Conception cross-layer d’une architecture de collecte de données pour petits satellites à défilement
Auteur / Autrice : | Vicente Almonacid Zamora |
Direction : | Gilles Despaux, Laurent Franck |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Électronique |
Date : | Soutenance le 28/11/2017 |
Etablissement(s) : | Montpellier |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; 2015-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Institut d’Electronique et des Systèmes / IES |
Jury : | Président / Présidente : Laurent Dusseau |
Examinateurs / Examinatrices : Gilles Despaux, Laurent Franck, Laurent Dusseau, Jean-François Hélard, Jean-Pierre Cances, Vincent Deslandes, Frédéric Saigné | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-François Hélard, Jean-Pierre Cances |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Résumé
Avec l'introduction des plate-formes CubeSat, le nombre de petits satellites lancés dans l'espace a grandi de manière importante pendant les deux dernières décennies.Étant développés initialement par des universités et des centres de recherche pour des simples tests technologiques ou des expériences académiques, ces plate-formes aujourd'hui permettent d'envisager de nouvelles applications et services.Dans cette thèse, nous nous intéressons à l'usage de petits satellites à défilement pour des réseaux globaux de collecte de données et, plus généralement, pour des applications de type machine-to-machine (M2M).En raison des contraintes existantes tant au segment sol comme au segment spatial, la capacité du canal de transmission est fortement limitée---notamment celle du lien montant, qui correspond à un canal à accès multiple.Ces réseaux sont aussi caractérisés par des très petits messages arrivant au système de manière imprévisible, ce qui implique que toute redondance liée au protocole a un impact important sur l’efficacité spectrale. Ainsi, des méthodes d'accès aléatoires sont souvent préférés pour le lien montant.Relever ces défis nécessite d'aborder l'optimisation de la transmission de manière holistique. Plus spécifiquement, la conception des couches physiques (PHY) et de contrôle d'accès au support (MAC, de l'anglais Media Access Control) doit être menée de manière conjointe.Les principales contributions de cette thèse portent sur l'étude du protocole Time-- and Frequency--Asynchronous ALOHA (TFAA), une technique d'accès aléatoire utilisée dans des réseaux terrestres à modulation de bande étroite. En réduisant significativement le débit binaire de transmission, TFAA permet notamment d'établir des liaisons à longue portée et/ou à faible consommation énergétique, dont des systèmes M2M par satellite sont un exemple.D'abord, nous évaluons les performances au niveau MAC (i.e., le taux d'utilisation de canal et la probabilité d'erreur de packet) sous trois différents modèles de réception: le modèle de collisions, le modèle de capture et un modèle plus détaillé qui prend en compte les paramètres de la couche PHY.À partir de ce dernier modèle, nous étudions ensuite l'impact de certains paramètres de la couche PHY sur les performances au niveau MAC.Afin d'améliorer la performance de TFAA, nous proposons Contention Resolution Time-- and Frequency--Asynchronous ALOHA (CR-TFAA), une solution plus sophistiquée intégrant des techniques de suppressions successives d'interférences.Enfin, nous étudions les bénéfices obtenus en exploitant le compromis <<performance--délai de bout-en-bout>> en utilisant des techniques simples telles qu'un système de contrôle de transmission et le codage au niveau packet.