Dans cette thèse, nous proposons des techniques de gestion de données pour économiser l’énergie dans les réseaux de capteurs périodiques basés sur l’architecture de clustering. Premièrement, nous proposons d’adapter le taux d’échantillonnage du capteur à la dynamique de la condition surveillée en utilisant le modèle de one-way ANOVA et des tests statistiques (Fisher, Tukey et Bartlett), tout en prenant en compte l’énergie résiduelle du capteur. Le deuxième objectif est d’éliminer les données redondantes générées dans chaque cluster. Au niveau du capteur, chaque capteur cherche la similarité entre les données collectées à chaque période et entre des périodes successives, en utilisant des fonctions de similarité. Au niveau du CH, nous utilisons des fonctions de distance pour permettre CH d’éliminer les ensembles de données redondantes générées par les nœuds voisins. Enfin, nous proposons deux stratégies actif/inactif pour ordonnancer les capteurs dans chaque cluster, après avoir cherché la corrélation spatio-temporelle entre les capteurs. La première stratégie est basée sur le problème de couverture des ensembles tandis que la seconde prend avantages du degré de corrélation et les énergies résiduelles de capteurs pour ordonnancer les nœuds dans chaque cluster. Pour évaluer la performance des techniques proposées, des simulations sur des données de capteurs réelles ont été menées. La performance a été analysée selon la consommation d’énergie, la latence et l’exactitude des données, et la couverture, tout en montrant comment nos techniques peuvent améliorer considérablement les performances des réseaux de capteurs. / In this thesis, we propose energy-efficient data management techniques dedicated to periodic sensor networks based on clustering architecture. First, we propose to adapt sensor sampling rate to the changing dynamics of the monitored condition using one-way ANOVA model and statistical tests (Fisher, Tukey and Bartlett), while taking into account the residual energy of sensor. The second objective is to eliminate redundant data generated in each cluster. At the sensor level, each sensor searches the similarity between readings collected at each period and among successive periods, based on the sets similarity functions. At the CH level, we use distance functions to allow CH to eliminate redundant data sets generated by neighboring nodes. Finally, we propose two sleep/active strategies for scheduling sensors in each cluster, after searching the spatio-temporal correlation between sensor nodes. The first strategy uses the set covering problem while the second one takes advantages from the correlation degree and the sensors residual energies for scheduling nodes in the cluster. To evaluate the performance of the proposed techniques, simulations on real sensor data have been conducted. We have analyzed their performances according to energy consumption, data latency and accuracy, and area coverage, and we show how our techniques can significantly improve the performance of sensor networks.

L'énorme quantité de données dans les réseaux de capteurs vidéo sans fil (WVSN) pour les nœuds de capteurs de ressources limitées augmente les défis liés à la consommation d'énergie et à la consommation de bande passante. La gestion du réseau est l’un des défis de WMSN en raison de l’énorme quantité d’images envoyées simultanément par les capteurs au coordinateur. Dans cette thèse, pour surmonter ces problèmes, plusieurs contributions ont été apportées. Chaque contribution se concentre sur un ou deux défis, comme suit: Dans la première contribution, pour réduire la consommation d'énergie, une nouvelle approche pour l'agrégation des données dans WVSN basée sur des fonctions de similarité des plans est proposée. Il est déployé sur deux niveaux: le niveau du nœud du capteur vidéo et le niveau du coordinateur. Au niveau du nœud de capteur, nous proposons une technique d'adaptation du taux de trame et une fonction de similarité pour réduire le nombre de trames détectées par les nœuds de capteur et envoyées au coordinateur. Au niveau du coordinateur, après avoir reçu des plans de différents nœuds de capteurs voisins, la similarité entre ces plans est calculée pour éliminer les redondances. Dans la deuxième contribution, certains traitements et analyses sont ajoutés en fonction de la similarité entre les images au niveau du capteur-nœud pour n'envoyer que les cadres importants au coordinateur. Les fonctions cinématiques sont définies pour prévoir l'étape suivante de l'intrusion et pour planifier le système de surveillance en conséquence. Dans la troisième contribution, sur la phase de transmission, au niveau capteur-nœud, un nouvel algorithme d'extraction des différences entre deux images est proposé. Cette contribution prend également en compte le défi de sécurité en adaptant un algorithme de chiffrement efficace au niveau du nœud de capteur. Dans la dernière contribution, pour éviter une détection plus lente des intrusions conduisant à des réactions plus lentes du coordinateur, un protocole mac-layer basé sur le protocole S-MAC a été proposé pour contrôler le réseau. Cette solution consiste à ajouter un bit de priorité au protocole S-MAC pour donner la priorité aux données critiques. / The huge amount of data in Wireless Video Sensor Networks (WVSNs) for tiny limited resources sensor nodes increases the energy and bandwidth consumption challenges. Controlling the network is one of the challenges in WMSN due to the huge amount of images sent at the same time from the sensors to the coordinator. In this thesis, to overcome these problems, several contributions have been made. Each contribution concentrates on one or two challenges as follows: In the first contribution, to reduce the energy consumption a new approach for data aggregation in WVSN based on shot similarity functions is proposed. It is deployed on two levels: the video-sensor node level and the coordinator level. At the sensor node level, we propose a frame rate adaptation technique and a similarity function to reduce the number of frames sensed by the sensor nodes and sent to the coordinator. At the coordinator level, after receiving shots from different neighboring sensor nodes, the similarity between these shots is computed to eliminate redundancies. In the second contribution, some processing and analysis are added based on the similarity between frames on the sensor-node level to send only the important frames to the coordinator. Kinematic functions are defined to predict the next step of the intrusion and to schedule the monitoring system accordingly. In the third contribution, on the transmission phase, on the sensor-node level, a new algorithm to extract the differences between two images is proposed. This contribution also takes into account the security challenge by adapting an efficient ciphering algorithm on the sensor node level. In the last contribution, to avoid slower detection of intrusions leading to slower reactions from the coordinator, a mac-layer protocol based on S-MAC protocol has been proposed to control the network. This solution consists in adding a priority bit to the S-MAC protocol to give priority to critical data.