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Accueil du site > Français > Thèmes de recherche > Thème 6 - Architecture, systèmes et réseaux > Equipe IRT > Thèmes et Méthodologies > Thèses

Domaine d’application : Réseaux sans fil terrestres

Thèses menées dans le cadre des réseaux sans fil terrestres

Au sein de l’équipe plusieurs thèses se placent dans le domaine des réseaux sans fil terrestres.

- Sujet : Modèles et Mécanismes Multiniveaux pour les Réseaux sans Fil

  • Doctorant : Mahamadou Issoufou Tiado
  • Etablissement : INPT
  • Cadre : Bourse gouvernementale
  • Directeur de Thèse : André-Luc Beylot
  • Co-encadrants : André-Luc Beylot, Riadh Dhaou
  • Début de la thèse : Octobre 2003
  • Fin de la thèse : 13 Juillet 2006
  • Résumé : Les réseaux ad–hoc sont une particularité de réseaux informatiques, constitués de nœuds mobiles qui utilisent un mode de communication sans infrastructure et des liaisons radios. Chaque nœud mobile communique dans son rayon de portée d’émission/réception, et est totalement autonome quant à son déplacement, son fonctionnement et sa participation à l’acheminement des informations du réseau.
    L’utilisation des réseaux ad–hoc présente de nouveaux enjeux de part les problèmes cruciaux qu’ils posent, notamment les problèmes liés au support de communication qui est hertzien et donc de qualité variable dans l’espace et dans le temps. Les enjeux s’étendent également à la couche d’accès au support (par exemple Wi-Fi), à la couche réseau (en particulier aux algorithmes de routage) et à la couche transport (le comportement de TCP est sensible aux variations de délai). L’utilisation des liaisons radios introduit des différences notoires et de nouvelles problématiques par rapport aux communications filaires telles que la limitation physique ou réglementaire de la capacité disponible pour l’accès radio, la qualité fluctuante des liens radios (influence des obstacles, du mouvement, des interférences, …), la position des points d’accès inconnue à l’avance et variable dans le temps … De part ces limitations qui font que les réseaux sans fil sont moins performants que les réseaux câblés, les protocoles du modèle en couches du réseau câblé ne peuvent être transférés dans l’environnement sans fil sans adaptation. Un des enjeux en terme de recherche qui est apparu, est d’optimiser le fonctionnement des réseaux ad–hoc à travers l’utilisation de techniques innovantes qui permettent d’améliorer leurs performances. Les techniques multi-niveaux appelées "cross–layer" sont ainsi apparues pour faciliter le partage d’information entre les couches du modèle OSI et s’appliquent à tous les protocoles de divers niveaux, tant qu’il existe des interactions pour lesquelles les performances globales du système peuvent être améliorées.
    Cette thèse traite des multiples aspects de la mise en place de modèles et mécanismes cross–layer dans le réseau ad–hoc. Elle permet de régler les premiers problèmes liés à l’introduction d’un nouveau mode de communication des protocoles de la pile du modèle OSI. En effet, la proposition de la méthode de conception RCL (Reverse Cross–Layer) de modèles cross–layer permet de conserver les acquis de cette architecture, à savoir, l’aisance de la conception modulaire, la définition systématique des interactions entre les composants, la poursuite des objectifs à long terme quant à l’utilisation des réseaux. La temporisation persistante proposée au niveau des protocoles fiables de la couche transport lorsque le canal sans fil à état variable est mauvais, vise à améliorer la latence, le débit de transmission et le taux de tentatives infructueuses coûteuses en terme de consommation d’énergie qui sont des caractéristiques du traditionnel back–off exponentiel. Les simulations effectuées dans l’environnement ns-2 ont permis d’évaluer les gains de performance obtenus par usage de la temporisation persistante.
    De même, cette thèse consacre la proposition de mécanismes cross–layer complémentaires tel que le mécanisme cross–layer d’évaluation continue de l’état du canal en fonction de l’activité ambiante et des protocoles de routage utilisés. La standardisation des informations cross–layer fournies par les protocoles de routage a été proposée pour répondre à la nécessité de fonctionnement des modèles cross–layer indépendamment de la nature pro-active ou réactive des protocoles de routage. La proposition du mécanisme cross–layer de temporisation unifiée vise à optimiser la consommation d’énergie dans le cas de duplication de la temporisation d’attente d’envoi à des échelles de temps différentes, qui survient lorsque la couche transport fiable est associée à un protocole de routage ré–actif
  • Mots clés : Cross-Layer, sans-fil

- Sujet : Algorithmes de Routage dans les Réseaux Mobile Ad-Hoc Tactiques à Grande Echelle

  • Doctorant : Lucile Canourgues
  • Etablissement : INPT
  • Cadre : CIFRE Rockwell&Collins
  • Directeur de Thèse : André-Luc Beylot
  • Co-encadrants : André-Luc Beylot, Jérôme Lephey (Rockwell&Collins France)
  • Début de la thèse : Mai 2005
  • Fin de la thèse : 20 Mai 2008
  • Résumé : La Transformation qui s’opère depuis quelques années dans les réseaux militaires place le réseau MANET comme une composante principale du domaine tactique. En effet, un réseau MANET permet de mettre en oeuvre des noeuds de communication de grande mobilité, de grande réactivité et qui se déploient rapidement. De nombreuses applications militaires temps réel, telles que le “Situational Awareness”, reposent sur des communications de groupes et nécessitent donc la mise en place d’un service multicast dans l’environnement tactique où le réseau MANET est utilisé comme réseau de transit.
    L’objectif de cette thèse est d’étudier la mise en place d’un service multicast optimum dans cet environnement tactique MANET. Nous nous sommes tout d’abord attachés à définir l’architecture protocolaire multicast à mettre en oeuvre au sein du réseau tactique en attachant une attention particulière au réseau MANET. Ce réseau est interconnecté avec différents types de réseaux reposant sur une technologie IP et employant des protocoles multicast potentiellement hétérogènes. Le réseau MANET tactique est supposé pouvoir mettre en oeuvre plusieurs centaines de noeuds, ce qui implique que la contrainte de passage à l’échelle est déterminante dans le choix de l’architecture protocolaire du service multicast. Le concept de clustering présentant de bonnes caractéristiques de passage à l’échelle, nous avons donc considéré le réseau MANET comme un réseau clusterisé. Nous avons pu alors définir deux protocoles de routage multicast adaptés aux réseaux MANET : tout d’abord STAMP qui est en charge des communications multicast à l’intérieur de chaque cluster et ensuite SAFIR qui se charge des flux multicast entre les clusters. Ces deux protocoles, qui peuvent être implémentés indépendamment, agissent de concert pour fournir un service multicast performant et supportant le passage à l’échelle dans le réseau MANET tactique.
    Ensuite, nous avons étudié l’interopérabilité de ces protocoles multicast employés dans le MANET avec ceux employés sur les réseaux hétérogènes interconnectés avec celui-ci de façon à garantir un service multicast de bout-en-bout transparent pour les utilisateurs.
    Enfin, les protocoles multicast proposés au cours de cette thèse étant directement liés aux protocoles de routage unicast sous-jacents, nous avons proposé, dans une dernière partie, une solution de routage unicast reposant sur OLSR et tolérant le passage à l’échelle.
  • Mots clés : MANET, sans-fil, routage, OLSR, STAMP, SAFIR

- Sujet : Modélisation et Simulation des Réseaux Mobiles de 4ème Génération

  • Doctorant : Mohamad Salhani
  • Etablissement : INPT
  • Cadre : Bourse gouvernementale
  • Directeur de Thèse : André-Luc Beylot
  • Co-encadrants : André-Luc Beylot, Riadh Dhaou
  • Début de la thèse : Novembre 2005
  • Fin de la thèse : 23 Octobre 2008
  • Résumé :Cette thèse porte sur l’interopérabilité et la qualité de service dans les réseaux de 4ème génération. En particulier, nous proposons des solutions d’intégration entre le réseau WiMAX et le système satellite DVB-RCS en s’appuyant sur le standard IEEE 802.21. Trois solutions peuvent être mises en place pour l’interconnexion de réseaux sans fil. Il s’agit de la technologie GAN soutenue par le 3GPP, du protocole FMIP proposé par l’IETF et du standard IEEE 802.21. Notre choix se porte sur ce denier standard car il propose un cadre générique pour l’interopérabilité des réseaux. En fait, nous proposons une architecture satellitaire à base de WiMAX, DVB-RCS et IEEE 802.21 et nous décrivons aussi la procédure de handover WiMAX/DVB-RCS. Par ailleurs, nous améliorons les performances des réseaux WiMAX en utilisant un handover horizontal avec un mécanisme de réservation de ressources. Ensuite, le réseau WiMAX est intégré dans un système satellite DVB-RCS afin d’étudier les performances de cette convergence avec une réservation de ressources. Les résultats obtenus montrent que les mécanismes de réservation améliorent les performances. Afin de permettre au trafic de passer d’un réseau à l’autre en garantissant une qualité de service, une mise en correspondance de la qualité de service entre les réseaux WiMAX et DVB-RCS est proposée. En outre, nous proposons un mécanisme d’admission de connexion CAC dans le cadre de l’interconnexion WiMAX/DVB-RCS. Plusieurs stratégies sont prises en compte afin de permettre une coopérative efficace entre les deux systèmes.
  • Mots clés : DVB-RCS, sans-fil, système hybride, WiMAX, MIH, 802.21

- Sujet : Techniques de conservation d’énergie pour les réseaux de capteurs sans fil

  • Doctorant : Rahim Kacimi
  • Etablissement : INPT
  • Cadre : Projet ANR-Capteurs
  • Directeur de Thèse : André-Luc Beylot
  • Co-encadrants : André-Luc Beylot, Riadh Dhaou
  • Début de la thèse :
  • Fin de la thèse : Octobre 2009
  • Résumé : Les progrès technologiques réalisés ces dernières années ont permis le développement de nouveaux types de capteurs dotés de moyens de communication sans fil, peu onéreux et pouvant être configurés pour former des réseaux autonomes. Les domaines d’application sont nombreux : domotique, santé, domaine militaire ou bien encore surveillance de phénomènes environnementaux. Les limites imposées sont la limitation des capacités de traitement, de stockage et surtout d’énergie. La liberté laissée à l’implantation est forte et impose de concevoir complètement l’infrastructure, les mécanismes et les protocoles en fonction de l’application visée.
    Dans cette thèse, nous nous sommes tout d’abord focalisés sur des réseaux de petites tailles. Nous avons conçu une solution protocolaire (( Placide )) pour le suivi de la chaîne du froid proposée dans le cadre du projet ANR-CAPTEURS. L’originalité première de la solution repose sur l’absence d’infrastructure et de Station de Base. Elle est composée de protocoles performants fondés sur la formation d’un anneau virtuel entre les noeuds, auto-organisants et très économes en énergie.
    Le second axe est dédié à une étude expérimentale de la qualité du lien. L’objectif est double. Nous souhaitions tout d’abord étayer certaines hypothèses effectuées dans la première partie du travail. Il s’agissait ensuite de proposer des protocoles et des algorithmes fondés sur la qualité du lien. Nous nous sommes focalisés sur la variation de la qualité du lien en fonction de la distance entre les noeuds et de la puissance de transmission. Par la suite, l’impact de la qualité du lien sur la topologie du réseau a été étudiée. Les retours d’expérience sont importants quant à la compréhension des facteurs affectant la durée vie du réseau.
    La dernière contribution concerne l’exploitation de ces observations en proposant des stratégies de partage de charge. Notre idée est que des protocoles très réduits et des mécanismes simples peuvent être mis en oeuvre pour le routage. Nous illustrons ces principes au travers d’exemples pour lesquels nous montrons la supériorité de ces solutions par rapport à des routages de type plus court chemin.
  • Mots clés : capteurs, sans-fil, partage de charge