Conception de modèles pour la planification de réseaux sans fil multi-technologies en indoor

Design of Models for the Planning of Indoor Multi-technology Wireless Networks

• Auteur / Autrice : Marc Emmanuel Vivien-Marie Wozan Kacou
• Direction : Ghaïs El Zein
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique
• Date : Soutenance le 12/12/2019
• Etablissement(s) : Rennes, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Comue : Université Bretagne Loire (2016-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Électronique et de Télécommunications (Rennes) - Institut d'Electronique et de Télécommunications de Rennes / IETR
• Jury : Président / Présidente : Xavier Lagrange
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ghaïs El Zein, Xavier Lagrange, Jean-Marie Gorce, Martine Liénard, Florence Sagnard, Ali Louzir, Valéry Guillet, Gheorghe Zaharia
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Marie Gorce, Martine Liénard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Planification

Réseaux locaux sans fil

Ondes millimétriques

Radio -- Émetteurs et transmission -- Fading

Ondes -- Propagation

Mots clés libres

Propagation indoor

Mesures de canal

Modèle de path loss

Ondes millimétriques

Réseaux sans fil hétérogènes

Planification de réseaux sans fil

Indoor propagation

Channel measurements

Path loss models

Millimeter-waves

Heterogeneous wireless networks

Automatic cell planning

Résumé

L’évolution constante des technologies sans fil telles que le Wi-Fi, les normes de réseaux mobiles ou d’objets connectés, a donné naissance à de nouvelles applications et usages. Les possibilités offertes par cette multitude d’alternatives sont exploitées par les réseaux sans fil hétérogènes qui, en combinant au sein d’un réseau unique plusieurs technologies, permettent aux utilisateurs d’accéder à des services complémentaires de façon transparente. Cependant, pour bénéficier pleinement de ces avantages, plusieurs défis techniques sont à relever. L’un d’eux est relatif au déploiement de ces réseaux multi- technologies. En pratique, cette tâche s’appuie sur des règles et outils d’ingénierie afin de réaliser une planification optimale. Dans ce contexte, un objectif de la thèse a été d’établir des modèles sur lesquels peuvent se baser les outils d’ingénierie radio afin d’optimiser le déploiement de réseau locaux sans fil multi- technologies.Il s’agit principalement de calibrer des modèles de propagation pour l’estimation de couverture radio en environnement indoor résidentiel entre 800 MHz et 60 GHz; d’établir un modèle de débit pour l’estimation de capacité Wi-Fi en fonction du trafic montant et descendant; et de concevoir un modèle de résolution multi-objectif pour optimiser le positionnement de points d’accès opérant à 5 et 60 GHz. En complément, cette thèse a également proposé des recommandations pratiques visant à placer au mieux les points d’accès en phase de déploiement. Cela s’est fait par le biais d’études de sensibilité de couverture à divers facteurs, tels que l’environnement immédiat de l’émetteur ou encore la présence de personnes faisant obstruction.

The constant evolution of wireless technologies such as Wi-Fi, mobile networks standards or IoT, has given rise to new applications and usages. The possibilities offered by this multitude of alternatives are exploited by heterogeneous wireless networks which, by combining within a single network several technologies, provide the users with a seamless access to complementary services. However, to take full advantage of these benefits, there are several technical issues to address. One of them is related to the deployment of these multi-technology networks. In practice, this task relies, most of the time, on radio network design software to achieve optimal planning. In such context, the main objective of this thesis is to establish models which can be used by radio network planning tools in order to the deployment of multi-technology wireless local area networks. This task has involved calibrating propagation models for radio coverage estimation, in residential indoor environments from 800 MHz to 60 GHz; developing a throughput model for Wi-Fi capacity estimation based on uplink and downlink traffic; and establishing a multi- objective resolution model to optimize the positioning of access points operating at 5 and 60 GHz. Moreover, this thesis also proposes practical recommendations for a better positioning of access points during deployment phases. This task has been achieved through coverage sensitivity studies to various factors, such as the transmitter surroundings or the presence of obstructing people.