Optimisation de la chaîne de transmission radio en bande ISM pour des applications IoT, notamment en agriculture connectée

Optimization of a radio transmission chain in ISM band for IoT applications, particularly in connected agriculture

• Auteur / Autrice : Abdellatif Bouyedda
• Direction : Bruno Barelaud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et ingénierie pour l’information
• Date : Soutenance le 20/12/2024
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Ingénierie (Limoges ; 2022-)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : XLIM
• Jury : Président / Présidente : Cyrille Ménudier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Guillaume Neveux, Myriam Ariaudo
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Fabien Ferrero, Philippe Descamps

Mots clés

Mots clés contrôlés

Agriculture connectée

Innovation

Systèmes de communication sans fil

Mots clés libres

IoT

Communication satellitaire en bande UHF

LPWAN

Antennes reconfigurables

Amplificateur faible bruit

IoT

UHF satellite communication

LPWAN

Reconfigurable antennas

LNA

Résumé

Cette thèse a examiné des solutions innovantes pour optimiser la connectivité et les performances des objets connectés, en mettant particulièrement l'accent sur l'agriculture connectée, où garantir la connectivité est crucial. En analysant les technologies LPWAN et satellitaires, nous avons démontré que la connectivité hybride constitue une approche prometteuse pour couvrir les zones blanches, notamment dans des régions rurales isolées. Un prototype d’antenne pour la communication par satellite a été conçu pour assurer une réception efficace avec la constellation Kinéis, tandis qu'une antenne reconfigurable en fréquence a été développée pour faciliter des communications flexibles entre les réseaux terrestres et satellites. De plus, l'amélioration d'un système TPMS, spécifiquement destiné aux engins agricoles, a permis d'accroître la sensibilité et la robustesse du système, répondant ainsi aux exigences des applications dans des environnements difficiles. Malgré certains défis liés à la complexité de fabrication, cette recherche jette des bases solides pour des solutions IoT adaptées aux besoins spécifiques de l’agriculture connectée et ouvre des perspectives pour d'autres secteurs nécessitant une couverture dans des zones reculées.

This thesis examined innovative solutions to optimize the connectivity and performance of connected objects, particularly focusing on connected agriculture, where ensuring connectivity is crucial. By analyzing LPWAN and satellite technologies, we demonstrated that hybrid connectivity represents a promising approach to covering white zones, especially in isolated rural areas. A satellite communication antenna prototype was designed to ensure effective reception with the Kinéis constellation, while a frequency-reconfigurable antenna was developed to facilitate flexible communications between terrestrial and satellite networks. Additionally, the enhancement of a TPMS system, specifically aimed at agricultural machinery, significantly increased the sensitivity and robustness of the system, thus meeting the requirements of applications in challenging environments. Despite certain challenges related to manufacturing complexity, this research lays a solid foundation for IoT solutions tailored to the specific needs of connected agriculture and opens perspectives for other sectors requiring coverage in remote areas.