Thèse soutenue

Transmission sans connexion dans les réseaux sans fil

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Auteur / Autrice : Iman Hmedoush
Direction : Paul MühlethalerCédric Adjih
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences et technologies de l'information et de la communication
Date : Soutenance le 18/05/2022
Etablissement(s) : Sorbonne université
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Informatique, télécommunications et électronique de Paris (1992-...)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut national de recherche en informatique et en automatique (France). Centre de recherche de Paris (Paris)
Jury : Président / Présidente : Salaheddine Elayoubi
Examinateurs / Examinatrices : Bartłomiej Błaszczyszyn, Kinda Khawam
Rapporteurs / Rapporteuses : Marceau Coupechoux, Isabelle Guérin-Lassous

Résumé

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L'origine concernant l'idée d'ajouter de l'intelligence aux objets de base et de les faire communiquer n'est pas connue précisément. Mais ces derniers temps, l'émergence d'Internet en tant que réseau de communication global a aussi motivé l'utilisation de son architecture et de ses protocoles pour connecter des objets. C'est par exemple le cas célèbre du distributeur automatique de sodas connecté à l'ARPANET dans les années 1980. Au cours des deux dernières décennies, de nombreuses améliorations technologiques ont été développées pour rendre possible l'Internet des objets (IoT). Un scénario d'un réseau IoT typique consiste à connecter des dispositifs embarqués composés de capteurs environnementaux, de microcontrôleurs et de matériel de communication à un nœud de collecte central. L'ensemble des données recueillies par ces nœuds permettra d'analyser et de comprendre précisément les phénomènes et comportements se produisant dans cet environnement. Les applications des technologies IoT sont infinies, car elles sont adaptables à presque tous les systèmes, que l'on doit surveiller et contrôler à distance, pouvant fournir des informations sur son état, son fonctionnement et son environnement. Les villes intelligentes, les soins, l'automatisation industrielle et la technologie portable sont quelques-unes des applications de l'IoT qui promettent de rendre notre vie plus sûre et plus facile. Certains défis en matière de recherche et de technologie doivent être relevés pour la mise en œuvre et la large dissémination des applications de l'IoT comme le déploiement, la mise en réseau, la sécurité, la résilience et le contrôle de l'alimentation des équipements. Cette demande massive de connexion dans les réseaux IoT introduit de nouveaux défis en termes de connectivité, de fiabilité et de technologie. Au niveau de la radio, les réseaux IoT représentent un énorme afflux de divers appareils qui communiquent via le même support radio partagé. Cependant, bon nombre de ces appareils sont difficiles à sécuriser et à manipuler. L'un des principaux défis du déploiement des réseaux IoT est le manque de solutions efficaces qui permettent un nombre massif de connexions tout en répondant en même temps aux exigences de faible latence et de faible coût. De plus, il y a eu récemment une tendance vers des systèmes de communication à longue portée pour l'IoT et aussi pour les réseaux cellulaires. Pour de nombreux cas d'utilisation, tels que les communications massives de type machine (mMTC), les performances peuvent être améliorées en s'éloignant du modèle classique d'établissement de connexion et en adoptant des méthodes d'accès aléatoire sans attribution prédéterminée. Associé à des techniques de couche physique telles que l'annulation successive des interférences (SIC) ou l'accès multiple non orthogonal (NOMA), les performances de l'accès aléatoire peuvent être améliorées, donnant lieu à de nouvelles conceptions de protocoles d'accès aléatoire. Dans cette thèse, nous nous concentrons sur l'un des candidats modernes pour les protocoles d'accès aléatoire bien adaptés à l'IoT :ALOHA à répétition irrégulière (IRSA). Comme des solutions sont nécessaires pour surmonter les défis de l'IoT, nous étudions le schéma d'accès aléatoire IRSA sous de nouveaux points de vue et nous commençons par une analyse des performances des différentes variantes grâce à l'outil de l'évolution de la densité du débit. Précisément, nous commençons par revisiter le scénario du protocole IRSA avec la capacité de réception de paquets multiples (MPR) au niveau du récepteur. Ensuite, nous étudions IRSA dans différents scénarios où des hypothèses plus réalistes sont considérées comme : IRSA avec plusieurs puissances de transmission, avec effet de capture et avec des erreurs de décodage. Dans la deuxième partie de la thèse, nous nous concentrons sur l'apprentissage et l'ajustement dynamique des paramètres du protocole IRSA. Dans un premier temps, nous analysons les performances [...]