The growing aging of the world population is leading to an aggravation of diseases, which affect the autonomy of the elderly. Wireless body sensor networks (WBSN) are part of the solutions studied for several years to monitor and prevent loss of autonomy. The use of optical wireless communications (OWC) is seen as an alternative to radio frequencies, relevant when electromagnetic interference and data security considerations are important. One of the main challenges in this context is optical channel modeling for efficiently designing high-reliability systems. We propose here a suitable optical WBSN channel model for tracking the elderly during a walk. We discuss the specificities related to the model of the body, to movements, and to the walking speed by comparing elderly and young models, taking into account the walk temporal evolution using the sliding windowing technique. We point out that, when considering a young body model, performance is either overestimated or underestimated, depending on which windowing parameter is fixed. It is, therefore, important to consider the body model of the elderly in the design of the system. To illustrate this result, we then evaluate the minimal power according to the maximal bandwidth for a given quality of service.

Le vieillissement de la population mondiale conduit à une augmentation des maladies liées à la vieillesse, aggravant la fragilité et donc réduisant l’autonomie des personnes âgées. Les réseaux de capteurs corporels sans fil font partie des solutions étudiées depuis plusieurs années pour surveiller et ainsi prévenir la santé des personnes âgées. La plupart des dispositifs existants proposent des communications sans fil basées sur des technologies radio fréquences (RF). Cependant les interférences électromagnétiques et les risques pour la santé des ondes radio constituent un frein au déploiement. Ainsi, une alternative originale dans ce contexte est l'utilisation des technologies de communication optique sans fil.L’équipe Sycomor du laboratoire XLIM travaille depuis plusieurs années sur cette technologie, en particulier la modélisation du canal et l’évaluation des performances pour les réseaux de capteurs corporels et collabore sur le sujet avec le laboratoire HAVAE de l’Université de Limoges, le CHU de Limoges, La Fondation partenariale de l’université et le centre de transfert de technologie CISTEME sur différents volets applicatifs. Parmi les applications, on retrouve les environnements où les ondes radios sont à limiter, principalement pour des raisons de santé ou de sécurité des informations transmises. Les ondes radios sont déconseillées pour les nourrissons et peuvent poser des problèmes de compatibilité et d’interférence pour des personnes portant des dispositifs électroniques implantés. Ainsi, les travaux menés par l’équipe portent aussi bien sur la surveillance du jeune enfant que sur celle de la personne âgée ou fragile.

Aujourd’hui, il est admis que la pratique d'une activité physique régulière est un moyen efficace de se maintenir en bonne santé, notamment avec l'âge. Malgré cela, les personnes âgées sont souvent sédentaires et n'atteignent pas les niveaux recommandés. Ainsi, l'utilisation de réseaux de capteurs corporels s'inscrit dans une stratégie d'incitation. Dans cette thèse, nous proposons une solution basée sur un dispositif porté au poignet transmettant des données liées à une activité de marche. Le dispositif communique par optique sans fil, une alternative aux radiofréquences qui avec le nombre croissant d'objets connectés ont des limites en termes d'interférences, de sécurité et de confidentialité. L'objectif est de mettre en œuvre une méthodologie pour déterminer les caractéristiques et les performances optimales de communication pour le suivi de la marche en prenant en compte les spécificités liées au scénario mais aussi à l'âge de la personne. Nous proposons un modèle de canal de communication optique sans fil adapté à cet effet et nous discutons de l'impact du modèle corporel de la personne, jeune ou âgée, de la longueur des pas, de la vitesse de marche, des mouvements des membres sur un cycle de marche. Tous ces paramètres dépendent de l'âge. Pour prendre en compte l'évolution temporelle des performances lors de la marche, la probabilité de rupture du lien est déterminée en considérant la corrélation par la technique de la fenêtre glissante. Nous montrons à la fois théoriquement et expérimentalement qu’avec un modèle de personne jeune, la performance peut être sous-estimée ou surestimée. Il est donc important d'utiliser un modèle de personne âgée adapté pour concevoir efficacement le système de surveillance. De plus, afin de garantir la connectivité au cours de la marche, un système hybride est proposé où une liaison radio prend le relais lorsque le lien optique est rompu. La performance du système hybride est étudiée avec l'objectif de minimiser le pourcentage de temps d'utilisation de la radio, montrant l'efficacité du système hybride pour le suivi d'une personne âgée.