nœud central et comprenant des étapes consistant à :
- pendant la durée d’une époque i :
(a1) recevoir dudit au moins un nœud passerelle, au moins un paquet de données (600), ledit au moins un paquet de données comprenant des données de mesure issues d’un nœud émetteur du réseau et au moins des informations (602, 604) relatives :
- au chemin nœud par nœud suivi par ledit au moins un paquet depuis le nœud émetteur ; et
- à l’énergie résiduelle de chaque nœud du chemin ;
(a2) ajouter dans une base de données d’observation (800) les informations reçues, la base de données d’observation étant organisée pour stocker, pour chaque nœud du réseau maillé, les informations reçues à chaque époque, ainsi qu’un index représentatif de la puissance d’émission et une valeur représentative d’un coût de routage durant l’époque i écoulée ;
- au début (902) de l’époque suivante i+1 :
(b1) calculer sur la base des informations stockées dans la base de données d’observation une nouvelle configuration pour le réseau maillé, le calcul de la nouvelle configuration consistant à déterminer pour au moins un nœud du réseau maillé (904), des actions à appliquer au nœud quant à sa puissance d’émission et son coût de routage (908, 916) ; et
(b2) diffuser (502) à chaque nœud du réseau via ladite au moins une passerelle, la nouvelle configuration calculée.
Method for dynamic management of a mesh communication network implemented in an Internet of Things environment, the network being composed of a plurality of communicating nodes constrained in energy and configured to be able to transmit data according to different power levels , the mesh network comprising at least one gateway node configured to transmit data packets from transmitter nodes to the Internet network via a central node, the method being implemented sequentially over epochs of predefined duration by a processor of the central node and comprising steps of:
- for the duration of an epoch i:
(a1) receiving from said at least one gateway node, at least one data packet (600), said at least one data packet comprising measurement data from a transmitter node of the network and at least information (602, 604 ) relative:
- the node-to-node path followed by said at least one packet from the sender node; And
- the residual energy of each node of the path;
(a2) adding the information received to an observation database (800), the observation database being organized to store, for each node of the mesh network, the information received at each epoch, as well as an index representative of the transmission power and a value representative of a routing cost during the past epoch i;
- at the beginning (902) of the following epoch i+1:
(b1) calculating on the basis of the information stored in the observation database a new configuration for the mesh network, the calculation of the new configuration consisting in determining, for at least one node of the mesh network (904), actions to applying to the node as to its transmit power and routing cost (908, 916); And
(b2) broadcasting (502) to each node of the network via said at least one gateway, the new calculated configuration.
Le procédé selon la revendication 1 dans lequel ledit au moins un paquet de données reçu comprend de plus des informations relatives au rapport signal à bruit plus interférence de chaque nœud du chemin suivi, et des informations relatives au nombre de répétitions pour transmettre ledit au moins un paquet pour chaque nœud du chemin.The method of claim 1 wherein said at least one data packet received further includes information relating to the signal-to-noise-plus-interference ratio of each node of the path followed, and information relating to the number of repetitions to transmit said at least one packet for each node in the path. Le procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel l’étape de calculer une nouvelle configuration comprend des étapes consistant à :
- déterminer pour ledit au moins un nœud, si l’énergie résiduelle est inférieure à une valeur seuil et si l’énergie consommée par le nœud est supérieure à l’énergie produite ; et
- si oui, appliquer des actions consistant à diminuer la puissance d’émission et augmenter le coût de routage du nœud concerné ; ou
- si non, appliquer des actions consistant soit à augmenter la puissance d’émission du nœud concerné, soit à maintenir la puissance courante.
The method of claim 1 or 2 wherein the step of calculating a new configuration includes steps of:
- determining for said at least one node, if the residual energy is below a threshold value and if the energy consumed by the node is greater than the energy produced; And
- if yes, apply actions consisting in reducing the transmission power and increasing the routing cost of the node concerned; Or
- if not, apply actions consisting either in increasing the transmission power of the node concerned, or in maintaining the current power.
Le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 comprenant de plus pendant la durée de chaque époque, des étapes consistant à :
- évaluer un paramètre de santé du réseau maillé, la santé du réseau étant évaluée par rapport à une estimation de la qualité de transmission de données entre les nœuds du réseau maillé, et par rapport au nombre de nœuds qui sont considérés comme critiques en termes d’énergie, c’est à dire les nœuds pour lesquels l’énergie résiduelle est inférieure à une valeur seuil ;
- ajouter dans la base de données d’observation une valeur représentative de cette évaluation de la santé du réseau ;
- calculer une évolution de la santé du réseau maillé suite à des actions appliquées aux nœuds quant à la puissance d’émission et le coût de routage ; et
- ajouter dans la base de données d’observation une valeur représentative de cette évolution de la santé du réseau.
The method according to any one of claims 1 to 3 further comprising during the duration of each epoch, the steps of:
- evaluating a health parameter of the mesh network, the health of the network being evaluated with respect to an estimate of the quality of data transmission between the nodes of the mesh network, and with respect to the number of nodes which are considered to be critical in terms of energy, ie the nodes for which the residual energy is lower than a threshold value;
- add in the observation database a value representative of this evaluation of the health of the network;
- calculate an evolution of the health of the mesh network following actions applied to the nodes with regard to the transmission power and the routing cost; And
- add in the observation database a value representative of this evolution of the health of the network.
Le procédé selon la revendication 4 dans lequel l’étape de calculer une évolution de la santé du réseau maillé, met en œuvre des algorithmes d’apprentissage par renforcement profond, combinant de l’apprentissage par renforcement à des réseaux de neurones profonds pour générer une prédiction de l’évolution de la santé du réseau maillé.The method according to claim 4 wherein the step of calculating an evolution of the health of the mesh network, implements deep reinforcement learning algorithms, combining reinforcement learning with deep neural networks to generate a mesh network health evolution prediction. Le procédé selon la revendication 5 dans lequel l’étape de prédiction de l’évolution de la santé du réseau maillé consiste à opérer de manière itérative un réseau de neurones avec des données labellisées correspondant aux valeurs de paramètres enregistrés dans la base de données d’observation pour chaque nœud pendant une époque, et aux actions qui sont appliquées sur chaque nœud au terme de cette époque, afin de déterminer l’évolution de la santé optimale.The method according to claim 5 wherein the step of predicting the evolution of the health of the mesh network consists of iteratively operating a neural network with labeled data corresponding to the values of parameters recorded in the database of observation for each node during an epoch, and the actions that are applied on each node at the end of this epoch, in order to determine the evolution of the optimal health. Le procédé selon la revendication 6 comprenant de plus des étapes consistant à :
- générer une nouvelle configuration pour le réseau maillé correspondant à l’évolution de santé optimale, et lui associer un nouveau numéro de version du réseau maillé ; et
- transmettre la nouvelle configuration et le nouveau numéro de version à ladite au moins une passerelle du réseau maillé, pour la diffuser à chaque nœud du réseau.
The method according to claim 6 further comprising the steps of:
- generating a new configuration for the mesh network corresponding to the evolution of optimal health, and associating it with a new version number of the mesh network; And
- Transmit the new configuration and the new version number to said at least one gateway of the mesh network, to distribute it to each node of the network.
Le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 dans lequel l’étape de diffuser la nouvelle configuration calculée, à chaque nœud du réseau via ladite au moins une passerelle, consiste :
- pour un nœud, à transmettre vers un nœud récepteur un message qui contient, en plus des informations relatives au rang des nœuds, le numéro de version du réseau ;
- pour le nœud récepteur, à comparer le numéro de version reçu avec le numéro de version courante, et mettre à jour les éléments relatifs à la différence entre la nouvelle version reçue et la version courante.
The method according to any one of claims 1 to 7 in which the step of broadcasting the new calculated configuration, to each node of the network via the said at least one gateway, consists of:
- for a node, to transmit to a receiving node a message which contains, in addition to information relating to the rank of the nodes, the version number of the network;
- for the receiving node, to compare the version number received with the current version number, and update the elements relating to the difference between the new version received and the current version.
Un produit programme d’ordinateur, ledit programme d’ordinateur comprenant des instructions de code permettant d’effectuer les étapes du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.A computer program product, said computer program comprising code instructions for carrying out the steps of the method according to any one of claims 1 to 8, when said program is executed on a computer. Un dispositif de gestion dynamique d’un réseau de communication maillé mis en œuvre dans un environnement de l’internet des objets, le réseau étant composé d’une pluralité de nœuds communicants contraints en énergie et configurés pour pouvoir émettre des données selon différents niveaux de puissance, le réseau maillé comprenant au moins un nœud passerelle configuré pour transmettre des paquets de données issus de nœuds émetteurs vers le réseau internet via un nœud central, le dispositif comprenant des moyens pour mettre œuvre séquentiellement sur des époques de durée prédéfinie, les étapes du procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.A device for dynamic management of a mesh communication network implemented in an Internet of Things environment, the network being composed of a plurality of communicating nodes constrained in energy and configured to be able to transmit data according to different levels of power, the mesh network comprising at least one gateway node configured to transmit data packets from transmitter nodes to the Internet network via a central node, the device comprising means for implementing sequentially over periods of predefined duration, the steps of the method according to any one of claims 1 to 8.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100284287A1 (en) * 2009-05-07 2010-11-11 Verizon Patent And Licensing Inc. System and method for dynamically adjusting routing metrics based on power consumption
US20140036683A1 (en) * 2012-08-01 2014-02-06 Qualcomm Incorporated Power optimized behavior in mesh networks

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100284287A1 (en) * 2009-05-07 2010-11-11 Verizon Patent And Licensing Inc. System and method for dynamically adjusting routing metrics based on power consumption
US20140036683A1 (en) * 2012-08-01 2014-02-06 Qualcomm Incorporated Power optimized behavior in mesh networks

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ABOUBAKAR MOUSSA ET AL: "An Efficient and Adaptive Configuration of IEEE 802.15.4 MAC for Communication Delay Optimisation", 2020 11TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON NETWORK OF THE FUTURE (NOF), IEEE, 12 October 2020 (2020-10-12), pages 1 - 7, XP033855529, DOI: 10.1109/NOF50125.2020.9249218 *
AL-HADHRAMI TAWFIK ET AL: "NEARMesh: Network environment aware routing in a Wireless Mesh Network for emergency-response", 2017 INTERNATIONAL CONFERENCE ON RESEARCH AND INNOVATION IN INFORMATION SYSTEMS (ICRIIS), IEEE, 16 July 2017 (2017-07-16), pages 1 - 6, XP033138123, DOI: 10.1109/ICRIIS.2017.8002448 *
AL-HADHRAMI TAWFIK ET AL: "Power aware routing algorithms (PARA) in wireless mesh networks for emergency management", PLOS ONE, vol. 13, no. 10, 15 October 2018 (2018-10-15), pages e0204751, XP055785601, Retrieved from the Internet <URL:https://storage.googleapis.com/plos-corpus-prod/10.1371/journal.pone.0204751/1/pone.0204751.pdf?X-Goog-Algorithm=GOOG4-RSA-SHA256&X-Goog-Credential=wombat-sa@plos-prod.iam.gserviceaccount.com/20210315/auto/storage/goog4_request&X-Goog-Date=20210315T103029Z&X-Goog-Expires=3600&X-Goog-SignedHeaders=ho> [retrieved on 20210315], DOI: 10.1371/journal.pone.0204751 *

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