Control and monitoring by wireless body area networks (WBANs)

Abstract

Le déploiement de biocapteurs sur le corps humain, en vue de la collecte des données physiologiques constitue ce qui est appelé un réseau de capteurs corporel sans fil ou Wireless Body Area Network (WBAN). Ainsi, pour assurer les communications entre les diffèrent composants des WBANs, l’organisme IEEE a établi la norme IEEE 802.15.6, comme norme de communication optimisée pour les terminaux et capteurs exigeants de faible consommation énergétique et fonctionnants dans ou autour du corps humain (mais non limitée aux humains). Dans ce contexte, plusieurs études de simulation ont été menées dans la littérature pour analyser et évaluer les performances du protocole d’accès CSMA/CA de la norme IEEE 802.15.6. De plus, des efforts ont été faits en matière de modélisation de ce protocole afin de mieux analyser les caractéristiques de la norme dans un contexte plus général. Cependant, ces modèles sont partiellement applicables aux applications WBANs qui présentent des trafics réseaux hétérogènes.Cette thèse porte sur la modélisation de la norme IEEE 802.15.6 dans le but de fournir un moyen d’évaluation et d’analyse de cette norme dans divers conditions et situations. Nous avons essayé, à travers les principales contributions réalisées dans le cadre de cette thèse de combler les lacunes des travaux existants comme suit : la première contribution concerne une évaluation des performances de la norme IEEE 802.15.6 utilisant de nombreuses stratégies de gestion des files d’attentes, dans un cadre médical réaliste (surveillance à domicile d'un patient souffrant d’un problème cardiaque). La deuxième contribution propose un modèle de gestion de file d’attente LLQ (Low Latency Queuing) comme complément au protocole CSMA/CA afin de répondre efficacement aux exigences du standard en termes de la Qualité de Service (QoS) pour certains types d’applications.La troisième contribution porte sur la proposition d’un modèle analytique permettant l'étude des performances du protocole d'accès CSMA/CA de la norme IEEE 802.15.6, en termes de latence et du taux de délivrance des paquets, sous l’hypothèse que les WBANs sont composés de nœuds hétérogènes qui génèrent un trafic hétérogène en termes de priorité.La dernière contribution traite la problématique de sécurité dans les réseaux WBANs. Elle propose un protocole de sécurité appelé "Server-Based Secure Key Management for the IEEE 802.15.6 standard" (SBSKM) qui permet au standard de pallier à la vulnérabilité d’usurpation d’identité, par l’inclusion d’un serveur de confiance, responsable de la création, de l'initialisation et de la distribution des clés de chiffrement et de leur renouvellement, ainsi que de garantir l'identité des capteurs qui se joignent au réseau.Mots-clés: réseaux de capteurs corporels (WBANs), IEEE 802.15.6, processus de renouvèlement et de récompense, files d’attente avec priorité, attaques d’usurpation d’identité.