WO2010055270A2 - Communication method and network implementing said method - Google Patents
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- WO2010055270A2 WO2010055270A2 PCT/FR2009/052186 FR2009052186W WO2010055270A2 WO 2010055270 A2 WO2010055270 A2 WO 2010055270A2 FR 2009052186 W FR2009052186 W FR 2009052186W WO 2010055270 A2 WO2010055270 A2 WO 2010055270A2
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Definitions
- the invention relates to a method of communication between electronic communication devices, called nodes, forming a network, and a network adapted to implement this method.
- the invention more particularly relates to a communication method adapted for the propagation of data step by step between nodes of a network.
- a network composed of nodes exchanging data is said to be wide, if the dispersion of the nodes largely exceeds the range of communication
- Such a method allows the exchange of data from a source node to a distant destination node and can be unrelated and / or out of range of one another, via a relay node chain , connected and / or in communication range from each other two by two, propagating the data step by step until reaching the destination node.
- Such a method of routing (also called routing method) of data relies on a method of locating the nodes to determine the optimal path on which to direct a message; the optimal path being one that allows a message to reach the destination node under optimal conditions.
- the nodes acquire their geographical position by using a localization system, such as for example the Global Positioning System (GPS).
- GPS Global Positioning System
- the nodes exchange knowledge of their geographical position, in order to create neighborhood tables between the nodes.
- a source node must know the geographical position of the destination node to transmit data to it, so that the data propagation takes place step by step by the best path, thanks to the insertion, in the data to be transmitted. , the geographical position of the destination node.
- One of the methods is to propagate the data, as much as possible in the direction of the destination. These methods can only work if the nodes are all equipped with a tracking system.
- GEMS Global Environmental Micro Sensors
- Beacon Vector Routing Scalable Point-to-Point Routing in Wireless Sensors
- the algorithm defines, for each node, a set of coordinates with respect to the set of tags and a distance function.
- each node knows its distance, in jumps, with respect to each tag, and the coordinates of a node are concretized by a vector comprising all the different distances.
- the nodes must know the positions of their neighbors in order to allow optimization of the routing by the root node. To do this, the different nodes must periodically send messages containing their coordinates. It is therefore again a system based on the location of the nodes by virtual coordinates.
- TAG A Tiny Aggregation Service for Adhoc Sensor Networks
- Madden et al XP008091295 describes a data aggregation service for a wireless sensor network.
- the aggregation consists of executing at each node a particular function on the transmitted data (for example chosen from the functions COUNT, MIN, MAX, SUM, AVERAGE).
- the routing algorithm chosen must allow on the one hand the broadcasting of requests to all the nodes, on the other hand the aggregation of the collected data towards the root of the network (one of the nodes where the recipient user is connected to the network). network) from the different nodes.
- An example is given of an inverse tree-based routing protocol in which the root sends a message to the different nodes to allow their organization according to a routing tree in which each node is defined by a level (c '). that is, a rank) and a parent node.
- This protocol is however not compatible with a network comprising a plurality of roots. In addition, it does not deal with the problems that arise in case of loss of the quality of communication between two successive nodes during the transmission of the data.
- a method of routing in a network of nodes is: simple, if it requires few data processing operations to be performed by nodes; effective, if the data reaches its destination quickly, with a minimum of duplicate transmissions, including local loss of communication between a pair of nodes; economical, if it is suitable for sensor networks with low cost and low energy autonomy; robust, if it can continue to work despite unpredictable changes in network topology, and so few messages never reach their destination; generic, if the routing does not require a geographic location system of each node, nor a complex digital processing at each node; multipoint if the data can be transmitted to a plurality of separate collection nodes.
- the invention aims to provide these advantages and to provide a communication method for transmitting data step by step, via at least one continuous and optimized path (including a shorter path), from any source node of the network up to to one or more predetermined destination node (s).
- the invention also aims to provide a network of nodes for the implementation of this method.
- the invention aims in particular to provide such a method and such a network that can be the subject of many different applications, and more particularly that are compatible with a very low power consumption of each node, for example by allowing a long duration of network life with nodes only powered by accumulator batteries or low capacity batteries.
- the invention relates to a method of communication between a plurality of electronic communication devices, called nodes, of a network, adapted to transmit data messages - in particular measurement data produced by integrated sensors in at least some of the nodes-to at least one node, said collector node, wherein:
- each node is adapted to be able to send and receive messages
- each node comprises a processing module adapted to interpret and modify a received message, a routing path between any one of the nodes and each collector node is determined by diffusion, step by step, of a message, called a management message, sent by each collecting node, each management message comprising a digital field, said rank field, - the processing module of a node receiving a management message, being adapted to compare the value of the rank field of the management message with a digital value stored in a digital memory of the node, said rank memory,
- the processing module increments the contents of the rank field, updates the contents of the rank memory with the contents of the rank field increments, and retransmits the management message, characterized in that:
- the processing module of a node receiving a management message is adapted to, if the value contained in the rank memory belongs to the set formed of values greater than the contents of the rank field, incrementing the contents of the rank field , update the contents of the rank memory with the contents of the rank field increment, and retransmit the management message, - the processing module of each collection node is adapted to incorporate in each management message that it emits, a digital field, said session identifier field, the value of which is modified, for each management message sent by the same collector node, according to a predetermined order relation known to the nodes (that is to say represented by data recorded in each node).
- the method of communication step by step according to the invention has the advantage of being composed of simple actions and therefore fast and economical to be executed by each node.
- a node does not need to have complete knowledge of the path that connects it to the collector node, but it only needs to be part of a chain of connected nodes and / or within range of each other. two by two to be able to send messages to the collector node.
- the process according to the invention allows automatic connection without a GPS-type positioning system or virtual coordinate system, neither intermediate tags references for such a system, nor complex digital processing, nodes considered to be closest to each other, via a path optimized considered the shortest way possible.
- Messages to one (or more) sink node travel from node to node along a routing path and converge to each sink node.
- a method according to the invention operates without the nodes needing to receive and take into account the geographical position of each collector node receiving messages.
- the updating (notably periodic) of the routing paths made possible by the use of the session identifiers is particularly advantageous in the case of networks with variable topology over time to ensure that the paths are still valid and in a simple way, without risk of error, ambiguity or inconsistency.
- the optimal frequency of updating the routing paths is chosen according to the mobility dynamics of the nodes in order to avoid initiating management messages more often than necessary.
- the use of a session identifier field makes it possible to make the invention compatible with the simultaneous use of a plurality of collector nodes, and also allows the dynamic propagation of the indication of a disability. a portion of the routing path when transmitting data from each source node to each sink node.
- the value of this session identifier field is modified for each management message sent by the collecting nodes, and is the same for all the collecting nodes issuing a management message corresponding to the same session.
- the processing module of a node is adapted to record an undefined value in its rank memory when it receives a management message whose session identifier field contains a subsequent numerical value (higher order) than the previous management message received.
- an initiating collector node of a management message can, by modifying the value of the field of session identifier contained in the message, to impose on the receiving nodes an update of the message ranks and thus of the routing paths which lead to this collecting node.
- Such an undefined value can be stored in a permanent memory of the node at its manufacture (eg maximum value of the rank memory of the node).
- each collector node is adapted to include an identifier of this collector node in each new management message that it initiates.
- the network comprises a plurality of collector nodes, each comprising a digital identification code, said collector node identifier, which is specific to it, stored in a permanent memory of this collector node, this collecting node being adapted to include this collector node identifier in each management message it initiates. Deploying multiple collector nodes increases the number of message collection points from other nodes, and therefore extends the network area.
- the different collecting nodes can be connected by a specific link (wired or not) in permanent communication with each other and / or with a central station and / or regularly visited for the collection of the data they receive.
- the processing module of a node stores in a digital memory of the node, said collector node identifier memory, the node identifier of a collector node including a management message that it received resulted in the update of his rank memory with the smallest rank value.
- each node sends messages to a single collector node. So there are as many subnets as there are collecting nodes.
- each node comprises a digital identification code, said node identifier, which is specific to it, stored in a permanent memory of this node, and each management message includes a digital field, called a field of reference. transmitter node identifier, wherein the node identifier of the node that issued this message is last recorded.
- the processing module of a node is adapted to memorize the value of the identifier field of transmitting node of this management message in a digital memory of the receiving node, said closest node identifier memory, and replacing the contents of this field in this management message by the node identifier of the receiving node, and retransmitting the management message.
- Storing the node ID of the immediately preceding node in the transmission chain allows, if necessary, to avoid sending a message directly to the previous node (which may be the nearest neighbor on the shortest path to a collector node), thus reducing duplication of messages.
- each node comprises a device for measuring and recording the signal level of reception of the message, and when a node receives a management message whose rank field value is equal to that of the rank memory, the processing module is adapted to compare the level of the reception signal with that of the previous received message, and then store, in the transmitting node identifier field, the identifier of the node providing the highest signal level .
- This criterion allows a more efficient management of the placement of the nodes on the path of the management messages.
- the processing module stores the path by which the node receives a management message with the strongest signal level, which corresponds to the highest number of nodes. short way to the collector node.
- this criterion makes it possible to uniquely determine the routing between the different nodes of the network.
- each management message contains a digital field, called recipient identifier field (s), containing at least one node identifier of a destination node of the management message.
- the processing module of a receiving node of a management message compares each value of the recipient identifier field (s) with its node identifier, and the processing module is adapted to access reserved content of the management message if and only if the node identifier corresponds to the value of the recipient identifier field (s).
- the communication method according to the invention is adapted to include in a content management message reserved for a particular node or a group of nodes (all identified individually or collectively in the recipient identifier field (s)). Thus, all the receiving nodes of the message but not recipients of the message, ignore its reserved content. Such reserved content may for example consist of preventing the retransmission of the management message or forcing its retransmission.
- each management message is adapted to be able to convey additional data to be read by at least one node.
- each management message is adapted to be able to convey at least one command to be executed by at least one node.
- This includes, for example, a command for reconfiguring the parameters of a node (for example the frequency of the measurements to be performed by the node, the maximum number of retransmission of a data packet before abandoning, etc.) or a command of restitution of information concerning parameters of the node (for example the maximum waiting time for transmission of a management packet, the maximum waiting times for transmission and retransmission of a data packet, etc. ).
- the processing module of at least one node, said source node is adapted to develop messages, called data messages, and transmit them to at least one collecting node.
- each source node performs measurements of their environment, and then include those measurements in data messages. These data messages therefore convey data to be routed to the node (s) collector (s) adapted (s) to process these data.
- the processing module of each source node is adapted to incorporate in the data messages a collector node identifier stored in a memory of the source node. In this way, each source node transmits data messages to a collector node whose storage node identifier has been stored.
- each transmitting node having to transmit a data message transmits it to the node whose node identifier is stored in the node identifier memory closest to the transmitting node.
- Each data message is sent for each node to a single destination node, thereby allowing the uniqueness of the path taken by each message and leading to a collector node.
- This preferred embodiment of the data message routing method allows each collecting node to receive a single copy of each data message sent and does not overload the network.
- each data message is transmitted step by step using a digital field that it contains, said rank field, such as the processing module of any node receiving a data message, compares the value contained in the rank field with that contained in its rank memory, updates the rank field with the contents of its rank memory and retransmits the message if the value contained in the Rank memory is less than that contained in the rank field.
- This second mode of implementation of the routing method of the data messages based on the rank values of the nodes, makes reliable the reception of data to the collecting nodes, even in the case where paths are no longer valid. Indeed, the same data message can be forwarded by several receiving nodes, all possessing a field of lower rank to the sending node of the message.
- the data messages are generated asynchronously by the source nodes and then transmitted asynchronously.
- Each node applies a rule for determining the instant of measurement and the instant of transmission of an associated data message.
- rules can be envisaged, such as: according to a fixed frequency, or as soon as a threshold of variation is exceeded, or as soon as a measurement command is received, ...
- the method according to the invention makes it possible to vary the volume of data exchanged by varying the rules to be applied by the nodes dispersed in several points of the network.
- the messages containing these measurements are transmitted at times to overcome the collisions between messages.
- the reception by a node of a data message triggers the sending by this node of a message, called service message, which constitutes an acknowledgment message if it accepts the data message. , and a non-acknowledgment message if it refuses the data message.
- This mechanism for acknowledging or not acknowledging the data messages makes it possible to indicate to the sender node whether a data message has been received by a node, and whether the reception is accepted or refused by this node. Its purpose is to inform a transmitting node about the status of the reception. Moreover, it can be used indifferently in one or the other of the two modes of implementation of the routing method of the data messages presented above.
- a transmitting node retransmits its message only if, after a predetermined time, no service message is received. Retransmission provides another opportunity for the receiving node to be able to receive the data message in the event of a previous bad reception.
- a receiving node of an acknowledgment message does not re-transmit this service message.
- an acknowledgment message is used to acknowledge an identified message exchanged between two nodes, it is not intended to be broadcast to other nodes of the network.
- a receiving node of a non-acknowledgment message sends a message of non-acknowledgment to the sending nodes of the data messages it receives (that is to say to the destination of the message).
- collector node waits for a management message to transmit data messages to at least one node, said collector node, in which:
- each node comprises a transmitter and a receiver
- each node comprises a processing module adapted to interpret and modify a received message
- each collection node is adapted to transmit a message, said management message, broadcast from one to another by the nodes, each management message comprising a digital field, called a rank field,
- the processing module of a node receiving a management message being adapted to compare the rank field with a digital value stored in a digital memory, called rank memory,
- the processing module is adapted to increment the value of the rank field, update the contents of the rank memory with the content of the field of incremented rank, and retransmit the management message, characterized in that:
- the processing module of a node receiving a management message is adapted to, if the value contained in the rank memory belongs to the set formed of values greater than the contents of the rank field, incrementing the contents of the rank field , update the contents of the rank memory with the contents of the incremented rank field, and retransmit the management message,
- each collection node is adapted to incorporate in each management message that it transmits, a digital field, called session identifier field, the value of which is modified, for each management message sent by the same collector node, according to a predetermined order relationship known to the nodes.
- the network according to the invention is suitable for implementing the method according to the invention.
- the method according to the invention is implemented in a network according to the invention.
- a network comprises a plurality of nodes, called source nodes, adapted to generate useful data to be transmitted (for example data representative of measurements), and the processing module of each source node is adapted to include these data useful in data messages sent to at least one collector node.
- a plurality of nodes serve as a relay to allow the data messages of the source nodes to be able to reach the collector nodes.
- a network according to the invention in addition to the node (s) collector (s), all other nodes can be simultaneously sources or relays.
- a network according to the invention may comprise several collector nodes distributed over a zone, thus advantageously making it possible to increase the number of collection points of the data messages originating from a plurality of source nodes.
- the invention extends to a network characterized by all or part of the above-mentioned characteristics in relation to a method according to the invention.
- the invention can be subject to many different applications.
- the nodes are at least partly associated with mobile structures, and the nodes are connected to each other by wireless links.
- said structures are freely movable with a fluid in which they are placed, so as to follow the currents. Their movements are therefore uncontrolled and in general indeterminate.
- said mobile structures are aerostats placed in the Earth's atmosphere, and equipped with Earth observation means generating observation data (for example meteorological) as useful data.
- mobile structures can be satellites of a constellation of satellites in space.
- the nodes are associated with space systems (satellites) or aircraft, more particularly aerostats such as balloons, in particular with a node carried on board each space system or aircraft, and at least one collecting node is adapted to transmitting messages to a central station, in particular a ground station (this collecting node being itself fixed with respect to the central station or with respect to the ground, or carried by a space system or an aircraft and in permanent communication link with such a central station or with such a ground station).
- at least one source node is provided with means for observing the Earth, for example means for observing meteorological phenomena, such as cyclones.
- each source node and in particular each transmitter node, is carried on board an aerostat.
- the nodes are at least partly associated with mobile structures, such as capsules, immersed in a liquid medium (such as the water of a basin, a marine environment, a river, a river , a physiological medium of a living being (for example the blood or the digestive tract ).
- a liquid medium such as the water of a basin, a marine environment, a river, a river , a physiological medium of a living being (for example the blood or the digestive tract ].
- At least one collecting node is then adapted to transmit messages to a fixed station immersed or not (this collector node being either itself even fixed, is carried by a capsule and in permanent communication connection with such a fixed station) and at least one source node is provided with means for observing said liquid medium, in particular means for observing currents of the liquid medium.
- the invention makes it possible, for example, to appreciate the characteristics (speed, diffusion ...) of the circulation of said physiological medium in the body
- the nodes are associated with terminals capable of being worn by persons (for example mobile phones, personal assistants (PDAs), etc.), and the transmitted data can be messages in the form of messages. from each person carrying a terminal and / or to each person carrying a collecting node.
- PDAs personal assistants
- the nodes are at least partly associated with fixed structures relative to the terrestrial ground.
- at least one source node is then equipped with fire monitoring means.
- a method and a network according to the invention can be of the monodirectional type, as is the case for the transmission of observation data between source nodes and at least one collecting node.
- a method and a network according to the invention which are bidirectional in nature, that is to say, allow data exchanges in one direction and in the other, a collector node in a sense of transmission that can act as a source node in the other direction of transmission.
- the invention also relates to a method and a network characterized in combination by all or some of the characteristics mentioned above or below.
- FIG. 1 is a schematic view of a network of nodes according to the invention
- FIG. 2 is a schematic view of the internal structure of a node of a network according to the invention
- FIGS. 3a, 3b and 3c are illustrative schematic views of the digital fields contained in messages exchanged between nodes of a network according to the invention, respectively applying to a management message, a data message and a service message,
- FIG. 4 represents a logic diagram of the steps performed by a node of a network according to the invention during the reception of a management message in a method according to the invention
- FIGS. 5a and 5b each represent a logic diagram of the steps performed by a node of a network according to the invention when receiving a data message in a method according to the invention, respectively according to the first (preferential) and the second mode of implementation of the routing of data frames,
- FIG. 6 shows an embodiment of a network according to the invention, comprising aerostats balloons and stations, and intended to be used for meteorological measurements,
- FIG. 7 presents a second embodiment of a network according to the invention intended to be used for studies of aquatic currents
- FIG. 8 shows a third embodiment of a network according to the invention for use in fire monitoring.
- solid lines or dotted lines represent links between nodes.
- thick lines solid or dashed
- the thick lines represent the shortest routing path between the nodes resulting from the application of the method according to the invention.
- a communication network 100 the communication is carried out step by step between electronic devices, called nodes, geographically dispersed in an environment according to a topology that may be undetermined and / or uncontrolled.
- Communication-capable nodes communicate with each other via wired or wireless links.
- the nodes are interconnected by physical links (cables, optical fibers ...), the network thus forming a mesh connecting each node to a plurality of other nodes.
- the links described in the following description are preferably wireless links, the invention being particularly advantageous in the case of nodes interconnected by wireless links.
- these wireless links use the propagation of electromagnetic (including radio frequency) or acoustic waves to make possible remote communication.
- the network 100 comprises different types of nodes which are differentiated by their function (s), it being understood that nothing prevents at least one node from accumulating several functions, from one transmission to another.
- at least one node, said collector node 102 is a data destination node from at least one other node, said source node, and propagated step by step to this collector node 102.
- a network according to the invention may comprise a plurality of nodes 102, 102 'collectors.
- the nodes 102, 102' collectors are preferably interconnected by specific links, not shown in the figures (wired or wireless), adapted for the exclusive communication between the collecting nodes and / or between them and a central station.
- These specific links are intended to essentially allow the retrieval and concatenation of data in a centralized database located in a central information storage station.
- the node 103 3 ( Figure 1) is located between the nodes 103 4 and 103i and serves as relay node for communication between these nodes.
- the source nodes also have a function of generating data messages, for example from a measurement of their environment, and at least transmission of these data messages.
- a network 100 according to the invention comprises at least one source node, in particular a plurality of source nodes, and a plurality of relay nodes. Some relay nodes can act as source nodes. Some relay nodes can act as collection nodes.
- each node 102, 102 'collector must be in connection with at least one other node, and at least one routing path must be established between each source node and each collector node.
- the density and the number of relay nodes must be sufficiently large, depending on the range of the wireless links 7.
- Each node whatever its type, comprises at least one transmitter 75 and at least one receiver 76 (FIG. 2) connected to at least one antenna 74, adapted to establish wireless communication links (radiofrequency) with the other nodes to be connected. scope.
- each node regardless of its type, comprises digital data storage memories.
- a digital memory known as a node identifier memory 11, formed of a node's read-only memory, contains a digital node identifier code, making it possible to uniquely distinguish each node of the network. The contents of this memory are not erased when the node is powered off.
- the memories described below are memories of the node, and their content can be modified and is quickly accessible read / write.
- a node comprises: a digital memory, called rank memory 12, for storing a natural integer representing the rank of the node; a digital memory, called reception signal level memory 13, for storing a value representative of the reception signal level of a management message; a digital memory, called memory 14 of identifier of collector node, for storing the identifier of the collector node to which the data messages are sent from this node; a digital memory, called session identifier memory 15, for storing a value (natural integer) representative of the current session; a digital memory, called the closest node identifier memory 16, for storing a node identifier of a node transmitting a received message.
- Each node also comprises a processing module 88 adapted for interpreting received data and for extracting the contents of a memory, modifying its value or storing a value therein.
- a processing module 88 comprises calculation means such as a computer (not shown in the figures) and buffers for temporarily storing data necessary for a calculation or waiting to be transmitted or stored (not shown in the figures). ).
- each node is advantageously organized according to three buffers or groups of memory buffers:
- a first buffer or group of service buffers memorizing all the service data of the network: the data identifying the optimal routing path; data identifying other nodes in range; a second buffer or group of data packet buffers storing the data packets of the data messages to the collector node (s);
- a third buffer or group of acknowledgment buffers memorizing the acknowledgment or non-acknowledgment signals received by this node for the data of the currently transmitting data messages still present in the second buffer or group of packet buffers; data; and the acknowledgment or non-acknowledgment signals transmitted by this node for the data messages it receives.
- Each node also includes a time measurement module 77, such as a clock, at least substantially synchronized with all nodes of the network. This module allows the node to include data representative of a time (dating) in the exchanged messages.
- a time measurement module 77 such as a clock
- the source nodes most often comprise a payload composed of measuring means 10 comprising a plurality of sensors (for example: temperature sensors, hygrometry, pressure) and a measurement control module 89 adapted to parameterize the measurements to be made, storing the measurements made and sending the processing module 88 of the node the measurements so that they can be stored and sent to the collector node.
- said measurements may consist solely of data stored in the memories of the node because of the operation of the network (rank of the node, etc.).
- Each node comprises bidirectional communication buses 78 connecting the processing module 88 with the other modules, as well as with the various memories of the node.
- a bidirectional communication bus 78 also connects the measurement control module 89 with the measurement means 10 of the node.
- Each node comprises a power supply module 79 connected by power cables (not shown in the figures) to the other modules of the node and allowing their supply of electricity from at least one source of electrical energy (sector, batteries, accumulators, photovoltaic cells, alternators, wind turbines, ).
- Communication links 7 between nodes constitute the medium for exchanging messages of different types.
- the nodes in visibility (within range) of each other are connected by at least one line (solid or dashed) symbolizing a link 7 between these nodes.
- Each node is adapted to receive and retransmit management messages (FIG. 3a) making it possible to establish and / or update the topology of the network, and by this means to inform the nodes of the network that a new session begins.
- the management messages 19 are initiated exclusively by the collector node (s) 102, 102 ', of the network.
- Each node is adapted to receive and retransmit data messages (FIG. 3b), initiated exclusively by source node (s) and including measurement data made by source node (s). (s).
- Each node is adapted to transmit and receive service messages (FIG. 3c). Such a message may be initiated by any type of node upon receipt by the latter of a data message as confirmation that the data message has been received.
- the data contained in the messages exchanged between the nodes are partitioned into several digital fields.
- type identification field 24 allowing the processing module 88 of a receiving node to distinguish the type of message received, among the management messages 19, data messages and service messages.
- all types of messages comprise a digital field, said issuer node identifier field 22, making it possible to identify, on reception, which node sent the message last, and a digital field, said field 23 recipient identifier (s), for identifying, on reception, which node (or group of nodes) is intended for the message, thereby forcing the non-destination nodes to ignore the message at least in part.
- This recipient identifier field 23 may contain one and only node identifier, or a plurality of node identifiers, or an identifier of a list of nodes whose identifiers are stored by a read-only memory of the different nodes. .
- a management message 19 further comprises at least: a digital field, said collector node identifier field, containing the identifier of the collector node having initiated this management message; a digital field, said session identifier field 26, containing the value (integer natural), the last session in progress for the collector node that initiated this message; a numeric field, said field 27 of rank, containing the value (natural integer) of rank of the management message modified by the last node transmitting the message.
- a data message 20 further comprises at least for example: a digital field, called a payload field, containing the measurement data made by the source node; and in one embodiment (second embodiment described hereinafter), a digital field, said rank field, and a digital field, said collector node identifier field.
- a service message furthermore comprises at least one digital field, called service field, containing data representative of a signal to be transmitted, for example a signal for acknowledging the reception of a data message, or a signal of not acknowledging receipt of a data message.
- the method according to the invention is adapted to be implemented by a network 100 described above, and makes it possible to establish an optimal routing path between any of the nodes 103j and a node 102, 102 'collector. This optimal routing path is determined by the broadcast of a management message 19, issued by the node 102, 102 'collector.
- a routing path consists of several segments, one segment being the portion of the routing path that separates two nodes located one after the other on the path, without being separated by another node.
- each value included in a square next to a node represents the value contained in its rank memory 12, as determined by the method according to the invention.
- a line square full, respectively dotted line, is used when a node is located on a routing path of a management message from the first node 102 collector, respectively the second node 102 'collector.
- the content of the rank memory 12 of the collector node 102 is equal to 0, and that of the first node 103i located on the routing path from the first collector node 102 is 1.
- the first collector node 102 sends a first management message 19 comprising a rank field 27 containing the value 0.
- the bold solid lines represent the routing path followed by this first management message 19.
- the node 103i within the communication range of the first collector node 102, receives this message 19, increments the content of the message rank field 27 by one (resultant value equal to 1) and assigns it to its rank memory 12. (resultant value equal to 1), then reissues the management message 19. It should be noted that a node 102, 102 'collector ignores all the management messages that it possibly receives from the other nodes of the network 100.
- Nodes 103 2 and 103 3 within communication range of node 103 l5 receive the message from node 103i.
- Each of nodes 103 2 and 103 3 increments the content of field 27 of rank of the received message by one unit (resulting value equal to 2) and assigns it to its rank memory 12 (resultant value equal to 2) and then re-transmits the management message 19.
- the nodes 103 2 and 103 3 store the node identifier of the node 103i in their closest node identifier memory 16, corresponding to the fact that the node 103i is their nearest neighbor on the routing path starting by the collector node 102.
- the node 103 2 (respectively 103 3 ) ignores the management message 19 from the node 103 3 (respectively 103 2 ) because it contains a field value 27 of rank equal to that contained in its memory 12 of rank.
- the node 103i ignores the management messages 19 from the nodes 103 2 and 103 3 because they each contain a field value 27 of higher rank than the contents of its rank memory 12.
- Node 103 4 receives management messages 19 from nodes 103 2 and 103 3 .
- the 103 node 5 receives management messages from the node 2 103 and node 4 103. Node 103 2 having sent a management message 19 comprising a field value 27 of smaller rank (value equal to 2) than that of the message sent by node 103 4 (value equal to 3), then the node
- node 103 5 stores the node identifier of the node 103 2 in its closest node identifier memory 16 (corresponding to the fact that the node 103 2 is its nearest neighbor). 5 the node 103 increments by one unit the value contained in the field 27 of row (resulting value equal to 3) and assigns it to the memory 12 of row (resulting value equal to 3), and then retransmits the message management 19 .
- nodes 103 6 and 103 7 in the communication range of the node 103 5 , receive the management message 19 from the node 103 5 .
- Each of nodes 103 6 and 103 7 increments the content of field 27 of received message rank (resulting value equal to 4) and assigns it to its rank memory 12 (resulting value equal to 4), then reissues message 19 of management.
- nodes 103 6 and 103 7 stores the identifier of node 5 of the node 103 in their memory 16 of the closest node ID, corresponding to the fact that the 103 node 5 is their nearest neighbor.
- each collector node sends a management message 19 which differs from other messages by a collector node identifier field it contains.
- sending management messages 19 by each node 102, 102 'collector is done asynchronously with respect to other collector nodes.
- the network 100 represented in FIG. 1 comprises two nodes 102 and 102 'collectors. Like the first collector node 102, the second collector node 102 sends a second management message 19 comprising a field 27 of rank value 0. The routing path followed by the second management message 19 is represented by dashed lines. fat. Node 103 6 , within range of communication of the second node 102 'collector, receives this message. However, as previously described, the value contained in the rank memory 12 of the node 103 6 is equal to 4. The node may be positioned on a shorter routing path if it is attached to the second node 102 'collector rather than at the first collector node 102.
- the node 6 103 increments by one unit the contents of field 27 of the message rank (resulting value equal to 1) and assigns it to the contents of its memory 12 to row (resulting value equal to 1), then retransmits the management message 19.
- the nodes 103 5 and 103 7 within the communication range of the node 103 6 , receive the management message 19 from the node 103 6 .
- each of the nodes 103 5 and 103 7 increments the content of the rank field 27 of the received message by a unit (resulting value equal to 2) and assigns it to the contents of its memory 12 of rank (resultant value equal to 2), then reissues the management message 19.
- the nodes 103 and 5 103 7 stores the identifier of node 103 node 6 in their memory 16 of the closest node ID, corresponding to the fact that the 103 node 6 is their nearest neighbor.
- the node 103 5 (respectively 103 7) ignores the message 19 management from 103 7 node (respectively 103 5) because it contains a field value 27 of equal rank (value 2) to that contained in their memory value 12 rank.
- nodes 103 and 6 103 2 within communication range of node 103 5 receive the message 19 from the management node 103 5 because they ignore the 27 largest field contains a value (2) or greater to the value (2 and 1 respectively) contained in their rank memory 12.
- a session corresponds to the time interval during which the method considers that the topology of the network 100, as determined by the broadcast of a management message by a node 102, 102 'collector , remains valid. After this time interval, the node 102, 102 'collector returns a new management message to update the network topology. Therefore, a session can also be seen as the interval of time separating two transmissions of a management message 19 by the same node 102 collector.
- a collector node 102 issues a new management message whose session identifier field 26 contains a new value.
- Each session corresponds to a session identifier modified with respect to the previous one according to a known order relationship of the nodes.
- a session identifier may be an incremented value for each new session, the value being reset to 0 after reaching a maximum value.
- a single management message 19 is initiated by each node 102, 102 'collector for each new session, and has a new value contained in the session identifier field 26.
- a session is unique for a given collector node.
- the establishment of a new session is managed asynchronously between the nodes 102, 102 'collectors.
- the preparation of the transmission of a management message 19 to be sent by a node 102, 102 'collector follows the following steps.
- the processing module 88 of the collector node 102 includes a predefined initial value in the rank field 27 of the management message.
- the collector node 102, 102 'includes its collector node identifier on the one hand in the digital field of the message corresponding to the collector node identifier field, and on the other hand in the node identifier field 22. transmitter.
- the collector node 102, 102 'includes a predetermined initial digital value in the session identifier field. For example, it is considered in the remainder of the description that the initial value of the session identifier is 0, and that the evolution order relation of the session identifiers follows an increment of one unit each. new session established.
- the processing module 88 of the collector node 102 includes the value of the recipient identifier in the recipient identifier field 23, the possible values being able to correspond to a group of nodes, for example the nodes in direct communication range of the node 102, 102 'collector (also called nodes in visibility), or a node in particular.
- the moment of transmission of a message by a node is determined so as to limit the collisions with other messages transmitted by separate nodes, for example by sending the message at a random time in a predetermined time interval.
- each node performs the steps of the method in the order shown in Figures 4, 5a and 5b. According to the method described in FIG. 4, in step 31, the module
- step 32 the processing module 88 of the node 103j determines whether it is the reception of the first management message 19. If the knot
- step 43 otherwise it executes step 33.
- step 33 the processing module 88 of the node 103j extracts the content of the destination node identifier field 23 from the message and then executes the step 34.
- step 34 the processing module 88 of the node 103j determines whether it receives the management message 19 by comparing the content of the recipient identifier field 23 of the message with its node identifier stored in its memory. node identifier memory 11. If the processing module 88 of a node 103j determines that it is one of the recipients of the management message 19, then it executes step 35, otherwise it executes step 47.
- step 35 the processing module 88 of node 103j extracts from the message the contents of the collector node identifier field 25 and executes step 36.
- step 36 the processing module 88 of the node 1 (B 1 compares the content of the collector node identifier field extracted from the message with the value contained in the node collector node memory 14
- step 39 If the two values are different then it executes step 39, otherwise it executes step 37.
- step 37 the processing module 88 of the node 1 (B 1 extracts from the received message the content of the session identifier field 26 and executes the step 38.
- step 38 the processing module 88 of the node 1 (B 1 compares the value extracted from the session identifier field 26 of the message with the value contained in its session identifier memory. message is prior (according to the order relationship governing the evolution of the session identifiers) to that of the node 1 (B 1 , then it executes the step 47. If the value from the message is identical to that memorized by the node 1 (B 1 , then it executes step 39. Finally, if the value from the message is later than that of node 1 (B 1 , then the processing module 88 of node 1 (B 1 executes step 43.
- step 39 the processing module 88 of node 1 (B 1 extracts from the message the contents of the rank field 27, then executes step 40.
- step 40 the processing module 88 of the node 103j compares the value contained in the rank field 27 extracted in step 39 with the value contained in the rank memory 12 of the node. If the value of the message rank field 27 is greater than or equal to the value contained in the rank memory 12, then the processing module 88 of the node 103j executes step 47. Otherwise (i.e. the value contained in the rank memory 12 is greater than the value of the message rank field 27, or is an undefined value (for example the maximum value that can be taken by this memory 12 recorded by default during manufacture in the latter) ), it performs step 41.
- step 41 the processing module 88 of the node 103, tests
- the value contained in the rank memory 12 is equal to the value resulting from the incrementation of the message rank field 27 (ie value of the rank field 27). plus one unit if each increment is equal to one). If so, the node 10S 1 executes step 42. Otherwise, it executes step 43.
- step 42 the processing module 88 of the node 1 (B 1) compares the reception signal level of the message with that of the preceding received message, as stored in the reception signal level memory 13. is less than or equal to the level of the received message, then the node J 103 executes step 47. Otherwise, it proceeds to step 43.
- step 43 the processing module 88 of the node 103j increments the value contained in the rank field 27 of the received message by one unit, and then executes step 44. It should be noted that nothing precludes the provision of an increment value different from 1 if this is considered useful.
- step 44 the processing module 88 of the node 103j assigns the value thus incremented in step 43 to the contents of its rank memory 12, and then performs step 45.
- step 45 the module 88 processing node 103j replaces, in the management message, the content of the issuer node identifier field 22 by the value contained in its node identifier memory 11; stores the receive signal level of the message (accessible value when the node receives the message from step 31) in the reception signal level memory 13; extracted from the management message and stores respectively the content of the collector node identifier field 25 in the collector node identifier memory 14, the content of the session identifier field 26 in the memory
- step 46 the processing module 88 of node 103j executes step 46.
- step 46 the processing module 88 of the node 103j retransmits the management message 19, that is to say the transmitter with its transmitter 75
- a management message can convey either additional data to be read by the nodes (for example the value of the measurement frequency), ie a command to be executed by the nodes (for example the start or the stop of the measurements).
- a node 1 (B 1 , if included in the recipient (s) of a message (step 34), retrieves and stores said additional data contained in the message, and then, if applicable, executes the command associated with the message
- the measurement period by the source nodes may be of the order of 30 seconds, and the bit rate transmission of a node can be of the order of 9.5kbps.
- the sensors equipping each source node make measurements of their environment. The moment of measurement depends on the considered node and the rule to be applied by the nodes (according to a fixed frequency, or if a parameter exceeds a threshold, ).
- the measurement control module 89 sends the measurements to the processing module 88 so that they can be stored and sent to a node 102, 102 'collector.
- the processing module 88 of the 10S node 1 inserts the measurement data into the measurement data field 30 of a data message.
- the method according to the invention makes it possible to collect data messages sent from source nodes to at least one node 102, 102 'collector, relayed step by step via relay nodes 103,.
- the data messages of a source node are sent to the collector node 102, 102 'whose value it has stored in its collector node identifier memory 14, and these data messages take the previously defined routing path by a management message 19 to determine the optimal path to reach the node 102, 102 'collector.
- the use of service messages 21 makes it possible to trace the reception of an emitted data message.
- the sending by a node 10S 1 of a service message 21 is performed before the node 103j reissues the data message 20 (to a next node of the path).
- the use such service messages are optional for the operation of a method according to the invention.
- a node 1 (B 1 transmitter transmits a message 20 received data if, after a predetermined time, no message 21 service is received.
- a receiving node 21 of a message service transmitting a signal This acknowledgment does not reissue this service message 21.
- a receiving node of a service message 21 transmitting a non-acknowledgment signal returns a non-acknowledgment message to the sending nodes of the data messages it receives, until upon receipt of a new management message containing a subsequent session identifier, which propagates the invalidity indication of a portion of the path each time a data message is received.
- a data message 20 is sent by a node to the last node 103j whose node identifier it has stored in its memory identifier 16.
- closest node in the previous step 45 resulting from the receipt of a management message.
- the processing module 88 of the node inserts its node identifier, contained in its node identifier memory 11, in the identifier field 22 of the sending node of the data message, and then inserts the contents of the node. its closest node identifier memory 16 in the destination node identifier field 23 of the data message 20, then the node transmits the message.
- the nodes 10S 1 are source nodes carrying out measurements to be transmitted but supposing that the second node 102 'collector does not exist, the network comprising only a single collector node 102, the nodes 103 6 and 103 7 transmit a data message 20 to the node 103 5; their nearest neighbor.
- the node 103 5 receives these two messages 20 of data and transmits each to the node 2 103 neighbor closest in range. 5 the node 103 also transmits another message data 20 containing measurement data performed by the node 103 to the node 5 103 2.
- the node 103 4 also transmits a data message 20 containing the measurements made by this node 103 4; to node 103 3; his nearest neighbor.
- Node 103 2 also emits a data message 20 containing the measurements made by this node 103 2, as well as the three data messages 20 from the node 103 5 , to the node 103i its nearest neighbor.
- Node 103 3 receives and retransmits the data message 20 from node 103 4 , and also transmits a data message 20 containing its own measurement data, all transmitted to node 103i ; his nearest neighbor.
- the node 103i also transmits a data message 20 containing its own measurement data, as well as all the data messages that it has received and originating from the nodes 103 7 , 103 6 , 103 5 , 103 2 , 103 4 and 103 3 , to the collector node 102.
- the collector node 102 and receives all messages 20 data of all nodes 103 ⁇
- the nodes 103 2 , 103 3 , 103 4 and 103i send their data messages 20 to the first collector node 102 as described above.
- nodes 103 7 , 103 6 and 103 5 send their data messages to the second node 102 'as follows.
- the nodes 103 5 and 103 7 each issue a data message 20 to the node 103 6 , their nearest neighbor. 6
- the node 103 transmits a message containing data 20 of its own measurement data, and retransmits the 20 data messages from the nodes 103 5 and 103 7, all being transmitted to the second node 102 'collector.
- the network collects data messages at two points which are nodes 102 and 102 'collectors.
- step 49 the processing module 88 of the node 10S 1 interprets that a message has been received, extracts from the message the value contained in the type identifier field 24 and determines that it is a data message and, if so, executes step 50.
- step 50 the processing module 88 of the node 103j extracts the contents of the destination identifier memory 22 of the message and executes the step 51.
- the processing module 88 of the node 103j compares the content of the destination node identifier field 22 extracted from the message with the contents of its node identifier memory 11. If the two values are different, then the node 1 (B 1 executes the stopping step 58. Otherwise, it executes the step 52.
- step 52 the processing module 88 of node 1 (B 1 determines whether it accepts the data message intended for it, if it accepts it, it executes step 53. If it refuses it, it carries out step 57. This last case can intervene, for example, when the path is broken after the node 1 (B 1 , or when its outgoing message processing buffer is saturated.
- step 53 the processing module 88 of the node 1 (B 1 sends a message 21 of the message acknowledgment service to the transmitting node of the data message 20, then it executes the step 54.
- step 54 the processing module 88 of node 1 (B 1 inserts the identifier of the next node on the path (corresponding to the contents of the closest node identifier memory 16) in the field 23 of FIG. message recipient identifier 20.
- step 55 the processing module 88 of the node 10S 1 executes step 55.
- step 55 the processing module 88 of node 103, inserts the contents of its node identifier memory 11 into the sending node identifier field 22 of the message, and then executes step 56.
- step 56 the processing module 88 of the node 103, retransmits the data message via its transmitter 75.
- step 57 the processing module 88 of the node 10S 1 sends a message 21 of service of non-acknowledgment of the message to the node transmitting the message 20 of data.
- step 58 the processing module 88 of the node 10S 1 ignores the received data message 20 and does not retransmit it.
- each data message follows a single path to the appropriate collector node, and it reaches the collector node in a single copy.
- 20 message data is transmitted by a 10S node 1 to the nodes in range with a smaller value of rank.
- a data message propagates in the decreasing direction of the rank values contained in the rank memories 12 of the nodes, until reaching a collector node 102 (where appropriate 102 ').
- the nodes 10S 1 are source nodes carrying out measurements to be transmitted but supposing that the second node 102 'collector does not exist, the network comprising only only one node 102 collector, the nodes 103 6 and 103 7 emit a data message 20 containing a field value 27 of rank equal to 4.
- the node 103 5 receives these two messages. Since the content of its rank memory 12 is 3 and is less than the rank field 27 of each of the received messages, it re-transmits these messages by changing their field value 27 of rank to the value 3 (equal value to the contents of his memory 22 of rank).
- the 5 103 node also transmits a data message containing its own measurement data, and a field containing 27 of rank equal to 3.
- the nodes 103 2 and 103 4 receive three messages. But only the node 103 2 will retransmit them since the value of its rank memory 12 is equal to 2 and therefore less than the values contained in the rank 27 fields of the received messages.
- Node 103 2 also transmits its own data message as well as the other three receipts, all of which now have a field value 27 of rank equal to 2, as a result of assigning the contents of rank memory 12 to messages made by the node 103 2 .
- the node 103 4 sends its own data message with a field of 27 content of rank equal to that of his memory 12 of rank, that is to say equal to 3.
- the nodes 103 and 3 103 2 receive this message, and both will reissue it since the value contained in their rank memory 12 is less than that contained in the rank field 27 of the message initiated by the node 103 4 .
- the node 3 103 also transmits its own data message with a field 27 of rank equal to his rank memory 12, that is to say equal to 2.
- the 103i node receives all the messages sent by the nodes 103 and 3 103 2 and retransmits them, along with its own data message, to node 102 manifold.
- a data message from the nodes 103 7 and 103 6 is conveyed by the following path: 103 5 then 103 2 and 103i, to the node 102 collector.
- a data message from the node 103 is supplied 5 by the following path: 103 then 2 103i, to the node 102 collector.
- a data message from the node 103 4 is routed through the following paths: 103 2 and 103 15 to the collector node 102, and also by 103 3 and then 1 (B 1 , to the collector node 102.
- a message of data from the node 103 3 or 103 2 is routed by the node 103i to the collector node 102.
- a data message from the node 103i is transmitted directly to the collector node 102, without passing through an intermediate node.
- the nodes 103 4 , 103 3 , 103 2 and 103i send their data messages to the first node 102 collector as described above.
- nodes 1 (B 7, 103 6 and 103 5 send their to data messages from the second node 102 'collector as follows.
- the 103 node 5 transmits a data message containing its measurement data, and containing a field
- the nodes 103 6 and 103 7 receive this message, but only node 103 6 will transmit it, since the value contained in its rank memory 12 is equal to 1, less than that contained in the field.
- the node 103 7 transmits a data message 20 containing its own measurement data, and containing a field 27 of equal rank at 2. This message is received by the nodes 103 6 and 103 5. But only the node 103 6 will retransmit it since the value contained in its memory 12 of rank is equal to 1, and is therefore lower than that of the field 27 of rank of this message Finally, the node 103 6 sends a message of data containing its own measurement data, as well as the other two messages received from the nodes 103 7 and 1 (B 5 , all containing a rank field 27 updated by the node 103 6 and equal to 1.
- All these messages data are received by the node 102 'collector.
- a data message from the nodes 103 7 and 103 5 is conveyed by the node 103 6 to the node 102 'collector.
- a data message from node 103 6 is transmitted directly to the node 102 'collector, without passing through an intermediate node.
- the network collects data messages at two points which are nodes 102 and 102 'collectors.
- step 59 the processing module 88 of the node 10S 1 interprets that a message has been received, extracts the contents of the type identifier field 24 and determines that it This is a data message and, if so, executes step 60.
- step 60 the processing module 88 of the node 103j extracts from the data message 20 the value contained in the collector node identifier field 25 and executes step 61.
- step 61 the processing module 88 of the node 103j extracts from the message the value contained in the collector node identifier field 25 and compares it with that contained in the collector node identifier memory 14 stored in the node . If the two values are different, the processing module 88 of the node 103j executes the stop step 70, this node 103j not being on the routing path for the collector node of this message. If they are identical, it executes step 62.
- step 62 the processing module 88 of the node 103j extracts from the message the contents of the rank field 27, then executes step 63.
- step 63 the processing module 88 of the node 103j compares the extracted value of the message that was contained in the rank field 27 with the value contained in its rank memory 12. If the message value is greater than or equal to that of the node, then the node executes stop step 70. Otherwise, it executes step 64.
- step 64 the processing module 88 of node 103j determines whether to accept the received data message. If he refuses, then he executes step 66. If he accepts, then he performs step 65.
- step 65 the processing module 88 of node 103j returns a message acknowledging service message 21 to the sending node of the data message, and then executes step 67.
- step 66 the processing module 88 of the node 1 (B 1 returns a service message 21 of non-acknowledgment of the message to the node transmitting the data message.
- step 67 the processing module 88 of the node 1 (B 1 replaces, in the data message 20, the value of the rank field 27 by that contained in its rank memory 12, then it executes the step 68 .
- step 68 the processing module 88 of the node 1 (B 1 inserts its node identifier, contained in its node identifier memory 1 1, in the sending node identifier field 22 of the data message 20 , then it performs step 69.
- step 69 the processing module 88 of node 103j re-transmits the data message 20 via its transmitter 75.
- the processing module 88 of the node 103 ignores the received data message and does not retransmit it.
- a data message potentially follows several paths, and arrives in multiple copies at the node 102, 102 'collector. This redundancy of the message at the reception can make it possible to compensate for a damaged path problem.
- the nodes are associated with aircraft moving in the air, such as probe balloons 71, whereas the nodes 102, 102 'collectors are stationary stations. , for example on the ground.
- This embodiment allows observation of meteorological phenomena, including monitoring and study of cyclones.
- the balloons 71 move in the direction 72.
- the network 100 is such that the nodes 102, 102 'are collectors fixed stations, for example at the bottom of the sea, and the nodes 103, are associated with mobile capsules 74 in the water (marine environment) according to the dynamics of the aquatic environment in which they are immersed.
- the network formed in this form is suitable for being applied for the observation of aquatic currents.
- the network is such that the collecting nodes 102, 102 'are stationary stations on the terrestrial ground and the nodes 103j remain motionless at their drop point in a terrestrial soil environment to watch.
- the network formed in this form is suitable to be applied for example for monitoring fires, for example in a forest.
- the invention can be the subject of many alternative embodiments and applications other than those described above.
- the invention is advantageously applicable to networks in which the nodes (in any case at least part of them) are mobile along indeterminate trajectories (random, ballistic ...), and are connected by links without wire, including radio frequencies, GSM telephone ...
- a network according to the invention may be provided with additional functionalities improving its operation, such as for example the fact that the processing module 88 of each node is adapted to issue a PING type service message:
- each node is also adapted to respond to such a PING service message that it receives by returning to the sending node a service message of PONG type to validate the good reception of the message of PING service and returning the corresponding identification information and, where appropriate, other information, such as its rank, reception level ...
- PING / PONG protocol for wireless link validation is well known per se. It can be implemented automatically by each node, for example after a certain predetermined duration has elapsed without receiving a message.
- the messages are transmitted in the form of serial frames with header and checksum, but any suitable transmission protocol or coding can be envisaged.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Signal Processing (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
- Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)
Abstract
The invention relates to a method for peer-to-peer communication between two nodes of a network, as well as to a network suitable for implementing said method. Said communication method enables nodes to send data messages to at least one node, referred to as the collector node (102, 102'). A routing path between any one of the nodes and each collector node is determined by peer-to-peer broadcasting of a message, referred to as the control message, emitted by the collector node (102, 102'), making it possible to assign a rank to each node on a routing path relative to the collector node (102, 102'), and containing a session identification field.
Description
PROCEDE DE COMMUNICATION ET RESEAU METTANT EN ŒUVRE CE COMMUNICATION METHOD AND NETWORK IMPLEMENTING THIS
PROCÉDÉPROCESS
L'invention concerne un procédé de communication entre des dispositifs électroniques de communication, dits nœuds, formant un réseau, et un réseau adapté pour mettre en œuvre ce procédé.The invention relates to a method of communication between electronic communication devices, called nodes, forming a network, and a network adapted to implement this method.
L'invention concerne plus particulièrement un procédé de communication adapté pour la propagation de données de proche en proche entre des nœuds d'un réseau.The invention more particularly relates to a communication method adapted for the propagation of data step by step between nodes of a network.
Un réseau composé de nœuds échangeant des données est dit large, si la dispersion des nœuds excède largement la portée de communicationA network composed of nodes exchanging data is said to be wide, if the dispersion of the nodes largely exceeds the range of communication
(filaire ou sans fil) de chacun des nœuds. Dans un tel réseau, il est particulièrement avantageux que le procédé de communication entre les nœuds permette la propagation des données de proche en proche.(wired or wireless) of each of the nodes. In such a network, it is particularly advantageous that the method of communication between the nodes allows the data to be propagated step by step.
Un tel procédé permet l'échange de données depuis un nœud source jusqu'à un nœud destination distants et pouvant être non reliés et/ou hors de portée l'un de l'autre, par l'intermédiaire d'une chaîne de nœuds relais, reliés et/ou à portée de communication les uns des autres deux à deux, propageant les données de proche en proche jusqu'à atteindre le nœud destination.Such a method allows the exchange of data from a source node to a distant destination node and can be unrelated and / or out of range of one another, via a relay node chain , connected and / or in communication range from each other two by two, propagating the data step by step until reaching the destination node.
Un tel procédé d'acheminement (aussi appelé procédé de routage) de données s'appuie sur une méthode de localisation des nœuds afin de déterminer le chemin optimal sur lequel orienter un message ; le chemin optimal étant celui qui permet à un message d'atteindre le nœud destination dans des conditions optimales.Such a method of routing (also called routing method) of data relies on a method of locating the nodes to determine the optimal path on which to direct a message; the optimal path being one that allows a message to reach the destination node under optimal conditions.
Le document « A Survey on Position-Based Routing in Mobile Ad Hoc Networks » Martin Mauve, et al. , publié en novembre/décembre 2001 dans la revue IEEE Network, volume 15, expose des procédés de routage de données de proche en proche entre des nœuds distribués. Ces procédés sont basés sur l'utilisation de la position géographique des nœuds pour orienter le routage de données jusqu'à la destination souhaitée. Dans un premier temps, les nœuds
acquièrent leur position géographique en utilisant un système de localisation, tel que par exemple le système GPS (Global Positioning System). Puis dans un deuxième temps, les nœuds échangent entre eux la connaissance de leur position géographique, afin de créer des tables de voisinage entre les nœuds. Enfin, un nœud source doit connaître la position géographique du nœud destination pour lui transmettre des données, de telle sorte que la propagation de données s'effectue de proche en proche par le meilleur chemin, grâce à l'insertion, dans les données à transmettre, de la position géographique du nœud destination. L'un des procédés consiste à propager les données, le plus possible dans la direction de la destination.Ces procédés ne peuvent donc fonctionner que si les nœuds sont tous équipés d'un système de localisation.The document "A Survey on Position-Based Routing in Mobile Ad Hoc Networks" Martin Mauve, et al. , published in November / December 2001 in IEEE Network, Volume 15, discusses step-by-step data routing methods between distributed nodes. These methods are based on using the geographical position of the nodes to direct the routing of data to the desired destination. At first, the nodes acquire their geographical position by using a localization system, such as for example the Global Positioning System (GPS). Then, in a second step, the nodes exchange knowledge of their geographical position, in order to create neighborhood tables between the nodes. Finally, a source node must know the geographical position of the destination node to transmit data to it, so that the data propagation takes place step by step by the best path, thanks to the insertion, in the data to be transmitted. , the geographical position of the destination node. One of the methods is to propagate the data, as much as possible in the direction of the destination. These methods can only work if the nodes are all equipped with a tracking system.
Le document « Global Environmental Micro Sensors (GEMS) : A Revolutionary Observing System for the 21st Century - Phase II Final Report », publié le 31 août 2005 par le NIAC (NASA Institute for Advanced Concepts), présente un système de micro-capteurs (par exemple des micro-ballons évoluant à haute altitude et positionnés par GPS) utilisés pour effectuer des mesures de phénomènes météorologiques, et compare plusieurs procédés d'acheminement des données de mesures, soit en direct (par exemple vers une station au sol ou vers un satellite), soit de proche en proche (par exemple en utilisant les procédés présentés dans le document Mauve précité). Pour des micro-capteurs ne possédant qu'une faible autonomie d'énergie, la meilleure solution est d'utiliser un routage de proche en proche, car la puissance de transmission nécessaire pour atteindre un micro-capteur voisin est souvent très inférieure à celle requise pour transmettre les données en direct à la destination finale. Cependant, chaque nœud récepteur d'un message doit effectuer des comparaisons de position pour déterminer quel nœud parmi ses voisins est le plus approprié pour réacheminer le message. Toutes ces opérations se répètent à chaque nœud et pour chaque message à propager et sont coûteuses en temps de calcul et en énergie.Global Environmental Micro Sensors (GEMS): A Revolutionary Observing System for the 21 st Century - Phase II Final Report, released August 31, 2005 by NASA Institute for Advanced Concepts, introduces a micro-sensor system (eg, high-altitude micro-balloons positioned by GPS) used for meteorological measurements, and compares several methods for conveying measurement data, either live (eg to a ground station or a satellite), or step by step (for example using the methods presented in the aforementioned Mauve document). For micro-sensors that have only a small energy autonomy, the best solution is to use a step-by-step routing, because the transmission power needed to reach a neighboring micro-sensor is often much lower than that required. to transmit live data to the final destination. However, each receiving node of a message must perform position comparisons to determine which of its neighbors is the most appropriate node to forward the message. All these operations are repeated at each node and for each message to be propagated and are expensive in computing time and energy.
Le document «Beacon Vector Routing : Scalable Point-to- Point Routing in Wireless Sensornets » Fonseca et al XP002408361 décrit un protocole de routage par utilisation de balises (« beacons ») définies aléatoirement
iThe document "Beacon Vector Routing: Scalable Point-to-Point Routing in Wireless Sensors" Fonseca et al XP002408361 describes a routing protocol using tags ("beacons") defined randomly i
au sein des différents nœuds, et par des arbres de routage définis entre chaque nœud du réseau et les différentes balises. L'algorithme (cf. en particulier section 3 pages 331-332) définit, pour chaque nœud, un jeu de coordonnées par rapport au jeu de balises et une fonction de distance. Ainsi, chaque nœud connaît sa distance, en sauts, par rapport à chaque balise, et les coordonnées d'un nœud sont concrétisées par un vecteur comprenant l'ensemble des différentes distances. Les nœuds doivent connaître les positions de leurs voisins de façon à permettre l'optimisation du routage par le nœud racine. Pour ce faire, les différents nœuds doivent envoyer périodiquement des messages contenant leurs coordonnées. Il s'agit donc, là encore d'un système basé sur la localisation des nœuds par des coordonnées virtuelles.within the different nodes, and by routing trees defined between each node of the network and the different tags. The algorithm (see in particular section 3 pages 331-332) defines, for each node, a set of coordinates with respect to the set of tags and a distance function. Thus, each node knows its distance, in jumps, with respect to each tag, and the coordinates of a node are concretized by a vector comprising all the different distances. The nodes must know the positions of their neighbors in order to allow optimization of the routing by the root node. To do this, the different nodes must periodically send messages containing their coordinates. It is therefore again a system based on the location of the nodes by virtual coordinates.
Le document «TAG : A Tiny Agrégation Service for Adhoc Sensor Networks » Madden et al XP008091295 décrit un service d'agrégation de données pour un réseau de capteurs sans fil. L'agrégation consiste à exécuter au niveau de chaque noeud une fonction particulière sur les données transmises (par exemple choisie parmi les fonctions COUNT, MIN, MAX, SUM, AVERAGE). L'algorithme de routage choisi doit permettre d'une part la diffusion de requêtes à tous les nœuds, d'autre part l'agrégation des données collectées vers la racine du réseau (l'un des nœuds où l'utilisateur destinataire est relié au réseau) à partir des différents nœuds. Un exemple est donné d'un protocole de routage à base d'arbre inverse selon lequel la racine émet un message vers les différents nœuds de façon à permettre leur organisation selon un arbre de routage dans lequel chaque nœud est défini par un niveau (c'est-à-dire un rang) et un nœud parent. Ce protocole n'est cependant pas compatible avec un réseau comprenant une pluralité de racines. En outre, il ne traite pas des problèmes qui se posent en cas de perte de la qualité de communication entre deux nœuds successifs lors de la transmission des données.The document "TAG: A Tiny Aggregation Service for Adhoc Sensor Networks" Madden et al XP008091295 describes a data aggregation service for a wireless sensor network. The aggregation consists of executing at each node a particular function on the transmitted data (for example chosen from the functions COUNT, MIN, MAX, SUM, AVERAGE). The routing algorithm chosen must allow on the one hand the broadcasting of requests to all the nodes, on the other hand the aggregation of the collected data towards the root of the network (one of the nodes where the recipient user is connected to the network). network) from the different nodes. An example is given of an inverse tree-based routing protocol in which the root sends a message to the different nodes to allow their organization according to a routing tree in which each node is defined by a level (c '). that is, a rank) and a parent node. This protocol is however not compatible with a network comprising a plurality of roots. In addition, it does not deal with the problems that arise in case of loss of the quality of communication between two successive nodes during the transmission of the data.
Il subsiste donc un besoin pour un procédé de routage de données de proche en proche qui soit simple, efficace, économique, robuste, générique et puisse être multipoints. Un procédé de routage dans un réseau de nœuds est : simple, s'il nécessite peu d'opérations de traitement de données à effectuer par des nœuds ; efficace, si les données parviennent rapidement à destination, avec un minimum de transmissions dupliquées, y compris en cas de
perte locale de communication entre une paire de nœuds ; économique, s'il est adapté pour des réseaux de capteurs à faible coût et à faible autonomie d'énergie ; robuste, s'il peut continuer à fonctionner malgré des modifications imprévisibles de la topologie du réseau, et si peu de messages n'arrivent jamais à destination ; générique, si le routage ne nécessite ni un système de localisation géographique de chaque nœud, ni un traitement numérique complexe au niveau de chaque nœud ; multipoints si les données peuvent être transmises à une pluralité de nœuds collecteurs distincts.There is therefore still a need for a step-by-step data routing method that is simple, efficient, economical, robust, generic and can be multipoint. A method of routing in a network of nodes is: simple, if it requires few data processing operations to be performed by nodes; effective, if the data reaches its destination quickly, with a minimum of duplicate transmissions, including local loss of communication between a pair of nodes; economical, if it is suitable for sensor networks with low cost and low energy autonomy; robust, if it can continue to work despite unpredictable changes in network topology, and so few messages never reach their destination; generic, if the routing does not require a geographic location system of each node, nor a complex digital processing at each node; multipoint if the data can be transmitted to a plurality of separate collection nodes.
L'invention vise à procurer ces avantages et à fournir un procédé de communication permettant de transmettre des données de proche en proche, via au moins un chemin continu et optimisé (notamment un plus court chemin), depuis un nœud source quelconque du réseau jusqu'à un ou plusieurs nœud(s) de destination prédéterminé(s).The invention aims to provide these advantages and to provide a communication method for transmitting data step by step, via at least one continuous and optimized path (including a shorter path), from any source node of the network up to to one or more predetermined destination node (s).
L'invention vise également à fournir un réseau de nœuds permettant la mise en œuvre de ce procédé.The invention also aims to provide a network of nodes for the implementation of this method.
L'invention vise en particulier à proposer un tel procédé et un tel réseau pouvant faire l'objet de nombreuses applications différentes, et plus particulièrement qui soient compatibles avec une très faible consommation d'énergie de chaque nœud, par exemple en permettant une grande durée de vie du réseau avec des nœuds uniquement alimentés par batteries d'accumulateurs ou piles de faibles capacités.The invention aims in particular to provide such a method and such a network that can be the subject of many different applications, and more particularly that are compatible with a very low power consumption of each node, for example by allowing a long duration of network life with nodes only powered by accumulator batteries or low capacity batteries.
Pour ce faire, l'invention concerne un procédé de communication entre une pluralité de dispositifs électroniques de communication, dits nœuds, d'un réseau, adaptés pour émettre des messages de données -notamment des données de mesures réalisées par des capteurs intégrés dans au moins certains des nœuds- à destination d'au moins un nœud, dit nœud collecteur, dans lequel :To do this, the invention relates to a method of communication between a plurality of electronic communication devices, called nodes, of a network, adapted to transmit data messages - in particular measurement data produced by integrated sensors in at least some of the nodes-to at least one node, said collector node, wherein:
- chaque nœud est adapté pour pouvoir émettre et recevoir des messages,each node is adapted to be able to send and receive messages,
- chaque nœud comporte un module de traitement adapté pour interpréter et modifier un message reçu,
- un chemin de routage entre l'un quelconque des nœuds et chaque nœud collecteur est déterminé par diffusion de proche en proche d'un message, dit message de gestion, émis par chaque nœud collecteur, chaque message de gestion comportant un champ numérique, dit champ de rang, - le module de traitement d'un nœud recevant un message de gestion, étant adapté pour comparer la valeur du champ de rang du message de gestion avec une valeur numérique mémorisée dans une mémoire numérique du nœud, dite mémoire de rang,each node comprises a processing module adapted to interpret and modify a received message, a routing path between any one of the nodes and each collector node is determined by diffusion, step by step, of a message, called a management message, sent by each collecting node, each management message comprising a digital field, said rank field, - the processing module of a node receiving a management message, being adapted to compare the value of the rank field of the management message with a digital value stored in a digital memory of the node, said rank memory,
- si la valeur contenue dans la mémoire de rang appartient à l'ensemble formé des valeurs indéfinies, alors le module de traitement incrémente le contenu du champ de rang, met à jour le contenu de la mémoire de rang avec le contenu du champ de rang incrémente, et retransmet le message de gestion, caractérisé en ce que :if the value contained in the rank memory belongs to the set formed of the undefined values, then the processing module increments the contents of the rank field, updates the contents of the rank memory with the contents of the rank field increments, and retransmits the management message, characterized in that:
-le module de traitement d'un nœud recevant un message de gestion est adapté pour, si la valeur contenue dans la mémoire de rang appartient à l'ensemble formé des valeurs supérieures au contenu du champ de rang, incrémenter le contenu du champ de rang, mettre à jour le contenu de la mémoire de rang avec le contenu du champ de rang incrémente, et retransmettre le message de gestion, - le module de traitement de chaque nœud collecteur est adapté pour incorporer dans chaque message de gestion qu'il émet, un champ numérique, dit champ d'identifiant de session, dont la valeur est modifiée, pour chaque message de gestion émis par un même nœud collecteur, suivant une relation d'ordre prédéterminée et connue des nœuds (c'est-à-dire représentée par des données enregistrées dans chaque nœud).the processing module of a node receiving a management message is adapted to, if the value contained in the rank memory belongs to the set formed of values greater than the contents of the rank field, incrementing the contents of the rank field , update the contents of the rank memory with the contents of the rank field increment, and retransmit the management message, - the processing module of each collection node is adapted to incorporate in each management message that it emits, a digital field, said session identifier field, the value of which is modified, for each management message sent by the same collector node, according to a predetermined order relation known to the nodes (that is to say represented by data recorded in each node).
Le procédé de communication de proche en proche selon l'invention présente l'avantage d'être composé d'actions simples et donc rapides et économiques à exécuter par chaque nœud. De plus, un nœud n'a pas besoin d'avoir la connaissance complète du chemin qui le relie avec le nœud collecteur, mais il suffit qu'il fasse partie d'une chaîne de nœuds reliés et/ou à portée les uns des autres deux à deux pour pouvoir transmettre des messages au nœud collecteur. Le procédé
selon l'invention permet de relier automatiquement sans système de positionnement du type GPS ni système de coordonnées virtuelles, ni balises intermédiaires références pour un tel système, ni traitement numérique complexe, des nœuds considérés comme les plus proches les uns des autres, via un chemin optimisé considéré comme le plus court chemin possible. Les messages à destination d'un (ou plusieurs) nœud(s) collecteur(s) circulent de nœud en nœud le long d'un chemin de routage et convergent vers chaque nœud collecteur. En outre un procédé selon l'invention fonctionne sans que les nœuds n'aient besoin de recevoir et prendre en compte la position géographique de chaque nœud collecteur destinataire des messages.The method of communication step by step according to the invention has the advantage of being composed of simple actions and therefore fast and economical to be executed by each node. In addition, a node does not need to have complete knowledge of the path that connects it to the collector node, but it only needs to be part of a chain of connected nodes and / or within range of each other. two by two to be able to send messages to the collector node. The process according to the invention allows automatic connection without a GPS-type positioning system or virtual coordinate system, neither intermediate tags references for such a system, nor complex digital processing, nodes considered to be closest to each other, via a path optimized considered the shortest way possible. Messages to one (or more) sink node (s) travel from node to node along a routing path and converge to each sink node. In addition, a method according to the invention operates without the nodes needing to receive and take into account the geographical position of each collector node receiving messages.
La mise à jour (notamment périodique) des chemins de routage rendue possible grâce à l'utilisation des identifiants de session est particulièrement avantageuse dans le cas de réseaux à topologie variable au cours du temps pour s'assurer que les chemins sont toujours valides et ce, de façon simple, sans risque d'erreur, d'ambiguïté ou d'incohérence. La fréquence optimale de mise à jour des chemins de routage est choisie en fonction de la dynamique de mobilité des nœuds afin d'éviter d'initier des messages de gestion plus souvent que nécessaire. En outre l'utilisation d'un champ d'identifiant de session permet de rendre l'invention compatible avec l'utilisation simultanée d'une pluralité de nœuds collecteurs, et permet également la propagation dynamique de l'indication d'une invalidité d'une portion de chemin de routage lors de la transmission des données depuis chaque nœud source vers chaque nœud collecteur. La valeur de ce champ d'identifiant de session est modifiée pour chaque message de gestion émis par les nœuds collecteurs, et est la même pour tous les nœuds collecteurs émettant un message de gestion correspondant à la même session.The updating (notably periodic) of the routing paths made possible by the use of the session identifiers is particularly advantageous in the case of networks with variable topology over time to ensure that the paths are still valid and in a simple way, without risk of error, ambiguity or inconsistency. The optimal frequency of updating the routing paths is chosen according to the mobility dynamics of the nodes in order to avoid initiating management messages more often than necessary. In addition, the use of a session identifier field makes it possible to make the invention compatible with the simultaneous use of a plurality of collector nodes, and also allows the dynamic propagation of the indication of a disability. a portion of the routing path when transmitting data from each source node to each sink node. The value of this session identifier field is modified for each management message sent by the collecting nodes, and is the same for all the collecting nodes issuing a management message corresponding to the same session.
Avantageusement et selon l'invention, le module de traitement d'un nœud est adapté pour enregistrer une valeur indéfinie dans sa mémoire de rang dès lors qu'il reçoit un message de gestion dont le champ d'identifiant de session contient une valeur numérique postérieure (d'ordre plus élevé) à celle du précédent message de gestion reçu. Ainsi, un nœud collecteur initiateur d'un message de gestion peut, en modifiant la valeur du champ
d'identifiant de session contenue dans le message, imposer aux nœuds récepteurs une mise à jour des rangs de message et donc des chemins de routage qui mènent à ce nœud collecteur. Une telle valeur indéfinie peut être enregistrée dans une mémoire permanente du nœud à sa fabrication (par exemple valeur maximum de la mémoire de rang du nœud).Advantageously and according to the invention, the processing module of a node is adapted to record an undefined value in its rank memory when it receives a management message whose session identifier field contains a subsequent numerical value (higher order) than the previous management message received. Thus, an initiating collector node of a management message can, by modifying the value of the field of session identifier contained in the message, to impose on the receiving nodes an update of the message ranks and thus of the routing paths which lead to this collecting node. Such an undefined value can be stored in a permanent memory of the node at its manufacture (eg maximum value of the rank memory of the node).
Avantageusement et selon l'invention, chaque nœud collecteur est adapté pour inclure un identifiant de ce nœud collecteur dans chaque nouveau message de gestion qu'il initie. Avantageusement et selon l'invention, le réseau comprend une pluralité de nœuds collecteurs, chacun comprenant un code numérique d'identification, dit identifiant de nœud collecteur, qui lui est propre, enregistré dans une mémoire permanente de ce nœud collecteur, ce nœud collecteur étant adapté pour inclure cet identifiant de nœud collecteur dans chaque message de gestion qu'il initie. Déployer plusieurs nœuds collecteurs permet d'augmenter le nombre de points de collecte des messages en provenance des autres nœuds, et donc d'étendre la superficie du réseau. Les différents nœuds collecteurs peuvent être reliés par une liaison spécifique (filaire ou non) en communication permanente les uns avec les autres et/ou avec une station centrale et/ou régulièrement visités pour la collecte des données qu'ils reçoivent.Advantageously and according to the invention, each collector node is adapted to include an identifier of this collector node in each new management message that it initiates. Advantageously and according to the invention, the network comprises a plurality of collector nodes, each comprising a digital identification code, said collector node identifier, which is specific to it, stored in a permanent memory of this collector node, this collecting node being adapted to include this collector node identifier in each management message it initiates. Deploying multiple collector nodes increases the number of message collection points from other nodes, and therefore extends the network area. The different collecting nodes can be connected by a specific link (wired or not) in permanent communication with each other and / or with a central station and / or regularly visited for the collection of the data they receive.
Avantageusement et selon l'invention, le module de traitement d'un nœud mémorise dans une mémoire numérique du nœud, dite mémoire d'identifiant de nœud collecteur, l'identifiant de nœud d'un nœud collecteur dont un message de gestion qu'il a reçu a entraîné la mise à jour de sa mémoire de rang avec la plus petite valeur de rang. Dans l'intervalle entre la réception de deux messages de gestion, chaque nœud envoie donc des messages à un unique nœud collecteur. Il y a donc autant de sous-réseaux qu'il y a de nœuds collecteurs.Advantageously and according to the invention, the processing module of a node stores in a digital memory of the node, said collector node identifier memory, the node identifier of a collector node including a management message that it received resulted in the update of his rank memory with the smallest rank value. In the interval between the receipt of two management messages, each node sends messages to a single collector node. So there are as many subnets as there are collecting nodes.
Avantageusement et selon l'invention, chaque nœud comprend un code numérique d'identification, dit identifiant de nœud, qui lui est propre, enregistré dans une mémoire permanente de ce nœud, et chaque message de gestion comporte un champ numérique, dit champ d'identifiant de nœud émetteur,
dans lequel est enregistré l'identifiant de nœud du nœud ayant émis ce message en dernier.Advantageously and according to the invention, each node comprises a digital identification code, said node identifier, which is specific to it, stored in a permanent memory of this node, and each management message includes a digital field, called a field of reference. transmitter node identifier, wherein the node identifier of the node that issued this message is last recorded.
Avantageusement et selon l'invention, le module de traitement d'un nœud, dit nœud récepteur, ayant reçu un message de gestion ayant entraîné la mise à jour de sa mémoire de rang, est adapté pour mémoriser la valeur du champ d'identifiant de nœud émetteur de ce message de gestion dans une mémoire numérique du nœud récepteur, dite mémoire d'identifiant de nœud le plus proche, et remplace le contenu de ce champ dans ce message de gestion par l'identifiant de nœud du nœud récepteur, puis retransmet le message de gestion. La mémorisation de l'identifiant de nœud du nœud immédiatement précédent dans la chaîne de transmission permet, le cas échéant, d'éviter de renvoyer un message directement au nœud précédent (qui peut être le plus proche voisin sur le plus court chemin menant à un nœud collecteur), réduisant ainsi les duplications de messages.Advantageously and according to the invention, the processing module of a node, said receiving node, having received a management message having caused the updating of its rank memory, is adapted to memorize the value of the identifier field of transmitting node of this management message in a digital memory of the receiving node, said closest node identifier memory, and replacing the contents of this field in this management message by the node identifier of the receiving node, and retransmitting the management message. Storing the node ID of the immediately preceding node in the transmission chain allows, if necessary, to avoid sending a message directly to the previous node (which may be the nearest neighbor on the shortest path to a collector node), thus reducing duplication of messages.
Avantageusement et selon l'invention, chaque nœud comprend un dispositif de mesure et d'enregistrement du niveau de signal de réception du message, et lorsqu'un nœud reçoit un message de gestion dont la valeur de champ de rang est égale à celle de la mémoire de rang, le module de traitement est adapté pour comparer le niveau du signal de réception avec celui du précédent message reçu, puis mémoriser, dans le champ d'identifiant de nœud émetteur, l'identifiant du nœud fournissant le plus fort niveau de signal. Ce critère permet une gestion plus efficace du placement des nœuds sur le trajet des messages de gestion. Ainsi, lorsque deux chemins de même longueur, en nombre de nœuds, sont possibles pour un nœud, le module de traitement mémorise le chemin par lequel le nœud reçoit un message de gestion avec le niveau de signal le plus fort, ce qui correspond au plus court chemin jusqu'au nœud collecteur. En outre, combiné à l'utilisation du champ d'identifiant de cession, ce critère permet de déterminer de façon unique le routage entre les différents nœuds du réseau.Advantageously and according to the invention, each node comprises a device for measuring and recording the signal level of reception of the message, and when a node receives a management message whose rank field value is equal to that of the rank memory, the processing module is adapted to compare the level of the reception signal with that of the previous received message, and then store, in the transmitting node identifier field, the identifier of the node providing the highest signal level . This criterion allows a more efficient management of the placement of the nodes on the path of the management messages. Thus, when two paths of the same length, in number of nodes, are possible for a node, the processing module stores the path by which the node receives a management message with the strongest signal level, which corresponds to the highest number of nodes. short way to the collector node. In addition, combined with the use of the assignment identifier field, this criterion makes it possible to uniquely determine the routing between the different nodes of the network.
Avantageusement et selon l'invention, chaque message de gestion contient un champ numérique, dit champ d'identifiant de destinataire(s), contenant au moins un identifiant de nœud d'un nœud destinataire du message de gestion.
Avantageusement et selon l'invention, le module de traitement d'un nœud récepteur d'un message de gestion compare chaque valeur du champ d'identifiant de destinataire(s) avec son identifiant de nœud, et le module de traitement est adapté pour accéder à un contenu réservé du message de gestion si et seulement si l'identifiant de nœud correspond à la valeur du champ d'identifiant de destinataire(s). Le procédé de communication selon l'invention est adapté pour inclure dans un message de gestion du contenu réservé à un nœud en particulier ou à un groupe de nœuds (tous identifiés individuellement ou collectivement dans le champ d'identifiant de destinataire(s)). Ainsi, tous les nœuds récepteurs du message mais non destinataires du message, ignorent son contenu réservé. Un tel contenu réservé peut par exemple consister à empêcher la retransmission du message de gestion ou à forcer sa retransmission.Advantageously and according to the invention, each management message contains a digital field, called recipient identifier field (s), containing at least one node identifier of a destination node of the management message. Advantageously and according to the invention, the processing module of a receiving node of a management message compares each value of the recipient identifier field (s) with its node identifier, and the processing module is adapted to access reserved content of the management message if and only if the node identifier corresponds to the value of the recipient identifier field (s). The communication method according to the invention is adapted to include in a content management message reserved for a particular node or a group of nodes (all identified individually or collectively in the recipient identifier field (s)). Thus, all the receiving nodes of the message but not recipients of the message, ignore its reserved content. Such reserved content may for example consist of preventing the retransmission of the management message or forcing its retransmission.
Avantageusement et selon l'invention, chaque message de gestion est adapté pour pouvoir véhiculer des données supplémentaires à lire par au moins un nœud.Advantageously and according to the invention, each management message is adapted to be able to convey additional data to be read by at least one node.
Avantageusement et selon l'invention, chaque message de gestion est adapté pour pouvoir véhiculer au moins une commande à exécuter par au moins un nœud. Ceci inclut par exemple une commande de reconfiguration des paramètres d'un nœud (par exemple de la fréquence des mesures à effectuer par le nœud, du nombre maximum de réémission d'un paquet de données avant abandon, ...) ou une commande de restitution d'informations concernant des paramètres du nœud (par exemple le délai maximum d'attente d'émission d'un paquet de gestion, les délais maximums d'attente d'émission et de réémissions d'un paquet de données, ...). Avantageusement et selon l'invention, le module de traitement d'au moins un nœud, dit nœud source, est adapté pour élaborer des messages, dits messages de données, et les transmettre à destination d'au moins un nœud collecteur. Par exemple, certains au moins des nœuds effectuent des mesures de leur environnement, puis incluent ces mesures dans des messages de données. Ces messages de données véhiculent donc des données à acheminer jusqu'au(x) nœud(s) collecteur(s) adapté(s) pour traiter ces données.
Avantageusement et selon un premier mode de réalisation préférentiel de l'invention, le module de traitement de chaque nœud source est adapté pour incorporer dans les messages de données un identifiant de nœud collecteur mémorisé dans une mémoire du nœud source. De la sorte, chaque nœud source émet des messages de données à destination d'un nœud collecteur dont il a mémorisé l'identifiant de nœud collecteur.Advantageously and according to the invention, each management message is adapted to be able to convey at least one command to be executed by at least one node. This includes, for example, a command for reconfiguring the parameters of a node (for example the frequency of the measurements to be performed by the node, the maximum number of retransmission of a data packet before abandoning, etc.) or a command of restitution of information concerning parameters of the node (for example the maximum waiting time for transmission of a management packet, the maximum waiting times for transmission and retransmission of a data packet, etc. ). Advantageously and according to the invention, the processing module of at least one node, said source node, is adapted to develop messages, called data messages, and transmit them to at least one collecting node. For example, at least some of the nodes perform measurements of their environment, and then include those measurements in data messages. These data messages therefore convey data to be routed to the node (s) collector (s) adapted (s) to process these data. Advantageously and according to a first preferred embodiment of the invention, the processing module of each source node is adapted to incorporate in the data messages a collector node identifier stored in a memory of the source node. In this way, each source node transmits data messages to a collector node whose storage node identifier has been stored.
Avantageusement et selon l'invention, chaque nœud émetteur (source ou non) ayant à transmettre un message de données le transmet à destination du nœud dont l'identifiant de nœud est mémorisé dans la mémoire d'identifiant de nœud le plus proche du nœud émetteur. Chaque message de données est émis pour chaque nœud vers un unique nœud de destination, permettant ainsi l'unicité du chemin emprunté par chaque message et menant à un nœud collecteur. Ce mode de mise en œuvre préférentiel du procédé d'acheminement des messages de données permet à chaque nœud collecteur de recevoir un unique exemplaire de chaque message de données envoyé et ne surcharge pas le réseau.Advantageously and according to the invention, each transmitting node (source or not) having to transmit a data message transmits it to the node whose node identifier is stored in the node identifier memory closest to the transmitting node. . Each data message is sent for each node to a single destination node, thereby allowing the uniqueness of the path taken by each message and leading to a collector node. This preferred embodiment of the data message routing method allows each collecting node to receive a single copy of each data message sent and does not overload the network.
Avantageusement et selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, chaque message de données est transmis de proche en proche à l'aide d'un champ numérique qu'il contient, dit champ de rang, tel que le module de traitement de tout nœud recevant un message de données, compare la valeur contenue dans le champ de rang avec celle contenue dans sa mémoire de rang, met à jour le champ de rang avec le contenu de sa mémoire de rang et retransmet le message si la valeur contenue dans la mémoire de rang est inférieure à celle contenue dans le champ de rang. Ce deuxième mode de mise en œuvre du procédé d'acheminement des messages de données, basé sur les valeurs de rangs des nœuds, permet de fiabiliser la réception des données aux nœuds collecteurs, même dans le cas où des chemins ne sont plus valides. En effet, un même message de données peut être réacheminé par plusieurs nœuds récepteurs, tous possédants un champ de rang inférieur au nœud émetteur du message.Advantageously and according to a second embodiment of the invention, each data message is transmitted step by step using a digital field that it contains, said rank field, such as the processing module of any node receiving a data message, compares the value contained in the rank field with that contained in its rank memory, updates the rank field with the contents of its rank memory and retransmits the message if the value contained in the Rank memory is less than that contained in the rank field. This second mode of implementation of the routing method of the data messages, based on the rank values of the nodes, makes reliable the reception of data to the collecting nodes, even in the case where paths are no longer valid. Indeed, the same data message can be forwarded by several receiving nodes, all possessing a field of lower rank to the sending node of the message.
Avantageusement et pour tous les modes de mise en œuvre de l'invention, les messages de données sont générés de manière asynchrone par les nœuds sources puis transmis de manière asynchrone. Chaque nœud applique une
règle de détermination de l'instant de mesure et de l'instant de transmission d'un message de données associé. Plusieurs règles sont envisageables, telle que : selon une fréquence fixe, ou dès qu'un seuil de variation est dépassé, ou dès qu'une commande de mesure est reçue, ... Ainsi, le procédé selon l'invention permet de faire varier le volume de données échangées en variant les règles à faire appliquer par les nœuds dispersés en plusieurs points du réseau. Les messages contenant ces mesures sont transmis à des instants permettant de s'affranchir des collisions entre messages.Advantageously and for all modes of implementation of the invention, the data messages are generated asynchronously by the source nodes and then transmitted asynchronously. Each node applies a rule for determining the instant of measurement and the instant of transmission of an associated data message. Several rules can be envisaged, such as: according to a fixed frequency, or as soon as a threshold of variation is exceeded, or as soon as a measurement command is received, ... Thus, the method according to the invention makes it possible to vary the volume of data exchanged by varying the rules to be applied by the nodes dispersed in several points of the network. The messages containing these measurements are transmitted at times to overcome the collisions between messages.
Avantageusement et selon l'invention, la réception par un nœud d'un message de données déclenche l'envoi par ce nœud d'un message, dit message de service, qui constitue un message d'acquittement s'il accepte le message de données, et un message de non acquittement s'il refuse le message de données. Ce mécanisme d'acquittement ou de non acquittement des messages de données permet d'indiquer au nœud émetteur si un message de données a été reçu par un nœud, et si la réception est acceptée ou refusée par ce nœud. Il a pour but d'informer un nœud émetteur sur le statut de la réception. De plus, il est utilisable indifféremment dans l'un ou l'autre des deux modes de mise en œuvre du procédé d'acheminement des messages de données présentés ci-dessus.Advantageously and according to the invention, the reception by a node of a data message triggers the sending by this node of a message, called service message, which constitutes an acknowledgment message if it accepts the data message. , and a non-acknowledgment message if it refuses the data message. This mechanism for acknowledging or not acknowledging the data messages makes it possible to indicate to the sender node whether a data message has been received by a node, and whether the reception is accepted or refused by this node. Its purpose is to inform a transmitting node about the status of the reception. Moreover, it can be used indifferently in one or the other of the two modes of implementation of the routing method of the data messages presented above.
Avantageusement et selon l'invention, un nœud émetteur ne retransmet son message que si après un temps prédéterminé, aucun message de service n'est reçu. Une retransmission permet de donner une autre opportunité au nœud récepteur de pouvoir recevoir le message de données en cas d'une mauvaise réception précédente.Advantageously and according to the invention, a transmitting node retransmits its message only if, after a predetermined time, no service message is received. Retransmission provides another opportunity for the receiving node to be able to receive the data message in the event of a previous bad reception.
Avantageusement et selon l'invention, un nœud récepteur d'un message d'acquittement ne réémet pas ce message de service. En effet, un message d'acquittement étant utilisé pour acquitter un message identifié échangé entre deux nœuds, il n'a pas pour vocation à être diffusé vers d'autres nœuds du réseau.Advantageously and according to the invention, a receiving node of an acknowledgment message does not re-transmit this service message. Indeed, an acknowledgment message is used to acknowledge an identified message exchanged between two nodes, it is not intended to be broadcast to other nodes of the network.
Avantageusement et selon l'invention, un nœud récepteur d'un message de non acquittement renvoie un message de non acquittement aux nœuds émetteurs des messages de données qu'il reçoit (c'est-à-dire à destination du
nœud collecteur), et ce jusqu'à la réception d'un message de gestion contenant une valeur de champ d'identifiant de session postérieure. L'indication d'invalidité du chemin passant par ce nœud est ainsi propagée à chaque fois qu'il est utilisé, et ce jusqu'à la remise à jour du chemin. L'invention concerne également un réseau de dispositifs électroniques de communication, dits nœuds, adaptés pour émettre des messages de données à destination d'au moins un nœud, dit nœud collecteur, dans lequel :Advantageously and according to the invention, a receiving node of a non-acknowledgment message sends a message of non-acknowledgment to the sending nodes of the data messages it receives (that is to say to the destination of the message). collector node), until a management message is received containing a subsequent session identifier field value. The indication of invalidity of the path passing through this node is thus propagated each time it is used, until the path is updated. The invention also relates to a network of electronic communication devices, called nodes, adapted to transmit data messages to at least one node, said collector node, in which:
- chaque nœud comprend un émetteur et un récepteur,each node comprises a transmitter and a receiver,
- chaque nœud comprend un module de traitement adapté pour interpréter et modifier un message reçu,each node comprises a processing module adapted to interpret and modify a received message,
- chaque nœud collecteur est adapté pour émettre un message, dit message de gestion, diffusé de proche en proche par les nœuds, chaque message de gestion comportant un champ numérique, dit champ de rang,each collection node is adapted to transmit a message, said management message, broadcast from one to another by the nodes, each management message comprising a digital field, called a rank field,
- le module de traitement d'un nœud recevant un message de gestion, étant adapté pour comparer le champ de rang avec une valeur numérique mémorisée dans une mémoire numérique, dite mémoire de rang,the processing module of a node receiving a management message, being adapted to compare the rank field with a digital value stored in a digital memory, called rank memory,
- si la valeur de la mémoire de rang appartient à l'ensemble formé des valeurs indéfinies, alors le module de traitement est adapté pour incrémenter la valeur du champ de rang, mettre à jour le contenu de la mémoire de rang avec le contenu du champ de rang incrémenté, et retransmettre le message de gestion, caractérisé en ce que :if the value of the rank memory belongs to the set formed by the undefined values, then the processing module is adapted to increment the value of the rank field, update the contents of the rank memory with the content of the field of incremented rank, and retransmit the management message, characterized in that:
-le module de traitement d'un nœud recevant un message de gestion est adapté pour, si la valeur contenue dans la mémoire de rang appartient à l'ensemble formé des valeurs supérieures au contenu du champ de rang, incrémenter le contenu du champ de rang, mettre à jour le contenu de la mémoire de rang avec le contenu du champ de rang incrémenté, et retransmettre le message de gestion,the processing module of a node receiving a management message is adapted to, if the value contained in the rank memory belongs to the set formed of values greater than the contents of the rank field, incrementing the contents of the rank field , update the contents of the rank memory with the contents of the incremented rank field, and retransmit the management message,
- le module de traitement de chaque nœud collecteur est adapté pour incorporer dans chaque message de gestion qu'il émet, un champ numérique, dit champ d'identifiant de session, dont la valeur est modifiée, pour
chaque message de gestion émis par un même nœud collecteur, suivant une relation d'ordre prédéterminée et connue des nœuds.the processing module of each collection node is adapted to incorporate in each management message that it transmits, a digital field, called session identifier field, the value of which is modified, for each management message sent by the same collector node, according to a predetermined order relationship known to the nodes.
Le réseau selon l'invention est adapté pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention. Autrement dit, le procédé selon l'invention est mis en œuvre dans un réseau selon l'invention.The network according to the invention is suitable for implementing the method according to the invention. In other words, the method according to the invention is implemented in a network according to the invention.
Avantageusement, un réseau selon l'invention comprend une pluralité de nœuds, dits nœuds sources, adaptés pour générer des données utiles à transmettre (par exemple des données représentatives de mesures), et le module de traitement de chaque nœud source est adapté pour inclure ces données utiles dans les messages de données émis à destination d'au moins un nœud collecteur. Une pluralité de nœuds sert de relais pour permettre aux messages de données des nœuds sources de pouvoir atteindre les nœuds collecteurs. Ce mécanisme d'acheminement de données de proche en proche permet, d'une part d'étendre la taille du réseau sans pour autant devoir augmenter la portée de communication des nœuds par exemple en rajoutant des nœuds, et d'autre part d'augmenter l'autonomie en énergie des nœuds qui sont ainsi plus économiques à produire. Dans un réseau selon l'invention, outre le(s) nœud(s) collecteur(s), tous les autres nœuds peuvent être simultanément sources ou relais. De plus, un réseau selon l'invention peut comporter plusieurs nœuds collecteurs répartis sur une zone, permettant ainsi avantageusement d'augmenter le nombre de points de collecte des messages de données provenant d'une pluralité de nœuds sources.Advantageously, a network according to the invention comprises a plurality of nodes, called source nodes, adapted to generate useful data to be transmitted (for example data representative of measurements), and the processing module of each source node is adapted to include these data useful in data messages sent to at least one collector node. A plurality of nodes serve as a relay to allow the data messages of the source nodes to be able to reach the collector nodes. This mechanism of data transmission step by step makes it possible, on the one hand, to extend the size of the network without having to increase the range of communication of the nodes for example by adding nodes, and on the other hand to increase the energy autonomy of the nodes which are thus more economical to produce. In a network according to the invention, in addition to the node (s) collector (s), all other nodes can be simultaneously sources or relays. In addition, a network according to the invention may comprise several collector nodes distributed over a zone, thus advantageously making it possible to increase the number of collection points of the data messages originating from a plurality of source nodes.
L'invention s'étend à un réseau caractérisé par tout ou partie des caractéristiques sus-indiquées en relation avec un procédé selon l'invention.The invention extends to a network characterized by all or part of the above-mentioned characteristics in relation to a method according to the invention.
L'invention peut faire l'objet de très nombreuses applications différentes.The invention can be subject to many different applications.
Avantageusement et selon l'invention, les nœuds sont au moins pour partie associés à des structures mobiles, et les nœuds sont reliés les uns aux autres par des liaisons sans fil.Advantageously and according to the invention, the nodes are at least partly associated with mobile structures, and the nodes are connected to each other by wireless links.
En particulier, avantageusement et selon l'invention, lesdites structures sont librement mobiles avec un fluide dans lequel elles sont placées, de façon à en suivre les courants. Leurs déplacements sont donc incontrôlés et en
général indéterminés. Par exemple, avantageusement et selon l'invention lesdites structures mobiles sont des aérostats placés dans l'atmosphère terrestre, et équipés de moyens d'observation de la Terre générant des données d'observation (par exemple météorologiques) à titre de données utiles. Selon une autre application, les structures mobiles peuvent être des satellites d'une constellation de satellites dans l'espace.In particular, advantageously and according to the invention, said structures are freely movable with a fluid in which they are placed, so as to follow the currents. Their movements are therefore uncontrolled and in general indeterminate. For example, advantageously and according to the invention said mobile structures are aerostats placed in the Earth's atmosphere, and equipped with Earth observation means generating observation data (for example meteorological) as useful data. According to another application, mobile structures can be satellites of a constellation of satellites in space.
Ainsi, les nœuds sont associés à des systèmes spatiaux (satellites) ou aéronefs, plus particulièrement des aérostats tels que des ballons, -notamment avec un nœud porté à bord de chaque système spatial ou aéronef-, et au moins un nœud collecteur est adapté pour transmettre des messages à une station centrale, notamment une station sol (ce nœud collecteur étant soit lui-même fixe par rapport à la station centrale ou par rapport au sol, soit porté par un système spatial ou un aéronef et en liaison de communication permanente avec une telle station centrale ou avec une telle station sol). Avantageusement, notamment lorsque les nœuds sont associés à des aéronefs, au moins un nœud source est doté de moyens d'observation de la Terre, par exemple des moyens d'observation de phénomènes météorologiques, tels que les cyclones. Selon une application avantageuse de l'invention, chaque nœud source, et notamment chaque nœud émetteur, est porté à bord d'un aérostat. Avantageusement et selon l'invention, les nœuds sont au moins pour partie associés à des structures mobiles, telles que des capsules, immergées dans un milieu liquide (tel que l'eau d'un bassin, un milieu marin, un fleuve, une rivière, un milieu physiologique d'un être vivant (par exemple le sang ou le tube digestif...). Au moins un nœud collecteur est alors adapté pour transmettre des messages à une station fixe immergée ou non (ce nœud collecteur étant soit lui- même fixe, soit porté par une capsule et en liaison de communication permanente avec une telle station fixe) et au moins un nœud source est doté de moyens d'observation dudit milieu liquide, notamment de moyens d'observation de courants du milieu liquide. Dans le cas de capsules mobiles de petites dimensions dans un milieu physiologique, l'invention permet par exemple d'apprécier les
caractéristiques (vitesse, diffusion...) de la circulation dudit milieu physiologique dans le corps.Thus, the nodes are associated with space systems (satellites) or aircraft, more particularly aerostats such as balloons, in particular with a node carried on board each space system or aircraft, and at least one collecting node is adapted to transmitting messages to a central station, in particular a ground station (this collecting node being itself fixed with respect to the central station or with respect to the ground, or carried by a space system or an aircraft and in permanent communication link with such a central station or with such a ground station). Advantageously, especially when the nodes are associated with aircraft, at least one source node is provided with means for observing the Earth, for example means for observing meteorological phenomena, such as cyclones. According to an advantageous application of the invention, each source node, and in particular each transmitter node, is carried on board an aerostat. Advantageously and according to the invention, the nodes are at least partly associated with mobile structures, such as capsules, immersed in a liquid medium (such as the water of a basin, a marine environment, a river, a river , a physiological medium of a living being (for example the blood or the digestive tract ...) At least one collecting node is then adapted to transmit messages to a fixed station immersed or not (this collector node being either itself even fixed, is carried by a capsule and in permanent communication connection with such a fixed station) and at least one source node is provided with means for observing said liquid medium, in particular means for observing currents of the liquid medium. the case of mobile capsules of small dimensions in a physiological medium, the invention makes it possible, for example, to appreciate the characteristics (speed, diffusion ...) of the circulation of said physiological medium in the body.
Dans une autre application envisageable de l'invention, les nœuds sont associés à des terminaux aptes à être portés par des personnes (par exemple téléphones portables, assistants personnels (PDA), ...), et les données transmises peuvent être des messages en provenance de chaque personne portant un terminal et/ou à destination de chaque personne portant un nœud collecteur.In another conceivable application of the invention, the nodes are associated with terminals capable of being worn by persons (for example mobile phones, personal assistants (PDAs), etc.), and the transmitted data can be messages in the form of messages. from each person carrying a terminal and / or to each person carrying a collecting node.
Avantageusement et selon d'autres applications de l'invention, les nœuds sont au moins pour partie associés à des structures fixes par rapport au sol terrestre. Avantageusement, par exemple au moins un nœud source est alors doté de moyens de surveillance d'incendies.Advantageously and according to other applications of the invention, the nodes are at least partly associated with fixed structures relative to the terrestrial ground. Advantageously, for example at least one source node is then equipped with fire monitoring means.
Un procédé et un réseau selon l'invention peuvent être de type monodirectionnels, comme c'est le cas pour la transmission de données d'observation entre des nœuds sources et au moins un nœud collecteur. Rien n'empêche cependant de prévoir un procédé et un réseau selon l'invention qui soient de type bidirectionnels, c'est-à-dire permettent des échanges de données dans un sens et dans l'autre, un nœud collecteur dans un sens de transmission pouvant faire office de nœud source dans l'autre sens de transmission.A method and a network according to the invention can be of the monodirectional type, as is the case for the transmission of observation data between source nodes and at least one collecting node. However, nothing prevents us from providing a method and a network according to the invention which are bidirectional in nature, that is to say, allow data exchanges in one direction and in the other, a collector node in a sense of transmission that can act as a source node in the other direction of transmission.
L'invention concerne également un procédé et un réseau caractérisés en combinaison par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci- dessus ou ci-après.The invention also relates to a method and a network characterized in combination by all or some of the characteristics mentioned above or below.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante de certains de ses modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, et qui se réfère aux figures annexées dans lesquelles :Other objects, features and advantages of the invention will appear on reading the following description of some of its embodiments given solely by way of nonlimiting examples, and which refers to the appended figures in which:
- la figure 1 est une vue schématique d'un réseau de nœuds selon l'invention,FIG. 1 is a schematic view of a network of nodes according to the invention,
- la figure 2 est une vue schématique de la structure interne d'un nœud d'un réseau selon l'invention, - les figures 3a, 3b et 3c sont des vues schématiques illustratives des champs numériques contenus dans des messages échangés entre des
nœuds d'un réseau selon l'invention, s'appliquant respectivement à un message de gestion, un message de données et un message de service,FIG. 2 is a schematic view of the internal structure of a node of a network according to the invention; FIGS. 3a, 3b and 3c are illustrative schematic views of the digital fields contained in messages exchanged between nodes of a network according to the invention, respectively applying to a management message, a data message and a service message,
- la figure 4 représente un logigramme des étapes exécutées par un nœud d'un réseau selon l'invention lors de la réception d'un message de gestion dans un procédé selon l'invention,FIG. 4 represents a logic diagram of the steps performed by a node of a network according to the invention during the reception of a management message in a method according to the invention,
- les figures 5a et 5b représentent chacune un logigramme des étapes exécutées par un nœud d'un réseau selon l'invention lors de la réception d'un message de données dans un procédé selon l'invention, respectivement selon le premier (préférentiel) et le deuxième mode de mise en œuvre de l'acheminement des trames de données,FIGS. 5a and 5b each represent a logic diagram of the steps performed by a node of a network according to the invention when receiving a data message in a method according to the invention, respectively according to the first (preferential) and the second mode of implementation of the routing of data frames,
- la figure 6 présente un mode de réalisation d'un réseau selon l'invention, comportant des ballons aérostats et des stations, et destiné à être utilisé pour des mesures météorologiques,FIG. 6 shows an embodiment of a network according to the invention, comprising aerostats balloons and stations, and intended to be used for meteorological measurements,
- la figure 7 présente un deuxième mode de réalisation d'un réseau selon l'invention destiné à être utilisé pour des études de courants aquatiques,FIG. 7 presents a second embodiment of a network according to the invention intended to be used for studies of aquatic currents,
- la figure 8 présente un troisième mode de réalisation d'un réseau selon l'invention destiné à être utilisé pour la surveillance d'incendies.- Figure 8 shows a third embodiment of a network according to the invention for use in fire monitoring.
Sur les figures, les échelles et les proportions ne sont pas strictement respectées et ce, à des fins de clarté de l'illustration. Dans les figures 3a, 3b et 3c, la disposition des champs numériques à l'intérieur des messages n'est qu'un exemple donné à des fins d'illustration.Figures, scales and proportions are not strictly adhered to for the sake of clarity of the illustration. In FIGS. 3a, 3b and 3c, the arrangement of the digital fields inside the messages is only an example given for purposes of illustration.
Sur la figure 1 , les traits pleins ou pointillés représentent des liaisons entre des nœuds. De plus, les traits épais (pleins ou pointillés) représentent le plus court chemin de routage entre les nœuds résultant de l'application du procédé selon l'invention.In Figure 1, solid lines or dotted lines represent links between nodes. In addition, the thick lines (solid or dashed) represent the shortest routing path between the nodes resulting from the application of the method according to the invention.
Dans un réseau 100 de communication selon l'invention, représenté sur la figure 1, la communication s'effectue de proche en proche entre des dispositifs électroniques, dits nœuds, dispersés géographiquement dans un environnement selon une topologie qui peut être indéterminée et/ou incontrôlée.
Les nœuds à portée de communication les uns des autres communiquent par l'intermédiaire de liaisons 7 filaires ou sans fil. Dans le cas de liaisons filaires, les nœuds sont reliés entre eux par des liens matériels (câbles, fibres optiques...), le réseau formant ainsi un maillage reliant chaque nœud à une pluralité d'autres nœuds.In a communication network 100 according to the invention, represented in FIG. 1, the communication is carried out step by step between electronic devices, called nodes, geographically dispersed in an environment according to a topology that may be undetermined and / or uncontrolled. . Communication-capable nodes communicate with each other via wired or wireless links. In the case of wired links, the nodes are interconnected by physical links (cables, optical fibers ...), the network thus forming a mesh connecting each node to a plurality of other nodes.
Les liaisons décrites dans la suite de la description sont préférentiellement des liaisons sans fil, l'invention étant particulièrement avantageuse dans le cas de nœuds reliés entre eux par des liaisons sans fil. A titre d'exemple non restrictif, ces liaisons sans fil utilisent la propagation d'ondes électromagnétiques (notamment radiofréquences) ou acoustiques pour rendre possible la communication à distance.The links described in the following description are preferably wireless links, the invention being particularly advantageous in the case of nodes interconnected by wireless links. As a non-restrictive example, these wireless links use the propagation of electromagnetic (including radio frequency) or acoustic waves to make possible remote communication.
Le réseau 100 selon l'invention comporte différents types de nœuds qui se différencient par leur(s) fonction(s), étant entendu que rien n'empêche qu'au moins un nœud cumule plusieurs fonctions, d'une transmission à une autre. Ainsi, au moins un nœud, dit nœud 102 collecteur, est un nœud destinataire de données issues d'au moins un autre nœud, dit nœud source, et propagées de proche en proche jusqu'à ce nœud 102 collecteur. Plus particulièrement, un réseau selon l'invention peut comporter une pluralité de nœuds 102, 102' collecteurs. Il est à noter que, lorsqu'une pluralité de nœuds 102, 102' collecteurs est déployée dans un réseau selon l'invention, les nœuds 102, 102' collecteurs sont de préférence reliés entre eux par des liaisons spécifiques, non représentées sur les figures (filaires ou sans fil), adaptées pour la communication exclusive entre les nœuds collecteurs et/ou entre ceux-ci et une station centrale. Ces liaisons spécifiques sont destinées à permettre essentiellement la récupération et la concaténation des données dans une base de données centralisée située dans une station centrale de stockage des informations.The network 100 according to the invention comprises different types of nodes which are differentiated by their function (s), it being understood that nothing prevents at least one node from accumulating several functions, from one transmission to another. Thus, at least one node, said collector node 102, is a data destination node from at least one other node, said source node, and propagated step by step to this collector node 102. More particularly, a network according to the invention may comprise a plurality of nodes 102, 102 'collectors. It should be noted that, when a plurality of nodes 102, 102 'collectors is deployed in a network according to the invention, the nodes 102, 102' collectors are preferably interconnected by specific links, not shown in the figures (wired or wireless), adapted for the exclusive communication between the collecting nodes and / or between them and a central station. These specific links are intended to essentially allow the retrieval and concatenation of data in a centralized database located in a central information storage station.
Les autres nœuds 103b 1032, 1033, 1034, 1035, 1036, 1037 (notés ci-après 10S1 quand il s'agit de l'un quelconque de ces nœuds) du réseau 100, dits nœuds relais, ont une fonction de relais (réception et émission) de messages de données, permettant une communication entre des nœuds source(s) et collecteur(s), et le cas échéant entre des nœuds relais, hors de portée les uns des autres. Par
exemple, le nœud 1033 (figure 1) est situé entre les nœuds 1034 et 103i et sert de nœud relais pour la communication entre ces nœuds.The other nodes 103 b 103 2, 103 3, 103 4, 103 5, 103 6, 103 7 (denoted hereinafter 10S 1 when it is any of these nodes) of the network 100, called relay nodes , have a function of relaying (receiving and transmitting) data messages, allowing communication between source (s) and collector (s) nodes, and possibly between relay nodes, out of range of each other. By for example, the node 103 3 (Figure 1) is located between the nodes 103 4 and 103i and serves as relay node for communication between these nodes.
Les nœuds sources ont également une fonction d'élaboration de messages de données, par exemple à partir d'une mesure de leur environnement, et au moins d'émission de ces messages de données. Un réseau 100 selon l'invention comporte au moins un nœud source, notamment une pluralité de nœuds sources, et une pluralité de nœuds relais. Certains nœuds relais peuvent faire office de nœuds sources. Certains nœuds relais peuvent faire office de nœuds collecteurs.The source nodes also have a function of generating data messages, for example from a measurement of their environment, and at least transmission of these data messages. A network 100 according to the invention comprises at least one source node, in particular a plurality of source nodes, and a plurality of relay nodes. Some relay nodes can act as source nodes. Some relay nodes can act as collection nodes.
Dans un réseau selon l'invention, chaque nœud 102, 102' collecteur doit être en liaison avec au moins un autre nœud, et au moins un chemin de routage doit pouvoir être établi entre chaque nœud source et chaque nœud collecteur. Pour ce faire, en particulier lorsque les liaisons 7 sont du type sans fil, la densité et le nombre de nœuds relais doivent être suffisamment importants, selon la portée des liaisons 7 sans fil. Chaque nœud, quel que soit son type, comprend au moins un émetteur 75 et au moins un récepteur 76 (figure 2) reliés à au moins une antenne 74, adaptés pour établir des liaisons de communication sans fil (radiofréquence) avec les autres nœuds à portée.In a network according to the invention, each node 102, 102 'collector must be in connection with at least one other node, and at least one routing path must be established between each source node and each collector node. To do this, particularly when the links 7 are of the wireless type, the density and the number of relay nodes must be sufficiently large, depending on the range of the wireless links 7. Each node, whatever its type, comprises at least one transmitter 75 and at least one receiver 76 (FIG. 2) connected to at least one antenna 74, adapted to establish wireless communication links (radiofrequency) with the other nodes to be connected. scope.
De plus, chaque nœud, quel que soit son type, comporte des mémoires numériques de stockage de données. Une mémoire numérique, dite mémoire 11 d'identifiant de nœud, formée d'une mémoire morte du nœud, contient un code numérique identifiant de nœud, permettant de distinguer de manière unique chaque nœud du réseau. Le contenu de cette mémoire n'est pas effacé lors de la mise hors tension du nœud. Les mémoires décrites ci-après sont des mémoires vives du nœud, et leur contenu peut être modifié et est accessible rapidement en lecture/écriture. Un nœud comprend : une mémoire numérique, dite mémoire 12 de rang, permettant de stocker un entier naturel représentant le rang du nœud ; une mémoire numérique, dite mémoire 13 de niveau de signal de réception, permettant de stocker une valeur représentative du niveau de signal de réception d'un message de gestion ; une mémoire numérique, dite mémoire 14 d'identifiant de
nœud collecteur, permettant de stocker l'identifiant du nœud collecteur à destination duquel les messages de données sont envoyés de ce nœud; une mémoire numérique, dite mémoire 15 d'identifiant de session, permettant de stocker une valeur (entier naturel) représentative de la session courante ; une mémoire numérique, dite mémoire 16 d'identifiant de nœud le plus proche, permettant de stocker un identifiant de nœud d'un nœud émetteur d'un message reçu.In addition, each node, regardless of its type, comprises digital data storage memories. A digital memory, known as a node identifier memory 11, formed of a node's read-only memory, contains a digital node identifier code, making it possible to uniquely distinguish each node of the network. The contents of this memory are not erased when the node is powered off. The memories described below are memories of the node, and their content can be modified and is quickly accessible read / write. A node comprises: a digital memory, called rank memory 12, for storing a natural integer representing the rank of the node; a digital memory, called reception signal level memory 13, for storing a value representative of the reception signal level of a management message; a digital memory, called memory 14 of identifier of collector node, for storing the identifier of the collector node to which the data messages are sent from this node; a digital memory, called session identifier memory 15, for storing a value (natural integer) representative of the current session; a digital memory, called the closest node identifier memory 16, for storing a node identifier of a node transmitting a received message.
Chaque nœud comprend également un module 88 de traitement adapté pour interpréter des données reçues et pour extraire le contenu d'une mémoire, en modifier la valeur ou y stocker une valeur. Un module 88 de traitement comprend des moyens de calcul tel qu'un calculateur (non représenté sur les figures) et des mémoires tampon pour stocker temporairement des données nécessaires à un calcul ou en attente d'être transmises ou stockées (non représentées sur les figures).Each node also comprises a processing module 88 adapted for interpreting received data and for extracting the contents of a memory, modifying its value or storing a value therein. A processing module 88 comprises calculation means such as a computer (not shown in the figures) and buffers for temporarily storing data necessary for a calculation or waiting to be transmitted or stored (not shown in the figures). ).
En pratique, les mémoires numériques de chaque nœud sont avantageusement organisées selon trois tampons ou groupes de tampons de mémoire :In practice, the digital memories of each node are advantageously organized according to three buffers or groups of memory buffers:
- un premier tampon ou groupe de tampons de service mémorisant l'ensemble des données de service du réseau : les données identifiant le chemin de routage optimal ; les données identifiant les autres nœuds à portée ; ... - un deuxième tampon ou groupe de tampons de paquets de données mémorisant les paquets de données des messages de données à destination du (des) nœud(s) collecteur(s) ;a first buffer or group of service buffers memorizing all the service data of the network: the data identifying the optimal routing path; data identifying other nodes in range; a second buffer or group of data packet buffers storing the data packets of the data messages to the collector node (s);
- un troisième tampon ou groupe de tampons d'acquittement mémorisant les signaux d'acquittement ou de non acquittement reçus par ce nœud pour les données des messages de données en cours d'émission encore présentes dans le deuxième tampon ou groupe de tampons de paquets de données ; et les signaux d'acquittement ou de non acquittement émis par ce nœud pour les messages de données qu'il reçoit.a third buffer or group of acknowledgment buffers memorizing the acknowledgment or non-acknowledgment signals received by this node for the data of the currently transmitting data messages still present in the second buffer or group of packet buffers; data; and the acknowledgment or non-acknowledgment signals transmitted by this node for the data messages it receives.
Chaque nœud comprend également un module 77 de mesure du temps, tel qu'une horloge, au moins sensiblement synchronisé avec tous les
nœuds du réseau. Ce module permet au nœud d'inclure une donnée représentative d'un temps (datation) dans les messages échangés.Each node also includes a time measurement module 77, such as a clock, at least substantially synchronized with all nodes of the network. This module allows the node to include data representative of a time (dating) in the exchanged messages.
Les nœuds sources comprennent le plus souvent une charge utile composée de moyens 10 de mesure comprenant une pluralité de capteurs (exemple : capteurs de température, hygrométrie, pression) ainsi qu'un module 89 de contrôle des mesures adapté pour paramétrer les mesures à effectuer, mémoriser les mesures effectuées et envoyer au module 88 de traitement du nœud les mesures afin qu'elles puissent être mémorisées puis envoyées à destination du nœud collecteur. En variante, lesdites mesures peuvent être constituées uniquement de données mémorisées dans les mémoires du nœud du fait du fonctionnement du réseau (rang du nœud, ...).The source nodes most often comprise a payload composed of measuring means 10 comprising a plurality of sensors (for example: temperature sensors, hygrometry, pressure) and a measurement control module 89 adapted to parameterize the measurements to be made, storing the measurements made and sending the processing module 88 of the node the measurements so that they can be stored and sent to the collector node. As a variant, said measurements may consist solely of data stored in the memories of the node because of the operation of the network (rank of the node, etc.).
Chaque nœud comprend des bus 78 de communication bidirectionnelle reliant le module 88 de traitement avec les autres modules, ainsi qu'avec les différentes mémoires du nœud. Un bus 78 de communication bidirectionnelle relie également le module 89 de contrôle des mesures avec les moyens 10 de mesure du nœud. Ces bus 78 de communication bidirectionnelle permettent de faire transiter des données d'un module à l'autre à l'intérieur d'un nœud.Each node comprises bidirectional communication buses 78 connecting the processing module 88 with the other modules, as well as with the various memories of the node. A bidirectional communication bus 78 also connects the measurement control module 89 with the measurement means 10 of the node. These two-way communication buses 78 make it possible to pass data from one module to another within a node.
Chaque nœud comprend un module 79 d'alimentation électrique connecté par des câbles d'alimentation (non représentés sur les figures) aux autres modules du nœud et permettant leur alimentation en électricité à partir d'au moins une source d'énergie électrique (secteur, piles, accumulateurs, cellules photovoltaïques, alternateurs, éoliennes, ...).Each node comprises a power supply module 79 connected by power cables (not shown in the figures) to the other modules of the node and allowing their supply of electricity from at least one source of electrical energy (sector, batteries, accumulators, photovoltaic cells, alternators, wind turbines, ...).
Les liaisons 7 de communication entre des nœuds constituent le support d'échange des messages de différents types. Sur la figure 1, les nœuds en visibilité (à portée) les uns des autres sont reliés par au moins un trait (plein ou en pointillés) symbolisant une liaison 7 entre ces nœuds.Communication links 7 between nodes constitute the medium for exchanging messages of different types. In FIG. 1, the nodes in visibility (within range) of each other are connected by at least one line (solid or dashed) symbolizing a link 7 between these nodes.
Chaque nœud est adapté pour recevoir et retransmettre des messages 19 de gestion (figure 3a) permettant d'établir et/ou de mettre à jour la topologie du réseau, et par ce biais d'informer les nœuds du réseau qu'une nouvelle
session débute. Les messages 19 de gestion sont initiés exclusivement par le(s) nœud(s) collecteur(s) 102, 102', du réseau.Each node is adapted to receive and retransmit management messages (FIG. 3a) making it possible to establish and / or update the topology of the network, and by this means to inform the nodes of the network that a new session begins. The management messages 19 are initiated exclusively by the collector node (s) 102, 102 ', of the network.
Chaque nœud est adapté pour recevoir et retransmettre des messages 20 de données (figure 3b), initiés exclusivement par un (des) nœud(s) source(s) et incluant des données de mesure effectuées par un (des) nœud(s) source(s).Each node is adapted to receive and retransmit data messages (FIG. 3b), initiated exclusively by source node (s) and including measurement data made by source node (s). (s).
Chaque nœud est adapté pour émettre et recevoir des messages 21 de service (figure 3c). Un tel message peut être initié par n'importe quel type de nœud suite à la réception par ce dernier d'un message 20 de données, comme confirmation que le message de données a été reçu.Each node is adapted to transmit and receive service messages (FIG. 3c). Such a message may be initiated by any type of node upon receipt by the latter of a data message as confirmation that the data message has been received.
Les données contenues dans les messages échangés entre les nœuds sont partitionnées en plusieurs champs numériques.The data contained in the messages exchanged between the nodes are partitioned into several digital fields.
Quel que soit le type de message considéré, il comporte un champ numérique, dit champ 24 d'identifiant de type, permettant au module 88 de traitement d'un nœud récepteur de distinguer le type de message reçu, parmi les messages 19 de gestion, les messages 20 de données et les messages 21 de service.Whatever the type of message considered, it comprises a digital field, called type identification field 24, allowing the processing module 88 of a receiving node to distinguish the type of message received, among the management messages 19, data messages and service messages.
De plus, tous les types de message comportent un champ numérique, dit champ 22 d'identifiant de nœud émetteur, permettant d'identifier, à la réception, quel nœud a émis le message en dernier, et un champ numérique, dit champ 23 d'identifiant de destinataire(s), permettant d'identifier, à la réception, à quel nœud (ou groupe de nœuds) est destiné le message, forçant ainsi les nœuds non destinataires à ignorer le message au moins pour partie. Ce champ 23 d'identifiant de destinataire(s) peut contenir un et seul identifiant de nœud, ou une pluralité d'identifiants de nœuds, ou un identifiant d'une liste de nœuds dont les identifiants sont mémorisés par une mémoire morte des différents nœuds.In addition, all types of messages comprise a digital field, said issuer node identifier field 22, making it possible to identify, on reception, which node sent the message last, and a digital field, said field 23 recipient identifier (s), for identifying, on reception, which node (or group of nodes) is intended for the message, thereby forcing the non-destination nodes to ignore the message at least in part. This recipient identifier field 23 may contain one and only node identifier, or a plurality of node identifiers, or an identifier of a list of nodes whose identifiers are stored by a read-only memory of the different nodes. .
Cependant, certains champs numériques de message diffèrent selon le type de message considéré.However, some digital message fields differ depending on the type of message being considered.
C'est ainsi qu'un message 19 de gestion comprend en outre au moins : un champ numérique, dit champ 25 d'identifiant de nœud collecteur, contenant l'identifiant du nœud collecteur ayant initié ce message de gestion; un champ numérique, dit champ 26 d'identifiant de session, contenant la valeur (entier
naturel), de la dernière session en cours pour le nœud collecteur ayant initié ce message ; un champ numérique, dit champ 27 de rang, contenant la valeur (entier naturel) de rang du message de gestion modifiée par le dernier nœud émetteur du message. Un message 20 de données comprend en outre au moins par exemple: un champ numérique, dit champ 30 de données utiles, contenant les données mesures effectuées par le nœud source ; et dans un mode de réalisation (deuxième mode de réalisation décrit ci-après), un champ numérique, dit champ 27 de rang, et un champ numérique, dit champ 25 d'identifiant de nœud collecteur. Un message de service comprend en outre au moins un champ numérique, dit champ de service, contenant des données représentatives d'un signal à transmettre, par exemple un signal d'acquittement de la réception d'un message de données, ou un signal de non acquittement de la réception d'un message de données. Le procédé selon l'invention est adapté pour être mis en œuvre par un réseau 100 décrit précédemment, et permet d'établir un chemin de routage optimal entre l'un quelconque des nœuds 103j et un nœud 102, 102' collecteur. Ce chemin de routage optimal est déterminé par la diffusion de proche en proche d'un message 19 de gestion, émis par le nœud 102, 102' collecteur. De plus, la propagation d'un message 19 de gestion depuis un nœud 102, 102' collecteur vers les autres nœuds permet de déterminer la topologie du réseau 100 et d'ordonner ces nœuds le long d'un chemin adapté pour permettre, en retour, la propagation de messages de données vers ce nœud 102, 102' collecteur. Un chemin de routage est constitué de plusieurs segments, un segment étant la portion du chemin de routage qui sépare deux nœuds situés l'un après l'autre sur le chemin, sans être séparés par un autre nœud. Un message 19 de gestion véhicule, par l'intermédiaire du champ 27 de rang, le nombre de segments que compte déjà le chemin depuis son extrémité initiale (au niveau du nœud 102, 102' collecteur).Thus, a management message 19 further comprises at least: a digital field, said collector node identifier field, containing the identifier of the collector node having initiated this management message; a digital field, said session identifier field 26, containing the value (integer natural), the last session in progress for the collector node that initiated this message; a numeric field, said field 27 of rank, containing the value (natural integer) of rank of the management message modified by the last node transmitting the message. A data message 20 further comprises at least for example: a digital field, called a payload field, containing the measurement data made by the source node; and in one embodiment (second embodiment described hereinafter), a digital field, said rank field, and a digital field, said collector node identifier field. A service message furthermore comprises at least one digital field, called service field, containing data representative of a signal to be transmitted, for example a signal for acknowledging the reception of a data message, or a signal of not acknowledging receipt of a data message. The method according to the invention is adapted to be implemented by a network 100 described above, and makes it possible to establish an optimal routing path between any of the nodes 103j and a node 102, 102 'collector. This optimal routing path is determined by the broadcast of a management message 19, issued by the node 102, 102 'collector. In addition, the propagation of a management message 19 from a node 102, 102 'to the other nodes collector determines the topology of the network 100 and order these nodes along a path adapted to allow, in return , the propagation of data messages to this node 102, 102 'collector. A routing path consists of several segments, one segment being the portion of the routing path that separates two nodes located one after the other on the path, without being separated by another node. A vehicle management message 19, via the rank field 27, the number of segments that already counts the path from its initial end (at the node 102, 102 'collector).
Sur la figure 1, chaque valeur incluse dans un carré à côté d'un nœud (trait plein ou pointillés) représente la valeur contenue dans sa mémoire 12 de rang, comme déterminé par le procédé selon l'invention. Un carré en trait
plein, respectivement en trait pointillés, est utilisé lorsqu'un nœud est situé sur un chemin de routage d'un message de gestion issu du premier nœud 102 collecteur, respectivement du deuxième nœud 102' collecteur. Ainsi, le contenu de la mémoire 12 de rang du nœud 102 collecteur est égale à 0, et celle du premier nœud 103i situé sur le chemin de routage partant du premier nœud 102 collecteur vaut 1.In FIG. 1, each value included in a square next to a node (solid line or dotted line) represents the value contained in its rank memory 12, as determined by the method according to the invention. A line square full, respectively dotted line, is used when a node is located on a routing path of a management message from the first node 102 collector, respectively the second node 102 'collector. Thus, the content of the rank memory 12 of the collector node 102 is equal to 0, and that of the first node 103i located on the routing path from the first collector node 102 is 1.
Comme représenté à la figure 1, le premier nœud 102 collecteur envoie un premier message 19 de gestion comportant un champ 27 de rang contenant la valeur 0. Les traits pleins gras représentent le chemin de routage suivi par ce premier message 19 de gestion. Le nœud 103i, à portée de communication du premier nœud 102 collecteur, reçoit ce message 19, incrémente d'une unité le contenu du champ 27 de rang du message (valeur résultante égale à 1) et l'affecte à sa mémoire 12 de rang (valeur résultante égale à 1), puis réémet le message 19 de gestion. Il est à noter qu'un nœud 102, 102' collecteur ignore tous les messages 19 de gestion qu'il reçoit éventuellement en provenance des autres nœuds du réseau 100.As shown in FIG. 1, the first collector node 102 sends a first management message 19 comprising a rank field 27 containing the value 0. The bold solid lines represent the routing path followed by this first management message 19. The node 103i, within the communication range of the first collector node 102, receives this message 19, increments the content of the message rank field 27 by one (resultant value equal to 1) and assigns it to its rank memory 12. (resultant value equal to 1), then reissues the management message 19. It should be noted that a node 102, 102 'collector ignores all the management messages that it possibly receives from the other nodes of the network 100.
Les nœuds 1032 et 1033, à portée de communication du nœud 103l5 reçoivent le message provenant du nœud 103i. Chacun des nœuds 1032 et 1033 incrémente d'une unité le contenu du champ 27 de rang du message reçu (valeur résultante égale à 2) et l'affecte à sa mémoire 12 de rang (valeur résultante égale à 2), puis réémet le message 19 de gestion. En outre, les nœuds 1032 et 1033 mémorisent l'identifiant de nœud du nœud 103i dans leur mémoire 16 d'identifiant de nœud le plus proche, correspondant au fait que le nœud 103i est leur plus proche voisin sur le chemin de routage commençant par le nœud 102 collecteur.Nodes 103 2 and 103 3, within communication range of node 103 l5 receive the message from node 103i. Each of nodes 103 2 and 103 3 increments the content of field 27 of rank of the received message by one unit (resulting value equal to 2) and assigns it to its rank memory 12 (resultant value equal to 2) and then re-transmits the management message 19. In addition, the nodes 103 2 and 103 3 store the node identifier of the node 103i in their closest node identifier memory 16, corresponding to the fact that the node 103i is their nearest neighbor on the routing path starting by the collector node 102.
Le nœud 1032 (respectivement 1033) ignore le message 19 de gestion provenant du nœud 1033 (respectivement 1032) car il contient une valeur de champ 27 de rang égale à celle contenue dans sa mémoire 12 de rang. De plus, le nœud 103i ignore les messages 19 de gestion provenant des nœuds 1032 et 1033 car ils contiennent chacun une valeur de champ 27 de rang supérieure au contenu de sa mémoire 12 de rang. Le nœud 1034 reçoit les messages 19 de gestion provenant des nœuds 1032 et 1033. Le message provenant du nœud 1033 étant reçu avec un niveau de signal plus élevé, le nœud 1034 mémorise l'identifiant de nœud du nœud 1033
dans sa mémoire 16 d'identifiant de nœud le plus proche (correspondant au fait que le nœud 1033 est son plus proche voisin), puis incrémente d'une unité la valeur contenue dans le champ 27 de rang du message (valeur résultante égale à 3) et l'affecte au contenu de sa mémoire 12 de rang (valeur résultante égale à 3), puis réémet le message 19 de gestion. Le nœud 1035 reçoit les messages de gestion provenant du nœud 1032 et du nœud 1034. Le nœud 1032 ayant envoyé un message 19 de gestion comportant une valeur de champ 27 de rang plus petite (valeur égale à 2) que celle du message envoyé par le nœud 1034 (valeur égale à 3), alors le nœudThe node 103 2 (respectively 103 3 ) ignores the management message 19 from the node 103 3 (respectively 103 2 ) because it contains a field value 27 of rank equal to that contained in its memory 12 of rank. In addition, the node 103i ignores the management messages 19 from the nodes 103 2 and 103 3 because they each contain a field value 27 of higher rank than the contents of its rank memory 12. Node 103 4 receives management messages 19 from nodes 103 2 and 103 3 . The message from node 3 103 being received with a higher signal level, the node 103 stores the node 4 of node identifier 103 3 in its memory 16 to the nearest node identifier (corresponding to the fact that the node 3 is 103 its nearest neighbor), and then increments by one unit the value contained in the field 27 of the message rank (resulting value equal to 3) and assigns it to the contents of its rank memory 12 (resultant value equal to 3), then reissues the management message 19. The 103 node 5 receives management messages from the node 2 103 and node 4 103. Node 103 2 having sent a management message 19 comprising a field value 27 of smaller rank (value equal to 2) than that of the message sent by node 103 4 (value equal to 3), then the node
1035 mémorise l'identifiant de nœud du nœud 1032 dans sa mémoire 16 d'identifiant de nœud le plus proche (correspondant au fait que le nœud 1032 est son plus proche voisin). Le nœud 1035 incrémente d'une unité la valeur contenue dans le champ 27 de rang (valeur résultante égale à 3) et l'affecte à sa mémoire 12 de rang (valeur résultante égale à 3), puis réémet le message 19 de gestion. Les nœuds103 5 stores the node identifier of the node 103 2 in its closest node identifier memory 16 (corresponding to the fact that the node 103 2 is its nearest neighbor). 5 the node 103 increments by one unit the value contained in the field 27 of row (resulting value equal to 3) and assigns it to the memory 12 of row (resulting value equal to 3), and then retransmits the message management 19 . Nodes
1036 et 1037, à portée de communication du nœud 1035, reçoivent le message 19 de gestion provenant du nœud 1035. Chacun des nœuds 1036 et 1037 incrémente le contenu du champ 27 de rang du message reçu (valeur résultante égale à 4) et l'affecte à sa mémoire 12 de rang (valeur résultante égale à 4), puis réémet le message 19 de gestion. En outre, les nœuds 1036 et 1037 mémorisent l'identifiant de nœud du nœud 1035 dans leur mémoire 16 d'identifiant de nœud le plus proche, correspondant au fait que le nœud 1035 est leur plus proche voisin.103 6 and 103 7 , in the communication range of the node 103 5 , receive the management message 19 from the node 103 5 . Each of nodes 103 6 and 103 7 increments the content of field 27 of received message rank (resulting value equal to 4) and assigns it to its rank memory 12 (resulting value equal to 4), then reissues message 19 of management. In addition, nodes 103 6 and 103 7 stores the identifier of node 5 of the node 103 in their memory 16 of the closest node ID, corresponding to the fact that the 103 node 5 is their nearest neighbor.
Dans un réseau 100 comportant une pluralité de nœuds 102, 102' collecteurs, chaque nœud collecteur envoie un message 19 de gestion qui se différencie des autres messages par un champ 25 d'identifiant de nœud collecteur qu'il contient. De plus, l'envoi de messages 19 de gestion par chaque nœud 102, 102 'collecteur est fait de manière asynchrone par rapport aux autres nœuds collecteurs.In a network 100 having a plurality of nodes 102, 102 'collectors, each collector node sends a management message 19 which differs from other messages by a collector node identifier field it contains. In addition, sending management messages 19 by each node 102, 102 'collector is done asynchronously with respect to other collector nodes.
Le réseau 100 représenté à la figure 1 comporte deux nœuds 102 et 102' collecteurs. De même que le premier nœud 102 collecteur, le deuxième nœud 102' collecteur envoie un deuxième message 19 de gestion, comportant un champ 27 de rang de valeur 0. Le chemin de routage suivi par le deuxième message 19 de gestion est représenté en traits pointillés gras. Le nœud 1036, à portée de
communication du deuxième nœud 102' collecteur, reçoit ce message. Or, comme décrit précédemment, la valeur contenue dans la mémoire 12 de rang du nœud 1036 est égale à 4. Le nœud peut être positionné sur un chemin de routage plus court s'il est attaché au deuxième nœud 102' collecteur plutôt qu'au premier nœud 102 collecteur. Par conséquent, le nœud 1036 incrémente d'une unité le contenu du champ 27 de rang du message (valeur résultante égale à 1) et l'affecte au contenu de sa mémoire 12 de rang (valeur résultante égale à 1), puis réémet le message 19 de gestion. Les nœuds 1035 et 1037, à portée de communication du nœud 1036, reçoivent le message 19 de gestion provenant du nœud 1036. Pour la même raison que le nœud 1036, chacun des nœuds 1035 et 1037 incrémente d'une unité le contenu du champ 27 de rang du message reçu (valeur résultante égale à 2) et l'affecte au contenu de sa mémoire 12 de rang (valeur résultante égale à 2), puis réémet le message 19 de gestion. De plus, les nœuds 1035 et 1037 mémorisent l'identifiant de nœud du nœud 1036 dans leur mémoire 16 d'identifiant de nœud le plus proche, correspondant au fait que le nœud 1036 est leur plus proche voisin. Le nœud 1035 (respectivement 1037) ignore le message 19 de gestion provenant du nœud 1037 (respectivement 1035) car il contient une valeur de champ 27 de rang égale (valeur 2) à celle contenue dans leur valeur de mémoire 12 de rang. De plus, les nœuds 1036 et 1032, à portée de communication du nœud 1035, reçoivent le message 19 de gestion provenant du nœud 1035 qu'ils ignorent car le champ 27 de rang contient une valeur (2) supérieure ou égale à la valeur (2 et 1 respectivement) contenue dans leur mémoire 12 de rang. Le nœud 1034, à portée de communication du nœud 1035, ne reçoit pas le message 19 de gestion provenant du deuxième nœud 102' collecteur, car ce message de gestion n'est pas ré-émis par le nœud 1035. Dans le procédé selon l'invention, une session correspond à l'intervalle de temps pendant lequel le procédé considère que la topologie du réseau 100, telle que déterminée par la diffusion d'un message 19 de gestion par un nœud 102, 102' collecteur, reste valide. Après cet intervalle de temps, le nœud 102, 102' collecteur renvoie un nouveau message de gestion pour actualiser la topologie du réseau. Par conséquent, une session peut également être vue comme l'intervalle de
temps séparant deux émissions d'un message 19 de gestion par un même nœud 102 collecteur.The network 100 represented in FIG. 1 comprises two nodes 102 and 102 'collectors. Like the first collector node 102, the second collector node 102 sends a second management message 19 comprising a field 27 of rank value 0. The routing path followed by the second management message 19 is represented by dashed lines. fat. Node 103 6 , within range of communication of the second node 102 'collector, receives this message. However, as previously described, the value contained in the rank memory 12 of the node 103 6 is equal to 4. The node may be positioned on a shorter routing path if it is attached to the second node 102 'collector rather than at the first collector node 102. Therefore, the node 6 103 increments by one unit the contents of field 27 of the message rank (resulting value equal to 1) and assigns it to the contents of its memory 12 to row (resulting value equal to 1), then retransmits the management message 19. The nodes 103 5 and 103 7 , within the communication range of the node 103 6 , receive the management message 19 from the node 103 6 . For the same reason as the node 103 6 , each of the nodes 103 5 and 103 7 increments the content of the rank field 27 of the received message by a unit (resulting value equal to 2) and assigns it to the contents of its memory 12 of rank (resultant value equal to 2), then reissues the management message 19. In addition, the nodes 103 and 5 103 7 stores the identifier of node 103 node 6 in their memory 16 of the closest node ID, corresponding to the fact that the 103 node 6 is their nearest neighbor. The node 103 5 (respectively 103 7) ignores the message 19 management from 103 7 node (respectively 103 5) because it contains a field value 27 of equal rank (value 2) to that contained in their memory value 12 rank. In addition, nodes 103 and 6 103 2 within communication range of node 103 5, receive the message 19 from the management node 103 5 because they ignore the 27 largest field contains a value (2) or greater to the value (2 and 1 respectively) contained in their rank memory 12. The node 103 4 , in communication range of the node 103 5 , does not receive the management message 19 from the second node 102 'collector, because this management message is not re-transmitted by the node 103 5 . In the method according to the invention, a session corresponds to the time interval during which the method considers that the topology of the network 100, as determined by the broadcast of a management message by a node 102, 102 'collector , remains valid. After this time interval, the node 102, 102 'collector returns a new management message to update the network topology. Therefore, a session can also be seen as the interval of time separating two transmissions of a management message 19 by the same node 102 collector.
A l'instant indiqué par son module 77 de mesure du temps, un nœud 102 collecteur émet un nouveau message 19 de gestion dont le champ 26 d'identifiant de session contient une nouvelle valeur.At the instant indicated by its time measurement module 77, a collector node 102 issues a new management message whose session identifier field 26 contains a new value.
A chaque session correspond un identifiant de session modifié par rapport au précédent selon une relation d'ordre connue des nœuds. Un identifiant de session peut par exemple être une valeur incrémentée pour chaque nouvelle session, la valeur étant réinitialisée à 0 après avoir atteint une valeur maximum. Un unique message 19 de gestion est initié par chaque nœud 102, 102' collecteur pour chaque nouvelle session, et comporte une nouvelle valeur contenue dans le champ 26 d'identifiant de session.Each session corresponds to a session identifier modified with respect to the previous one according to a known order relationship of the nodes. For example, a session identifier may be an incremented value for each new session, the value being reset to 0 after reaching a maximum value. A single management message 19 is initiated by each node 102, 102 'collector for each new session, and has a new value contained in the session identifier field 26.
Dans un réseau 100 comportant une pluralité de nœuds 102, 102' collecteurs, une session est unique pour un nœud collecteur donné. L'établissement d'une nouvelle session est géré de manière asynchrone entre les nœuds 102, 102' collecteurs.In a network 100 having a plurality of nodes 102, 102 'collectors, a session is unique for a given collector node. The establishment of a new session is managed asynchronously between the nodes 102, 102 'collectors.
La préparation de l'émission d'un message 19 de gestion à émettre par un nœud 102, 102' collecteur suit les étapes suivantes. Tout d'abord, le module 88 de traitement du nœud 102 collecteur inclut une valeur initiale prédéfinie dans le champ 27 de rang du message de gestion.The preparation of the transmission of a management message 19 to be sent by a node 102, 102 'collector follows the following steps. First, the processing module 88 of the collector node 102 includes a predefined initial value in the rank field 27 of the management message.
Ensuite, le nœud 102, 102' collecteur inclut son identifiant de nœud collecteur d'une part dans le champ numérique du message correspondant au champ 25 d'identifiant de nœud collecteur, et d'autre part dans le champ 22 d'identifiant de nœud émetteur. En outre, le nœud 102, 102' collecteur inclut une valeur numérique initiale prédéterminée dans le champ 15 d'identifiant de session. A titre d'exemple, on considère dans la suite de la description que la valeur initiale de l'identifiant de session est 0, et que la relation d'ordre d'évolution des identifiants de session suit une incrémentation d'une unité à chaque nouvelle session établie. Le module 88 de traitement du nœud 102 collecteur inclut la valeur de l'identifiant de destinataire dans le champ 23 d'identifiant de destinataire, les valeurs possibles pouvant correspondre à un groupe de nœuds, par exemple les
nœuds à portée de communication directe du nœud 102, 102' collecteur (aussi appelés nœuds en visibilité), ou un nœud en particulier.Then, the collector node 102, 102 'includes its collector node identifier on the one hand in the digital field of the message corresponding to the collector node identifier field, and on the other hand in the node identifier field 22. transmitter. In addition, the collector node 102, 102 'includes a predetermined initial digital value in the session identifier field. For example, it is considered in the remainder of the description that the initial value of the session identifier is 0, and that the evolution order relation of the session identifiers follows an increment of one unit each. new session established. The processing module 88 of the collector node 102 includes the value of the recipient identifier in the recipient identifier field 23, the possible values being able to correspond to a group of nodes, for example the nodes in direct communication range of the node 102, 102 'collector (also called nodes in visibility), or a node in particular.
Dans le procédé selon l'invention, il est à noter que pour tous les nœuds et pour tous les types de message, l'instant de transmission d'un message par un nœud est déterminé de manière à limiter les collisions avec d'autres messages émis par des nœuds distincts, par exemple en émettant le message à un instant aléatoire dans un intervalle de temps prédéterminé.In the method according to the invention, it should be noted that for all the nodes and for all the types of message, the moment of transmission of a message by a node is determined so as to limit the collisions with other messages transmitted by separate nodes, for example by sending the message at a random time in a predetermined time interval.
Chaque nœud exécute les étapes du procédé dans l'ordre présenté sur les figures 4, 5a et 5b. Selon le procédé décrit à la figure 4, à l'étape 31, le moduleEach node performs the steps of the method in the order shown in Figures 4, 5a and 5b. According to the method described in FIG. 4, in step 31, the module
88 de traitement d'un nœud relais 10S1 interprète qu'un message a été reçu, en extrait le contenu du champ 24 d'identifiant de type du message et détermine qu'il s'agit d'un message 19 de gestion, auquel cas le module 88 de traitement exécute ensuite l'étape 32. A l'étape 32, le module 88 de traitement du nœud 103j détermine s'il s'agit de la réception du premier message 19 de gestion. Si le nœud88 treatment of a relay node 10S 1 interprets a message has been received, extracts the contents of the field 24 of the message type identifier and determines that it is a message 19 Management, which in this case, the processing module 88 then executes step 32. In step 32, the processing module 88 of the node 103j determines whether it is the reception of the first management message 19. If the knot
103J reçoit un message 19 de gestion pour la première fois, alors le module 88 de traitement exécute l'étape 43, sinon il exécute l'étape 33.103 J receives a management message 19 for the first time, then the processing module 88 executes step 43, otherwise it executes step 33.
A l'étape 33, le module 88 de traitement du nœud 103j extrait du message le contenu du champ 23 d'identifiant de nœud destinataire, puis exécute l'étape 34.In step 33, the processing module 88 of the node 103j extracts the content of the destination node identifier field 23 from the message and then executes the step 34.
A l'étape 34, le module 88 de traitement du nœud 103j détermine s'il est destinataire du message 19 de gestion en comparant le contenu du champ 23 d'identifiant de destinataire(s) du message avec son identifiant de nœud mémorisé dans sa mémoire 11 d'identifiant de nœud. Si le module 88 de traitement d'un nœud 103j détermine qu'il fait partie des destinataires du message 19 de gestion, alors il exécute l'étape 35, sinon il exécute l'étape 47.In step 34, the processing module 88 of the node 103j determines whether it receives the management message 19 by comparing the content of the recipient identifier field 23 of the message with its node identifier stored in its memory. node identifier memory 11. If the processing module 88 of a node 103j determines that it is one of the recipients of the management message 19, then it executes step 35, otherwise it executes step 47.
A l'étape 35, le module 88 de traitement du nœud 103j extrait du message le contenu du champ 25 d'identifiant de nœud collecteur et exécute l'étape 36.
A l'étape 36, le module 88 de traitement du nœud 1(B1 compare le contenu du champ 25 d'identifiant de nœud collecteur extraite du message avec la valeur contenue dans la mémoire 14 de nœud collecteur du nœudIn step 35, the processing module 88 of node 103j extracts from the message the contents of the collector node identifier field 25 and executes step 36. In step 36, the processing module 88 of the node 1 (B 1 compares the content of the collector node identifier field extracted from the message with the value contained in the node collector node memory 14
1(B1. Si les deux valeurs sont différentes alors il exécute l'étape 39, sinon il exécute l'étape 37.1 (B 1. If the two values are different then it executes step 39, otherwise it executes step 37.
A l'étape 37, le module 88 de traitement du nœud 1(B1 extrait du message reçu le contenu du champ 26 d'identifiant de session et exécute l'étape 38.In step 37, the processing module 88 of the node 1 (B 1 extracts from the received message the content of the session identifier field 26 and executes the step 38.
A l'étape 38, le module 88 de traitement du nœud 1(B1 compare la valeur extraite du champ 26 d'identifiant de session du message avec la valeur contenue dans sa mémoire 15 d'identifiant de session. Si la valeur provenant du message est antérieure (selon la relation d'ordre régissant l'évolution des identifiants de session) à celle du nœud 1(B1, alors il exécute l'étape 47. Si la valeur provenant du message est identique à celle mémorisée par le nœud 1(B1, alors il exécute l'étape 39. Enfin, si la valeur provenant du message est postérieure à celle du nœud 1(B1, alors le module 88 de traitement du nœud 1(B1 exécute l'étape 43.In step 38, the processing module 88 of the node 1 (B 1 compares the value extracted from the session identifier field 26 of the message with the value contained in its session identifier memory. message is prior (according to the order relationship governing the evolution of the session identifiers) to that of the node 1 (B 1 , then it executes the step 47. If the value from the message is identical to that memorized by the node 1 (B 1 , then it executes step 39. Finally, if the value from the message is later than that of node 1 (B 1 , then the processing module 88 of node 1 (B 1 executes step 43.
A l'étape 39, le module 88 de traitement du nœud 1(B1 extrait du message le contenu du champ 27 de rang, puis exécute l'étape 40.In step 39, the processing module 88 of node 1 (B 1 extracts from the message the contents of the rank field 27, then executes step 40.
A l'étape 40, le module 88 de traitement du nœud 103j compare la valeur contenue dans le champ 27 de rang extraite à l'étape 39 avec la valeur contenue dans la mémoire 12 de rang du nœud. Si la valeur du champ 27 de rang du message est supérieure ou égale à la valeur contenue dans la mémoire 12 de rang, alors le module 88 de traitement du nœud 103j exécute l'étape 47. Sinon (c'est-à-dire si la valeur contenue dans la mémoire 12 de rang est supérieure à la valeur du champ 27 de rang du message, ou est une valeur indéfinie (par exemple la valeur maximum pouvant être prise par cette mémoire 12 enregistrée par défaut à la fabrication dans cette dernière)), il exécute l'étape 41.In step 40, the processing module 88 of the node 103j compares the value contained in the rank field 27 extracted in step 39 with the value contained in the rank memory 12 of the node. If the value of the message rank field 27 is greater than or equal to the value contained in the rank memory 12, then the processing module 88 of the node 103j executes step 47. Otherwise (i.e. the value contained in the rank memory 12 is greater than the value of the message rank field 27, or is an undefined value (for example the maximum value that can be taken by this memory 12 recorded by default during manufacture in the latter) ), it performs step 41.
A l'étape 41, le module 88 de traitement du nœud 103, testeIn step 41, the processing module 88 of the node 103, tests
La valeur contenue dans la mémoire 12 de rang est égale à la valeur résultant de l'incrémentation du champ 27 de rang du message (soit valeur du champ 27 de rang
plus une unité si chaque incrémentation est égale à une unité). Dans l'affirmative, le nœud 10S1 exécute l'étape 42. Sinon, il exécute l'étape 43.The value contained in the rank memory 12 is equal to the value resulting from the incrementation of the message rank field 27 (ie value of the rank field 27). plus one unit if each increment is equal to one). If so, the node 10S 1 executes step 42. Otherwise, it executes step 43.
A l'étape 42, le module 88 de traitement du nœud 1(B1 compare le niveau de signal de réception du message avec celui du précédent message reçu, tel que mémorisé dans la mémoire 13 de niveau de signal de réception. Si ce dernier est inférieur ou égal au niveau du message reçu, alors le nœud 103J exécute l'étape 47. Sinon, il exécute l'étape 43.In step 42, the processing module 88 of the node 1 (B 1) compares the reception signal level of the message with that of the preceding received message, as stored in the reception signal level memory 13. is less than or equal to the level of the received message, then the node J 103 executes step 47. Otherwise, it proceeds to step 43.
A l'étape 43, le module 88 de traitement du nœud 103j incrémente d'une unité la valeur contenue dans le champ 27 de rang du message reçu, puis exécute l'étape 44. Il est à noter que rien n'empêche de prévoir une valeur d'incrément différente de 1 si cela est considéré comme utile.In step 43, the processing module 88 of the node 103j increments the value contained in the rank field 27 of the received message by one unit, and then executes step 44. It should be noted that nothing precludes the provision of an increment value different from 1 if this is considered useful.
A l'étape 44, le module 88 de traitement du nœud 103j affecte la valeur ainsi incrémentée à l'étape 43, au contenu de sa mémoire 12 de rang, puis exécute l'étape 45. A l'étape 45, le module 88 de traitement du nœud 103j remplace, dans le message de gestion, le contenu du champ 22 d'identifiant de nœud émetteur par la valeur contenue dans sa mémoire 11 d'identifiant de nœud ; mémorise le niveau de signal de réception du message (valeur accessible lorsque le nœud reçoit le message, depuis l'étape 31) dans la mémoire 13 de niveau de signal de réception ; extrait du message de gestion et mémorise respectivement le contenu du champ 25 d'identifiant de nœud collecteur dans la mémoire 14 d'identifiant de nœud collecteur, le contenu du champ 26 d'identifiant de session dans la mémoireIn step 44, the processing module 88 of the node 103j assigns the value thus incremented in step 43 to the contents of its rank memory 12, and then performs step 45. In step 45, the module 88 processing node 103j replaces, in the management message, the content of the issuer node identifier field 22 by the value contained in its node identifier memory 11; stores the receive signal level of the message (accessible value when the node receives the message from step 31) in the reception signal level memory 13; extracted from the management message and stores respectively the content of the collector node identifier field 25 in the collector node identifier memory 14, the content of the session identifier field 26 in the memory
15 d'identifiant de session, le contenu du champ 22 d'identifiant de nœud émetteur dans la mémoire 16 d'identifiant du nœud le plus proche. Puis le module 88 de traitement du nœud 103j exécute l'étape 46.15, the content of the transmitter node identifier field 22 in the identifier memory 16 of the nearest node. Then the processing module 88 of node 103j executes step 46.
A l'étape 46, le module 88 de traitement du nœud 103j retransmet le message de gestion 19, c'est-à-dire l'émet avec son émetteur 75In step 46, the processing module 88 of the node 103j retransmits the management message 19, that is to say the transmitter with its transmitter 75
A l'étape 47, le module 88 de traitement du nœud 103j ignore le message de gestion reçu, et ne le retransmet pas. Avantageusement, un message de gestion peut véhiculer soit des données supplémentaires à lire par les nœuds (par exemple la valeur de la
fréquence de mesure), soit une commande à exécuter par les nœuds (par exemple le démarrage ou l'arrêt des mesures). Par conséquent, un nœud 1(B1, s'il est inclus dans le(s) destinataire(s) d'un message (étape 34), extrait et stocke lesdites données supplémentaires contenues dans le message, puis le cas échéant, exécute la commande associée au message. A titre d'exemple non limitatif, pour un procédé selon l'invention considéré comme fonctionnant à un faible débit, la période des mesures par les nœuds sources peut être de l'ordre de 30 secondes, et le débit de transmission d'un nœud peut être de l'ordre de 9,5kbps.In step 47, the processing module 88 of the node 103j ignores the received management message, and does not retransmit it. Advantageously, a management message can convey either additional data to be read by the nodes (for example the value of the measurement frequency), ie a command to be executed by the nodes (for example the start or the stop of the measurements). Therefore, a node 1 (B 1 , if included in the recipient (s) of a message (step 34), retrieves and stores said additional data contained in the message, and then, if applicable, executes the command associated with the message As a non-limiting example, for a method according to the invention considered as operating at a low bit rate, the measurement period by the source nodes may be of the order of 30 seconds, and the bit rate transmission of a node can be of the order of 9.5kbps.
A un instant déterminé par le module 77 de suivi du temps, les capteurs équipant chaque nœud source effectuent des mesures de leur environnement. L'instant de mesure dépend du nœud considéré et de la règle à appliquer par les nœuds (selon une fréquence fixe, ou si un paramètre dépasse un seuil, ...). Le module 89 de contrôle des mesures envoie les mesures au module 88 de traitement afin qu'elles puissent être mémorisées puis envoyées à destination d'un nœud 102, 102' collecteur. Le module 88 de traitement du nœud 10S1 insère les données de mesure dans le champ 30 de données de mesure d'un message 20 de données.At a time determined by the time tracking module 77, the sensors equipping each source node make measurements of their environment. The moment of measurement depends on the considered node and the rule to be applied by the nodes (according to a fixed frequency, or if a parameter exceeds a threshold, ...). The measurement control module 89 sends the measurements to the processing module 88 so that they can be stored and sent to a node 102, 102 'collector. The processing module 88 of the 10S node 1 inserts the measurement data into the measurement data field 30 of a data message.
Le procédé selon l'invention permet de collecter des messages de données émis depuis des nœuds sources à destination d'au moins un nœud 102, 102' collecteur, relayés de proche en proche par l'intermédiaire de nœuds relais 103,.The method according to the invention makes it possible to collect data messages sent from source nodes to at least one node 102, 102 'collector, relayed step by step via relay nodes 103,.
Les messages 20 de données d'un nœud source sont envoyés à destination du nœud 102, 102' collecteur dont il a mémorisé la valeur dans sa mémoire 14 d'identifiant de nœud collecteur, et ces messages de données empruntent le chemin de routage précédemment défini par un message 19 de gestion pour déterminer le chemin optimal permettant d'atteindre le nœud 102, 102' collecteur.The data messages of a source node are sent to the collector node 102, 102 'whose value it has stored in its collector node identifier memory 14, and these data messages take the previously defined routing path by a management message 19 to determine the optimal path to reach the node 102, 102 'collector.
De préférence, l'utilisation de messages 21 de service permet de tracer la réception d'un message 20 de données émis. L'envoi par un nœud 10S1 d'un message 21 de service est effectué avant que ce nœud 103j ne réémette le message 20 de données (vers un nœud suivant du chemin). Cependant, l'utilisation
de tels messages 21 de service est optionnelle pour le fonctionnement d'un procédé selon l'invention. En outre, un nœud 1(B1 émetteur ne retransmet un message 20 de données reçu que si, après un temps prédéterminé, aucun message 21 de service n'est reçu. Un nœud récepteur d'un message 21 de service transmettant un signal d'acquittement ne réémet pas ce message 21 de service. Enfin, un nœud récepteur d'un message 21 de service transmettant un signal de non acquittement renvoie un message de non acquittement aux nœuds émetteurs des messages de données qu'il reçoit, et ce jusqu'à la réception d'un nouveau message 19 de gestion contenant un identifiant de session postérieure. Ceci permet de propager l'indication d'invalidité d'une portion du chemin à chaque fois qu'un message 20 de données est reçu.Preferably, the use of service messages 21 makes it possible to trace the reception of an emitted data message. The sending by a node 10S 1 of a service message 21 is performed before the node 103j reissues the data message 20 (to a next node of the path). However, the use such service messages are optional for the operation of a method according to the invention. Furthermore, a node 1 (B 1 transmitter transmits a message 20 received data if, after a predetermined time, no message 21 service is received. A receiving node 21 of a message service transmitting a signal This acknowledgment does not reissue this service message 21. Finally, a receiving node of a service message 21 transmitting a non-acknowledgment signal returns a non-acknowledgment message to the sending nodes of the data messages it receives, until upon receipt of a new management message containing a subsequent session identifier, which propagates the invalidity indication of a portion of the path each time a data message is received.
Selon un premier mode de réalisation du procédé d'acheminement des messages 20 de données, un message 20 de données est émis par un nœud à destination du dernier nœud 103j dont il a mémorisé l'identifiant de nœud dans sa mémoire 16 d'identifiant de nœud le plus proche (à l'étape 45 précédente résultant de la réception d'un message de gestion). Pour ce faire, le module 88 de traitement du nœud insère son identifiant de nœud, contenu dans sa mémoire 11 d'identifiant de nœud, dans le champ 22 d'identifiant du nœud émetteur du message 20 de données, puis il insère le contenu de sa mémoire 16 d'identifiant de nœud le plus proche dans le champ 23 d'identifiant de nœud destinataire du message 20 de données, puis le nœud émet le message.According to a first embodiment of the routing method of the data messages 20, a data message 20 is sent by a node to the last node 103j whose node identifier it has stored in its memory identifier 16. closest node (in the previous step 45 resulting from the receipt of a management message). To do this, the processing module 88 of the node inserts its node identifier, contained in its node identifier memory 11, in the identifier field 22 of the sending node of the data message, and then inserts the contents of the node. its closest node identifier memory 16 in the destination node identifier field 23 of the data message 20, then the node transmits the message.
En prenant l'exemple de topologie de la figure 1, en considérant que tous les nœuds 10S1 sont des nœuds sources réalisant des mesures à transmettre mais en supposant que le deuxième nœud 102' collecteur n'existe pas, le réseau ne comportant qu'un seul nœud 102 collecteur, les nœuds 1036 et 1037 émettent un message 20 de données à destination du nœud 1035; leur voisin à portée le plus proche. Le nœud 1035 reçoit ces deux messages 20 de données et retransmet chacun d'eux vers le nœud 1032 son voisin à portée le plus proche. Le nœud 1035 émet également un autre message 20 de données contenant des données de mesures réalisées par ce nœud 1035 à destination du nœud 1032. Le nœud 1034 émet aussi un message 20 de données contenant les mesures réalisées par ce nœud 1034; à destination du nœud 1033; son voisin le plus proche. Le nœud 1032 émet aussi un
message 20 de données contenant les mesures réalisées par ce nœud 1032, ainsi que les trois messages 20 de données provenant du nœud 1035, à destination du nœud 103i son voisin le plus proche. Le nœud 1033 reçoit et retransmet le message 20 de données provenant du nœud 1034, et émet également un message 20 de données contenant ses propres données de mesures, tous émis à destination du nœud 103i; son voisin le plus proche. Enfin, le nœud 103i émet aussi un message 20 de données contenant ses propres données de mesure, ainsi que tous les messages 20 de données qu'il a reçu et émanant des nœuds 1037, 1036, 1035, 1032, 1034 et 1033, à destination du nœud 102 collecteur. Le nœud 102 collecteur reçoit ainsi tous les messages 20 de données de l'ensemble des nœuds 103^ Taking the example of topology of FIG. 1, considering that all the nodes 10S 1 are source nodes carrying out measurements to be transmitted but supposing that the second node 102 'collector does not exist, the network comprising only a single collector node 102, the nodes 103 6 and 103 7 transmit a data message 20 to the node 103 5; their nearest neighbor. The node 103 5 receives these two messages 20 of data and transmits each to the node 2 103 neighbor closest in range. 5 the node 103 also transmits another message data 20 containing measurement data performed by the node 103 to the node 5 103 2. The node 103 4 also transmits a data message 20 containing the measurements made by this node 103 4; to node 103 3; his nearest neighbor. Node 103 2 also emits a data message 20 containing the measurements made by this node 103 2, as well as the three data messages 20 from the node 103 5 , to the node 103i its nearest neighbor. Node 103 3 receives and retransmits the data message 20 from node 103 4 , and also transmits a data message 20 containing its own measurement data, all transmitted to node 103i ; his nearest neighbor. Finally, the node 103i also transmits a data message 20 containing its own measurement data, as well as all the data messages that it has received and originating from the nodes 103 7 , 103 6 , 103 5 , 103 2 , 103 4 and 103 3 , to the collector node 102. The collector node 102 and receives all messages 20 data of all nodes 103 ^
Dans le cas où le réseau comporte deux nœuds 102, 102', comme représenté figure 1, les nœuds 1032, 1033, 1034 et 103i envoient leurs messages 20 de données à destination du premier nœud 102 collecteur comme décrit ci-dessus. Par contre, les nœuds 1037, 1036 et 1035 envoient leurs messages 20 de données à destination du deuxième nœud 102' collecteur comme suit. Les nœuds 1035 et 1037 émettent chacun un message 20 de données à destination du nœud 1036, leur voisin le plus proche. Le nœud 1036 émet un message 20 de données contenant ses propres données de mesure, et réémet les messages 20 de données provenant des nœuds 1035 et 1037, tous étant émis à destination du deuxième nœud 102' collecteur. Ainsi, le réseau collecte les messages 20 de données en deux points qui sont les nœuds 102 et 102' collecteurs.In the case where the network comprises two nodes 102, 102 ', as represented in FIG. 1, the nodes 103 2 , 103 3 , 103 4 and 103i send their data messages 20 to the first collector node 102 as described above. On the other hand, nodes 103 7 , 103 6 and 103 5 send their data messages to the second node 102 'as follows. The nodes 103 5 and 103 7 each issue a data message 20 to the node 103 6 , their nearest neighbor. 6 the node 103 transmits a message containing data 20 of its own measurement data, and retransmits the 20 data messages from the nodes 103 5 and 103 7, all being transmitted to the second node 102 'collector. Thus, the network collects data messages at two points which are nodes 102 and 102 'collectors.
Selon le procédé décrit à la figure 5a, à l'étape 49, le module 88 de traitement du nœud 10S1 interprète qu'un message a été reçu, extrait du message la valeur contenue dans le champ 24 d'identifiant de type et détermine qu'il s'agit d'un message 20 de données, puis, dans l'affirmative, exécute l'étape 50.According to the method described in FIG. 5a, in step 49, the processing module 88 of the node 10S 1 interprets that a message has been received, extracts from the message the value contained in the type identifier field 24 and determines that it is a data message and, if so, executes step 50.
A l'étape 50, le module 88 de traitement du nœud 103j extrait le contenu de la mémoire 22 d'identifiant de destinataire du message et exécute l'étape 51. A l'étape 51, le module 88 de traitement du nœud 103j compare le contenu du champ 22 d'identifiant de nœud destinataire extrait du
message avec le contenu de sa mémoire 11 d'identifiant de nœud. Si les deux valeurs sont différentes, alors le nœud 1(B1 exécute l'étape 58 d'arrêt. Sinon, il exécute l'étape 52.In step 50, the processing module 88 of the node 103j extracts the contents of the destination identifier memory 22 of the message and executes the step 51. In the step 51, the processing module 88 of the node 103j compares the content of the destination node identifier field 22 extracted from the message with the contents of its node identifier memory 11. If the two values are different, then the node 1 (B 1 executes the stopping step 58. Otherwise, it executes the step 52.
A l'étape 52, le module 88 de traitement du nœud 1(B1 détermine s'il accepte le message de données lui étant destiné. S'il l'accepte, il exécute l'étape 53. S'il le refuse, il exécute l'étape 57. Ce dernier cas peut intervenir, par exemple, lorsque le chemin est rompu après le nœud 1(B1, ou lorsque sa mémoire tampon de traitement des messages sortants est saturée.In step 52, the processing module 88 of node 1 (B 1 determines whether it accepts the data message intended for it, if it accepts it, it executes step 53. If it refuses it, it carries out step 57. This last case can intervene, for example, when the path is broken after the node 1 (B 1 , or when its outgoing message processing buffer is saturated.
A l'étape 53, le module 88 de traitement du nœud 1(B1 envoie un message 21 de service d'acquittement du message, vers le nœud émetteur du message 20 de données, puis il exécute l'étape 54.In step 53, the processing module 88 of the node 1 (B 1 sends a message 21 of the message acknowledgment service to the transmitting node of the data message 20, then it executes the step 54.
A l'étape 54, le module 88 de traitement du nœud 1(B1 insère l'identifiant du prochain nœud sur le chemin (correspondant au contenu de la mémoire 16 d'identifiant de nœud le plus proche) dans le champ 23 d'identifiant de destinataire du message 20. Ensuite, le module 88 de traitement du nœud 10S1 exécute l'étape 55.In step 54, the processing module 88 of node 1 (B 1 inserts the identifier of the next node on the path (corresponding to the contents of the closest node identifier memory 16) in the field 23 of FIG. message recipient identifier 20. Next, the processing module 88 of the node 10S 1 executes step 55.
A l'étape 55, le module 88 de traitement du nœud 103, insère le contenu de sa mémoire 11 d'identifiant de nœud dans le champ 22 d'identifiant de nœud émetteur du message, puis il exécute l'étape 56. A l'étape 56, le module 88 de traitement du nœud 103, réémet le message 20 de données via son émetteur 75.In step 55, the processing module 88 of node 103, inserts the contents of its node identifier memory 11 into the sending node identifier field 22 of the message, and then executes step 56. step 56, the processing module 88 of the node 103, retransmits the data message via its transmitter 75.
A l'étape 57, le module 88 de traitement du nœud 10S1 envoie un message 21 de service de non acquittement du message vers le nœud émetteur du message 20 de données. A l'étape 58 d'arrêt, le module 88 de traitement du nœud 10S1 ignore le message 20 de données reçu, et ne le retransmet pas.In step 57, the processing module 88 of the node 10S 1 sends a message 21 of service of non-acknowledgment of the message to the node transmitting the message 20 of data. In the stopping step 58, the processing module 88 of the node 10S 1 ignores the received data message 20 and does not retransmit it.
Selon ce premier mode de réalisation de l'acheminement des messages de données, chaque message de données suit un chemin unique jusqu'au nœud collecteur approprié, et il parvient au nœud collecteur en un exemplaire unique.
Selon un deuxième mode de réalisation de l'acheminement des messages 20 de données, un message 20 de données est émis par un nœud 10S1 à destination des nœuds à portée ayant une plus petite valeur de rang. Ainsi, un message 20 de données se propage dans le sens décroissant des valeurs de rang contenues dans les mémoires 12 de rang des nœuds, jusqu'à atteindre un nœud 102 collecteur (le cas échéant 102').According to this first embodiment of the routing of the data messages, each data message follows a single path to the appropriate collector node, and it reaches the collector node in a single copy. In a second embodiment of message routing data 20, 20 message data is transmitted by a 10S node 1 to the nodes in range with a smaller value of rank. Thus, a data message propagates in the decreasing direction of the rank values contained in the rank memories 12 of the nodes, until reaching a collector node 102 (where appropriate 102 ').
En prenant l'exemple de topologie de la figure 1, en considérant que tous les nœuds 10S1 sont des nœuds sources réalisant des mesures à transmettre mais en supposant que le deuxième nœud 102' collecteur n'existe pas, le réseau ne comportant qu'un seul nœud 102 collecteur, les nœuds 1036 et 1037 émettent un message 20 de données contenant une valeur de champ 27 de rang égale à 4. Le nœud 1035 reçoit ces deux messages. Etant donné que le contenu de sa mémoire 12 de rang vaut 3 et qu'elle est inférieure au champ 27 de rang de chacun des messages reçus, il réémet ces messages en changeant leur valeur de champ 27 de rang à la valeur 3 (valeur égale au contenu de sa mémoire 22 de rang). Le nœud 1035 émet également un message de données contenant ses propres données de mesures, et contenant un champ 27 de rang égal à 3. Les nœuds 1032 et 1034 reçoivent ces trois messages. Mais seul le nœud 1032 va les retransmettre puisque la valeur de sa mémoire 12 de rang est égale à 2 et donc inférieure aux valeurs contenues dans les champs 27 de rang des messages reçus. Le nœud 1032 émet aussi son propre message 20 de données ainsi que les trois autres reçus, tous possédant à présent une valeur de champ 27 de rang égale à 2, en résultat de l'affectation du contenu de la mémoire 12 de rang aux messages faite par le nœud 1032. Le nœud 1034 émet son propre message de données avec un contenu de champ 27 de rang égal à celui de sa mémoire 12 de rang, c'est-à-dire égal à 3. Les nœuds 1033 et 1032 reçoivent ce message, et vont tous les deux le réémettre puisque la valeur contenue dans leur mémoire 12 de rang est inférieure à celle contenue dans le champ 27 de rang du message initié par le nœud 1034. Le nœud 1033 émet également son propre message de données avec un champ 27 de rang égal à sa mémoire 12 de rang, c'est- à-dire égal à 2. Le nœud 103i reçoit tous les messages émis par les nœuds 1033 et 1032 et les retransmet, ainsi que son propre message de données, au nœud 102
collecteur. Ainsi, un message de données en provenance des nœuds 1037 et 1036 est acheminé par le chemin suivant : 1035 puis 1032 puis 103i, jusqu'au nœud 102 collecteur. Un message de données en provenance du nœud 1035 est acheminé par le chemin suivant : 1032 puis 103i, jusqu'au nœud 102 collecteur. Un message de données en provenance du nœud 1034 est acheminé par les chemins suivants : 1032 puis 103l5 jusqu'au nœud 102 collecteur, et également par 1033 puis 1(B1, jusqu'au nœud 102 collecteur. Un message de données en provenance du nœud 1033 ou 1032 est acheminé par le nœud 103i jusqu'au nœud 102 collecteur. Enfin, un message de données en provenance du nœud 103i est transmis directement au nœud 102 collecteur, sans passer par un nœud intermédiaire.Taking the example of topology of FIG. 1, considering that all the nodes 10S 1 are source nodes carrying out measurements to be transmitted but supposing that the second node 102 'collector does not exist, the network comprising only only one node 102 collector, the nodes 103 6 and 103 7 emit a data message 20 containing a field value 27 of rank equal to 4. The node 103 5 receives these two messages. Since the content of its rank memory 12 is 3 and is less than the rank field 27 of each of the received messages, it re-transmits these messages by changing their field value 27 of rank to the value 3 (equal value to the contents of his memory 22 of rank). The 5 103 node also transmits a data message containing its own measurement data, and a field containing 27 of rank equal to 3. The nodes 103 2 and 103 4 receive three messages. But only the node 103 2 will retransmit them since the value of its rank memory 12 is equal to 2 and therefore less than the values contained in the rank 27 fields of the received messages. Node 103 2 also transmits its own data message as well as the other three receipts, all of which now have a field value 27 of rank equal to 2, as a result of assigning the contents of rank memory 12 to messages made by the node 103 2 . The node 103 4 sends its own data message with a field of 27 content of rank equal to that of his memory 12 of rank, that is to say equal to 3. The nodes 103 and 3 103 2 receive this message, and both will reissue it since the value contained in their rank memory 12 is less than that contained in the rank field 27 of the message initiated by the node 103 4 . The node 3 103 also transmits its own data message with a field 27 of rank equal to his rank memory 12, that is to say equal to 2. The 103i node receives all the messages sent by the nodes 103 and 3 103 2 and retransmits them, along with its own data message, to node 102 manifold. Thus, a data message from the nodes 103 7 and 103 6 is conveyed by the following path: 103 5 then 103 2 and 103i, to the node 102 collector. A data message from the node 103 is supplied 5 by the following path: 103 then 2 103i, to the node 102 collector. A data message from the node 103 4 is routed through the following paths: 103 2 and 103 15 to the collector node 102, and also by 103 3 and then 1 (B 1 , to the collector node 102. A message of data from the node 103 3 or 103 2 is routed by the node 103i to the collector node 102. Finally, a data message from the node 103i is transmitted directly to the collector node 102, without passing through an intermediate node.
Dans le cas où le réseau 100 comporte deux nœuds 102 et 102' collecteurs comme représenté figure 1, les nœuds 1034, 1033, 1032 et 103i envoient leurs messages de données à destination du premier nœud 102 collecteur comme décrit ci-dessus. Par contre, les nœuds 1(B7, 1036 et 1035 envoient leurs messages de données à destination du deuxième nœud 102' collecteur comme suit. Le nœud 1035 émet un message de données contenant ses données de mesures, et contenant un champ 27 de rang égal à 2. Les nœuds 1036 et 1037 reçoivent ce message. Mais seul le nœud 1036 va le transmettre, puisque la valeur contenue dans sa mémoire 12 de rang étant égale à 1, inférieure à celle contenue dans le champ 27 de rang du message, tandis que le contenu de la mémoire 12 de rang du nœud 1037 est égal à 2. Le nœud 1037 émet un message 20 de données contenant ses propres données de mesures, et contenant un champ 27 de rang égal à 2. Ce message est reçu par les nœuds 1036 et 1035. Mais seul le nœud 1036 va le réémettre puisque la valeur contenue dans sa mémoire 12 de rang est égale à 1, et est donc inférieure à celle du champ 27 de rang de ce message. Finalement, le nœud 1036 émet un message de données contenant ses propres données de mesures, ainsi que les deux autres messages reçus en provenance des nœuds 1037 et 1(B5, tous contenant un champ 27 de rang mis à jour par le nœud 1036 et égal à 1. Tous ces messages de données sont reçus par le nœud 102' collecteur. Ainsi, un message de données en provenance des nœuds 1037 et 1035 est acheminé par le nœud 1036, jusqu'au nœud 102' collecteur. Un message de données en provenance du nœud 1036 est transmis
directement au nœud 102' collecteur, sans passer par un nœud intermédiaire. Ainsi, le réseau collecte les messages 20 de données en deux points qui sont les nœuds 102 et 102' collecteurs.In the case where the network 100 comprises two nodes 102 and 102 'collectors as shown in Figure 1, the nodes 103 4 , 103 3 , 103 2 and 103i send their data messages to the first node 102 collector as described above. For against, nodes 1 (B 7, 103 6 and 103 5 send their to data messages from the second node 102 'collector as follows. The 103 node 5 transmits a data message containing its measurement data, and containing a field The nodes 103 6 and 103 7 receive this message, but only node 103 6 will transmit it, since the value contained in its rank memory 12 is equal to 1, less than that contained in the field. 27 of rank of the message, while the contents of the rank memory 12 of the node 103 7 is equal to 2. The node 103 7 transmits a data message 20 containing its own measurement data, and containing a field 27 of equal rank at 2. This message is received by the nodes 103 6 and 103 5. But only the node 103 6 will retransmit it since the value contained in its memory 12 of rank is equal to 1, and is therefore lower than that of the field 27 of rank of this message Finally, the node 103 6 sends a message of data containing its own measurement data, as well as the other two messages received from the nodes 103 7 and 1 (B 5 , all containing a rank field 27 updated by the node 103 6 and equal to 1. All these messages data are received by the node 102 'collector. Thus, a data message from the nodes 103 7 and 103 5 is conveyed by the node 103 6 to the node 102 'collector. A data message from node 103 6 is transmitted directly to the node 102 'collector, without passing through an intermediate node. Thus, the network collects data messages at two points which are nodes 102 and 102 'collectors.
Selon le procédé décrit à la figure 5b, à l'étape 59, le module 88 de traitement du nœud 10S1 interprète qu'un message a été reçu, en extrait le contenu du champ 24 d'identifiant de type et détermine qu'il s'agit d'un message 20 de données, puis, dans l'affirmative, exécute l'étape 60.According to the method described in FIG. 5b, in step 59, the processing module 88 of the node 10S 1 interprets that a message has been received, extracts the contents of the type identifier field 24 and determines that it This is a data message and, if so, executes step 60.
A l'étape 60, le module 88 de traitement du nœud 103j extrait du message 20 de données, la valeur contenue dans le champ 25 d'identifiant de nœud collecteur, et il exécute l'étape 61.In step 60, the processing module 88 of the node 103j extracts from the data message 20 the value contained in the collector node identifier field 25 and executes step 61.
A l'étape 61, le module 88 de traitement du nœud 103j extrait du message la valeur contenue dans le champ 25 d'identifiant de nœud collecteur et la compare avec celle contenue dans la mémoire 14 d'identifiant de nœud collecteur mémorisée dans le nœud. Si les deux valeurs sont différentes, le module 88 de traitement du nœud 103j exécute l'étape 70 d'arrêt, ce nœud 103j n'étant pas sur le chemin de routage pour le nœud collecteur de ce message. Si elles sont identiques, il exécute l'étape 62.In step 61, the processing module 88 of the node 103j extracts from the message the value contained in the collector node identifier field 25 and compares it with that contained in the collector node identifier memory 14 stored in the node . If the two values are different, the processing module 88 of the node 103j executes the stop step 70, this node 103j not being on the routing path for the collector node of this message. If they are identical, it executes step 62.
A l'étape 62, le module 88 de traitement du nœud 103j extrait du message le contenu du champ 27 de rang, puis exécute l'étape 63. A l'étape 63, le module 88 de traitement du nœud 103j compare la valeur extraite du message qui était contenue dans le champ 27 de rang avec la valeur contenue dans sa mémoire 12 de rang. Si la valeur du message est supérieure ou égale à celle du nœud, alors le nœud exécute l'étape 70 d'arrêt. Sinon, il exécute l'étape 64. A l'étape 64, le module 88 de traitement du nœud 103j détermine s'il accepte le message de données reçu. S'il le refuse, alors il exécute l'étape 66. S'il l'accepte, alors il exécute l'étape 65.In step 62, the processing module 88 of the node 103j extracts from the message the contents of the rank field 27, then executes step 63. In step 63, the processing module 88 of the node 103j compares the extracted value of the message that was contained in the rank field 27 with the value contained in its rank memory 12. If the message value is greater than or equal to that of the node, then the node executes stop step 70. Otherwise, it executes step 64. In step 64, the processing module 88 of node 103j determines whether to accept the received data message. If he refuses, then he executes step 66. If he accepts, then he performs step 65.
A l'étape 65, le module 88 de traitement du nœud 103j renvoie un message 21 de service d'acquittement du message vers le nœud émetteur du message de données, puis il exécute l'étape 67.
A l'étape 66, le module 88 de traitement du nœud 1(B1 renvoie un message 21 de service de non acquittement du message vers le nœud émetteur du message de données.In step 65, the processing module 88 of node 103j returns a message acknowledging service message 21 to the sending node of the data message, and then executes step 67. In step 66, the processing module 88 of the node 1 (B 1 returns a service message 21 of non-acknowledgment of the message to the node transmitting the data message.
A l'étape 67, le module 88 de traitement du nœud 1(B1 remplace, dans le message 20 de données, la valeur du champ 27 de rang par celle contenue dans sa mémoire 12 de rang, puis il exécute l'étape 68.In step 67, the processing module 88 of the node 1 (B 1 replaces, in the data message 20, the value of the rank field 27 by that contained in its rank memory 12, then it executes the step 68 .
A l'étape 68, le module 88 de traitement du nœud 1(B1 insère son identifiant de nœud, contenu dans sa mémoire 1 1 d'identifiant de nœud, dans le champ 22 d'identifiant de nœud émetteur du message 20 de données, puis il exécute l'étape 69.In step 68, the processing module 88 of the node 1 (B 1 inserts its node identifier, contained in its node identifier memory 1 1, in the sending node identifier field 22 of the data message 20 , then it performs step 69.
A l'étape 69, le module 88 de traitement du nœud 103j réémet le message 20 de données via son émetteur 75.In step 69, the processing module 88 of node 103j re-transmits the data message 20 via its transmitter 75.
A l'étape 70 d'arrêt, le module 88 de traitement du nœud 103, ignore le message de données reçu, et ne le retransmet pas. Selon ce deuxième mode de réalisation, un message 20 de données suit potentiellement plusieurs chemins, et arrive en plusieurs exemplaires au nœud 102, 102' collecteur. Cette redondance du message à la réception peut permettre de palier à un problème de chemin endommagé.In the stopping step 70, the processing module 88 of the node 103 ignores the received data message and does not retransmit it. According to this second embodiment, a data message potentially follows several paths, and arrives in multiple copies at the node 102, 102 'collector. This redundancy of the message at the reception can make it possible to compensate for a damaged path problem.
Selon une première application d'un réseau selon l'invention représentée à la figure 6, les nœuds sont associés à des aéronefs mobiles dans les airs, tels que des ballons sondes 71, tandis que les nœuds 102, 102' collecteurs sont des stations fixes, par exemple au sol. Ce mode de réalisation permet l'observation de phénomènes météorologiques, incluant la surveillance et l'étude des cyclones. Les ballons 71 se déplacent selon la direction 72. Selon une deuxième application d'un réseau selon l'invention représentée à la figure 7, le réseau 100 est tel que les nœuds 102, 102' collecteurs sont des stations fixes, par exemple au fond de la mer, et les nœuds 103, sont associés à des capsules 74 mobiles dans l'eau (milieu marin) au gré de la dynamique de l'environnement aquatique dans lequel ils sont plongés. Le réseau constitué sous cette forme est apte à être appliqué pour l'observation de courants 73 aquatiques.
Selon une troisième application d'un réseau selon l'invention représentée à la figure 8, le réseau est tel que les nœuds 102, 102' collecteurs sont des stations immobiles sur le sol terrestre et les nœuds 103j demeurent immobiles à leur point de largage dans un environnement du sol terrestre à surveiller. Le réseau constitué sous cette forme est apte à être appliqué par exemple pour la surveillance d'incendies, par exemple dans une forêt.According to a first application of a network according to the invention shown in FIG. 6, the nodes are associated with aircraft moving in the air, such as probe balloons 71, whereas the nodes 102, 102 'collectors are stationary stations. , for example on the ground. This embodiment allows observation of meteorological phenomena, including monitoring and study of cyclones. The balloons 71 move in the direction 72. According to a second application of a network according to the invention shown in FIG. 7, the network 100 is such that the nodes 102, 102 'are collectors fixed stations, for example at the bottom of the sea, and the nodes 103, are associated with mobile capsules 74 in the water (marine environment) according to the dynamics of the aquatic environment in which they are immersed. The network formed in this form is suitable for being applied for the observation of aquatic currents. According to a third application of a network according to the invention shown in FIG. 8, the network is such that the collecting nodes 102, 102 'are stationary stations on the terrestrial ground and the nodes 103j remain motionless at their drop point in a terrestrial soil environment to watch. The network formed in this form is suitable to be applied for example for monitoring fires, for example in a forest.
L'invention peut faire l'objet de nombreuses variantes de réalisation et applications autres que celles décrites ci-dessus.The invention can be the subject of many alternative embodiments and applications other than those described above.
En particulier, l'invention est avantageusement applicable aux réseaux dans lesquels les nœuds (en tout cas au moins une partie d'entre eux) sont mobiles selon des trajectoires indéterminées (aléatoires, balistiques ...), et sont reliés par des liaisons sans fil, notamment radiofréquences, téléphoniques GSM ...In particular, the invention is advantageously applicable to networks in which the nodes (in any case at least part of them) are mobile along indeterminate trajectories (random, ballistic ...), and are connected by links without wire, including radio frequencies, GSM telephone ...
Les messages de gestion diffusés de proche en proche à partir de chaque nœud collecteur selon une transmission qui peut être qualifiée de « montante » (par opposition à la transmission, pouvant être qualifiée de « descendante » des messages de données depuis les nœuds sources jusqu'au(x) nœud(s) collecteur(s)) permettent d'établir une topologie du réseau et d'optimiser les chemins de routage entre les nœuds.Management messages broadcast step by step from each collection node according to a transmission that can be described as "rising" (as opposed to transmission, which can be described as "downward") of the data messages from the source nodes to at (x) node (s) collector (s)) allow to establish a topology of the network and to optimize the routing paths between the nodes.
Par ailleurs, un réseau selon l'invention peut être doté de fonctionnalités supplémentaires améliorant son fonctionnement, comme par exemple le fait que le module 88 de traitement de chaque nœud soit adapté pour émettre un message de service de type PING :Furthermore, a network according to the invention may be provided with additional functionalities improving its operation, such as for example the fact that the processing module 88 of each node is adapted to issue a PING type service message:
- à destination d'un nœud prédéterminé (nœud le plus proche dernièrement identifié dans sa mémoire 16), de façon à vérifier que ce nœud est encore à portée, et/ou- to a predetermined node (closest node most recently identified in its memory 16), so as to verify that this node is still in range, and / or
- à tous les nœuds pour identifier les nœuds qui sont à portée. Dans ce cas, le module de traitement de chaque nœud est aussi adapté pour répondre à un tel message de service PING qu'il reçoit en renvoyant à destination du nœud émetteur un message de service de type PONG permettant de valider la bonne réception du message de service PING et renvoyant les informations d'identification correspondantes et le cas échéant d'autres
informations, comme par exemple son rang, le niveau de réception ... Un tel protocole PING/PONG de validation de liaison sans fil est bien connu en soi. Il peut être mis en œuvre automatiquement par chaque nœud par exemple après écoulement d'une certaine durée prédéterminée sans réception de message.- all nodes to identify the nodes that are in range. In this case, the processing module of each node is also adapted to respond to such a PING service message that it receives by returning to the sending node a service message of PONG type to validate the good reception of the message of PING service and returning the corresponding identification information and, where appropriate, other information, such as its rank, reception level ... Such a PING / PONG protocol for wireless link validation is well known per se. It can be implemented automatically by each node, for example after a certain predetermined duration has elapsed without receiving a message.
De même, de préférence, les messages sont transmis sous forme de trames séries avec en-tête et somme de contrôle, mais tout protocole ou codage de transmission approprié peut être envisagé.
Likewise, preferably, the messages are transmitted in the form of serial frames with header and checksum, but any suitable transmission protocol or coding can be envisaged.
Claims
1. Procédé de communication entre une pluralité de dispositifs électroniques de communication, dits nœuds, d'un réseau (1), adaptés pour émettre des messages (20) de données à destination d'au moins un nœud, dit nœud (102) collecteur, dans lequel :A method of communication between a plurality of electronic communication devices, called nodes, of a network (1), adapted to transmit messages (20) of data to at least one node, said node (102) collector , in which :
- chaque nœud est adapté pour pouvoir émettre et recevoir des messages,each node is adapted to be able to send and receive messages,
- chaque nœud comporte un module (88) de traitement adapté pour interpréter et modifier un message reçu, - un chemin de routage entre l'un quelconque des nœuds et chaque nœud collecteur est déterminé par diffusion de proche en proche d'un message, dit message de gestion, émis par chaque nœud (102) collecteur, chaque message (19) de gestion comportant un champ numérique, dit champ (27) de rang,each node comprises a processing module adapted to interpret and modify a received message; a routing path between any one of the nodes and each collection node is determined by diffusion, step by step, of a message, said management message, sent by each node (102) collector, each management message (19) comprising a digital field, said field (27) of rank,
- le module (88) de traitement d'un nœud recevant un message (19) de gestion étant adapté pour comparer la valeur du champ (27) de rang du message avec une valeur numérique mémorisée dans une mémoire numérique du nœud, dite mémoire (12) de rang,the module (88) for processing a node receiving a management message (19) being adapted to compare the value of the message rank field (27) with a digital value stored in a digital memory of the node, said memory ( 12) of rank,
- si la valeur contenue dans la mémoire (12) de rang appartient à l'ensemble formé des valeurs indéfinies, alors le module (88) de traitement incrémente le contenu du champ (27) de rang, met à jour le contenu de la mémoire (12) de rang avec le contenu du champ (27) de rang incrémente, et retransmet le message (19) de gestion, caractérisé en ce que :if the value contained in the rank memory (12) belongs to the set formed of the undefined values, then the processing module (88) increments the content of the rank field (27), updates the contents of the memory (12) of rank with the contents of the rank field (27) increments, and retransmits the management message (19), characterized in that:
- le module (88) de traitement d'un nœud recevant un message de gestion est adapté pour, si la valeur contenue dans la mémoire (12) de rang appartient à l'ensemble formé des valeurs supérieures au contenu du champ (27) de rang, incrémenter le contenu du champ (27) de rang, mettre à jour le contenu de la mémoire (12) de rang avec le contenu du champ (27) de rang incrémente, et retransmettre le message (19) de gestion, - le module (88) de traitement de chaque nœud (102) collecteur est adapté pour incorporer dans chaque message (19) de gestion qu'il émet, un champ numérique, dit champ (26) d'identifiant de session, dont la valeur est modifiée pour chaque message (19) de gestion émis par un même nœud collecteur, suivant une relation d'ordre connue des nœuds.the module (88) for processing a node receiving a management message is adapted to, if the value contained in the rank memory (12) belongs to the set formed by values greater than the content of the field (27) of rank, incrementing the contents of the rank field (27), updating the contents of the rank memory (12) with the contents of the rank field (27) incrementing, and retransmitting the management message (19), - the processing module (88) of each collecting node (102) is adapted to incorporate in each management message (19) that it transmits a digital field, said session identifier field (26), the value of which is modified for each management message (19) sent by the same collector node, according to a known order relation of the nodes.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur contenue dans la mémoire (12) de rang d'un nœud est indéfinie dès lors que le module de traitement du nœud reçoit un message de gestion contenant une valeur numérique dont le champ (26) d'identifiant de session contient une valeur numérique postérieure à celle du précédent message (19) de gestion reçu.2. Method according to claim 1, characterized in that the value contained in the memory (12) rank of a node is undefined when the processing module of the node receives a management message containing a numerical value whose field (26) session identifier contains a numerical value subsequent to that of the previous received management message (19).
3. Procédé selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que chaque nœud collecteur est adapté pour inclure un identifiant de nœud collecteur dans chaque nouveau message (19) de gestion qu'il initie.3. Method according to one of claims 1 to 2, characterized in that each collector node is adapted to include a collector node identifier in each new management message (19) that it initiates.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le module (88) de traitement d'un nœud mémorise dans une mémoire numérique, dite mémoire (25) d'identifiant de nœud collecteur, l'identifiant de nœud d'un nœud collecteur dont le message (19) de gestion permet la mise à jour de sa mémoire (12) de rang avec la plus petite valeur de rang.4. Method according to claim 3, characterized in that the module (88) for processing a node stores in a digital memory, said memory (25) collector node identifier, the node identifier of a node. collector whose management message (19) allows updating of its rank memory (12) with the smallest rank value.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque message (19) de gestion comporte un champ numérique, dit champ (22) d'identifiant de nœud émetteur, dans lequel est enregistré l'identifiant de nœud du nœud ayant émis ce message en dernier.5. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that each management message (19) comprises a digital field, said issuer node identifier field (22), in which the node identifier is registered. the node that issued this message last.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un nœud dit nœud récepteur (1030, ayant reçu un message (19) de gestion permettant la mise à jour de sa mémoire (12) de rang, mémorise la valeur du champ d'identifiant de nœud émetteur du message dans une mémoire numérique du nœud récepteur (1030, dite mémoire d'identifiant de nœud le plus proche, et remplace le contenu de ce champ dans ce message de gestion par l'identifiant de nœud du nœud récepteur (103j), puis retransmet le message de gestion.6. Method according to claim 5, characterized in that a node said receiving node (1030, having received a management message (19) for updating its memory (12) of rank, stores the value of the field d transmitting node identifier of the message in a digital memory of the receiving node (1030, said closest node identifier memory, and replacing the contents of this field in this management message with the node identifier of the receiving node ( 103j), then retransmits the management message.
7. Procédé selon l'une des revendications 5 à 6, caractérisé en ce que chaque nœud comprend un dispositif de mesure du niveau de signal de réception du message, et lorsqu'un nœud (103j) reçoit un message (19) de gestion dont la valeur de champ de rang est égale à celle de la mémoire (12) de rang, le module (88) de traitement est adapté pour comparer le niveau du signal de réception avec celui du précédent message reçu, puis mémoriser, dans le champ d'identifiant de nœud émetteur, l'identifiant du nœud fournissant le plus fort niveau de signal. 7. Method according to one of claims 5 to 6, characterized in that each node comprises a device for measuring the reception signal level of the message, and when a node (103j) receives a management message (19) of which the rank field value is equal to that of the memory (12) of rank, the processing module (88) is adapted to compare the level of the reception signal with that of the preceding received message, and then store, in the transmitting node identifier field, the identifier of the node providing the highest level of reception. signal.
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que chaque message (19) de gestion contient un champ numérique, dit champ (23) d'identifiant de destinataire(s), contenant au moins un identifiant de nœud d'un nœud destinataire du message de gestion.8. Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that each management message (19) contains a digital field, said field (23) recipient identifier (s), containing at least one node identifier a destination node of the management message.
9. Procédé selon la revendication 6 et l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que chaque nœud (1(B1) émetteur ayant à transmettre un message (20) de données le transmet à destination du nœud dont l'identifiant de nœud est mémorisé dans la mémoire d'identifiant de nœud le plus proche du nœud émetteur.9. Method according to claim 6 and one of claims 1 to 8, characterized in that each node (1 (B 1 ) transmitter having to transmit a message (20) of data transmits it to the node whose identifier node is stored in the node identifier memory closest to the transmitting node.
10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la réception par un nœud d'un message (20) de données déclenche l'envoi par ce nœud d'un message, dit message (21) de service, qui constitue un message d'acquittement s'il accepte le message de données, et un message de non acquittement s'il refuse le message de données.10. Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the reception by a node of a message (20) data triggers the sending by this node of a message, said message (21) service , which constitutes an acknowledgment message if it accepts the data message, and a non-acknowledgment message if it refuses the data message.
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'un nœud récepteur d'un message de service transmettant un signal de non acquittement renvoie un message de non acquittement aux nœuds émetteurs des messages de données qu'il reçoit, et ce jusqu'à la réception d'un nouveau message (19) de gestion contenant un identifiant de session postérieure.11. The method as claimed in claim 10, characterized in that a receiving node of a service message transmitting a non-acknowledgment signal returns a non-acknowledgment message to the sending nodes of the data messages that it receives, and this until upon receipt of a new management message (19) containing a subsequent session identifier.
12. Réseau (1) de dispositifs électroniques de communication, dits nœuds, adaptés pour émettre des messages (20) de données à destination d'au moins un nœud, dit nœud (102, 102') collecteur, dans lequel :12. Network (1) of electronic communication devices, called nodes, adapted to transmit messages (20) of data to at least one node, said node (102, 102 ') collector, wherein:
- chaque nœud comprend un émetteur (5) et un récepteureach node comprises a transmitter (5) and a receiver
(6),(6)
- chaque nœud comprend un module (88) de traitement adapté pour interpréter et modifier un message reçu, - chaque nœud collecteur est adapté pour émettre un message, dit message (19) de gestion, diffusé de proche en proche par les nœuds, chaque message (19) de gestion comportant un champ numérique, dit champ (27) de rang, - le module (88) de traitement d'un nœud recevant un message (19) de gestion étant adapté pour comparer la valeur du champ (27) de rang du message avec une valeur numérique mémorisée dans une mémoire numérique du nœud, dite mémoire (12) de rang,each node comprises a processing module (88) adapted to interpret and modify a received message, each collection node is adapted to transmit a message, said management message, broadcast from one to another by the nodes, each management message comprising a digital field, called a rank field, module (88) for processing a node receiving a management message (19) being adapted to compare the value of the message rank field (27) with a digital value stored in a digital memory of the node, said memory (12) of rank,
- si la valeur contenue dans la mémoire (12) de rang appartient à l'ensemble formé des valeurs indéfinies, alors le module (88) de traitement est adapté pour incrémenter la valeur du champ (27) de rang, mettre à jour le contenu de la mémoire (12) de rang avec le contenu du champ (27) de rang incrémenté, et retransmettre le message (19) de gestion, caractérisé en ce que : -le module (88) de traitement d'un nœud recevant un message de gestion est adapté pour, si la valeur contenue dans la mémoire (12) de rang appartient à l'ensemble formé des valeurs supérieures au contenu du champ (27) de rang, incrémenter le contenu du champ (27) de rang, mettre à jour le contenu de la mémoire (12) de rang avec le contenu du champ (27) de rang incrémenté, et retransmettre le message (19) de gestion,if the value contained in the rank memory (12) belongs to the set formed of the undefined values, then the processing module (88) is adapted to increment the value of the rank field (27), update the content of the rank memory (12) with the content of the incremented rank field (27), and retransmitting the management message (19), characterized in that: the module (88) for processing a node receiving a message of management is adapted to, if the value contained in the memory (12) of rank belongs to the set formed of values greater than the contents of the field (27) of rank, incrementing the contents of the field (27) of rank, put in day the contents of the rank memory (12) with the contents of the incremented rank field (27), and retransmit the management message (19),
-le module (88) de traitement de chaque nœud (102) collecteur est adapté pour incorporer dans chaque message (19) de gestion qu'il émet, un champ numérique, dit champ (26) d'identifiant de session, dont la valeur est modifiée pour chaque message (19) de gestion émis par un même nœud collecteur, suivant une relation d'ordre connue des nœuds.the processing module (88) of each collection node (102) is adapted to incorporate in each management message (19) that it transmits, a digital field, called a session identifier field (26), whose value is modified for each management message (19) sent by the same collector node, according to a known order relation of the nodes.
13. Réseau selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de nœuds, dits nœuds sources, adaptés pour générer des données utiles à transmettre, et une pluralité de nœuds (102, 102') collecteurs, et en ce que le module (88) de traitement de chaque nœud source est adapté pour inclure ces données utiles dans les messages (20) de données émis à destination de chaque nœud (102, 102') collecteur. 13. The network of claim 12, characterized in that it comprises a plurality of nodes, said source nodes, adapted to generate useful data to be transmitted, and a plurality of nodes (102, 102 ') collectors, and in that the processing module (88) of each source node is adapted to include such useful data in the transmitted data messages (20) to each collector node (102, 102 ').
14. Réseau selon l'une des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que les nœuds (1(B1) sont, au moins pour partie, associés à des structures (71, 74) mobiles et en ce que les nœuds sont reliés les uns aux autres par des liaisons sans fil. 14. Network according to one of claims 12 or 13, characterized in that the nodes (1 (B 1 ) are, at least partly, associated with structures (71, 74) movable and in that the nodes are connected to each other by wireless links.
15. Réseau selon les revendications 13 et 14, caractérisé en ce que lesdites structures mobiles sont des aérostats (71) placés dans l'atmosphère terrestre, et équipés de moyens d'observation de la Terre générant des données d'observation à titre de données utiles.15. Network according to claims 13 and 14, characterized in that said mobile structures are aerostats (71) placed in the Earth's atmosphere, and equipped with Earth observation means generating observation data as data. helpful.
16. Réseau selon la revendication 14, caractérisé en ce que les structures mobiles sont placées dans un milieu liquide.16. Network according to claim 14, characterized in that the movable structures are placed in a liquid medium.
17. Réseau selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que les nœuds sont associés à des terminaux aptes à être portés par des personnes.17. Network according to one of claims 12 to 14, characterized in that the nodes are associated with terminals capable of being worn by people.
18. Réseau selon l'une des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que les nœuds sont, au moins pour partie, associés à des structures fixes par rapport au sol terrestre. 18. Network according to one of claims 12 or 13, characterized in that the nodes are at least partly associated with fixed structures relative to the terrestrial ground.
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FR2960117A1 (en) * | 2010-05-11 | 2011-11-18 | Centre Nat Etd Spatiales | METHOD AND WIRELESS NETWORK FOR RELATIVE MOBILE LOCATION |
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