Collection and multi-hop forwarding of RFID data for the monitoring of urban infrastructures
Collecte et remontée multi-sauts de données issues de lecteurs RFID pour la surveillance d’infrastructures urbaines
Résumé
The strong urbanization witnessed by the world requires better management of cities. This improved management involves the monitoring and maintenance of urban infrastructures and equipment to ensure greater safety and well-being for residents. To achieve these objectives, a key role has been given to Information and Communication Technologies (ICT) through the concepts of Internet of Things (IoT) and Smart Cities. As a result, we have seen a growing number of data capture devices integrated into different parts of the city to deliver dedicated services and applications. However, given material, technological, economic and environmental constraints related to the nature of the devices in use, the objectives of total coverage and management of urban infrastructures is still hindered. This thesis is positioned in this context and proposes Radio Frequency Identification (RFID) in addition to the techniques already in use to overcome these shortcomings. However, the adoption of large-scale RFID for urban centers requires solving two main issues: reading collisions and data collection and forwarding. Through the work carried out in this thesis, we first sought to identify the solutions already proposed in the literature to reduce collisions. Based on this study, we proposed two distributed anti-collision algorithms named DEFAR and CORA. They provide high throughput while maintaining low collision and latency rates compared to literature solutions for dense and/or mobile deployments of RFID readers. Subsequently, we proposed DACAR, a distributed algorithm for multi-hop data collection using RFID readers. This protocol is adaptable and according to the anti-collision protocol used and the position of deployed readers, provides a reliable packet delivery ratio and low end-to-end delay. An improved version of DACAR is later proposed that takes into account the prioritization of data to provide different, improved and more suitable paths using a combination of different parameters through fuzzy logic.
La forte urbanisation dont le monde est témoin exige une meilleure gestion des villes. Cette gestion améliorée passe par la surveillance et la maintenance des équipements et infrastructures urbaines afin d'assurer plus de sécurité et bien-être aux habitants. Pour atteindre ces objectifs, un rôle clé a été confié aux technologies de l'information et de la communication (TIC) à travers les concepts de l'Internet des Objets (IoT) et des Villes Intelligentes. Nous avons donc observé un nombre grandissant de dispositifs de captation de données intégrés à différents éléments de la ville pour offrir des services et applications dédiés. Cependant, certaines contraintes matérielles, technologiques, économiques et environnementales relatives à la nature des dispositifs utilisés freinent encore les objectifs de couverture et de gestion totales des infrastructures urbaines. Cette thèse se positionne dans ce contexte et propose l'Identification par Radio Fréquence (RFID) en complément des techniques déjà utilisées afin de pallier ces manquements. Toutefois l'adoption de la RFID à grande échelle pour les centres urbains nécessite de résoudre deux principaux problèmes : les collisions de lecture et la collecte et remontée des données. A travers les travaux menés dans cette thèse, nous avons d'abord cherché à identifier les solutions déjà proposées dans la littérature pour réduire les collisions. Sur la base de cette étude, nous avons proposé deux algorithmes distribués d'anti-collision de lecture DEFAR et CORA. Ils permettent d'assurer un débit de lecture important tout en maintenant un taux de collisions et une latence de couverture faible comparés aux solutions de la littérature pour des déploiements denses et/ou mobiles de lecteurs RFID. Par la suite, nous avons proposé DACAR, un algorithme distribué de collecte des données issues des lecteurs RFID de manière multi-sauts. Ce protocole s'adapte en fonction du protocole d'anti-collision utilisé et de la position des lecteurs déployés pour fournir un ratio de délivrance des paquets fiable et un faible délai de bout-en-bout. Une version améliorée de DACAR est ultérieurement proposée qui prend en compte la priorisation des données pour offrir des chemins différents plus appropriés à l'aide d'une combinaison de différents paramètres grâce à la logique floue.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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