Identification des mécanismes d’impact des interférences électromagnétiques sur des communications Wi-Fi

Identification of the impact mechanisms of the electromagnetic interferences on the Wi-Fi communications

• Auteur / Autrice : Grecia Romero
• Direction : Éric Simon, Virginie Deniau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Micro et Nanotechnologies, Acoustique et Télécommunications
• Date : Soutenance le 13/12/2017
• Etablissement(s) : Lille 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - Laboratoire Électronique Ondes et Signaux pour les Transports (LEOST)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence

IEEE 802.11 (norme)

Brouillage électromagnétique

Mots clés libres

Interférences électromagnétiques transitoires

IEEE 802.11n

Wi-Fi (norme)

Mécanisme d’accès au canal

OFDM

MCS

Résumé

Les communications sans fil sont essentielles pour les nouveaux systèmes des transports. Ainsi, ces communications sans fil doivent être capables d'opérer sans interruption quelque soit l'environnement électromagnétique (EM) dans lequel elles se trouvent. Pour cette raison, nous nous étudions comment certains environnements EM affectent les systèmes de communication. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés aux trains à grande vitesse. Dans ce secteur, on peut trouver des interférences EM intentionnelles (IEMI) et des interférences EM non intentionnelles (EMI). Nous avons considéré comme EMI les signaux interférences électromagnétiques transitoires produites par les pertes de contact entre la caténaire et le pantographe. Pour les IEMI, nous avons utilisé des signaux d'interférence générés par des brouilleurs. Nous avons étudié la vulnérabilité du réseau de communication IEEE 802.11n face à ces différents types d'interférences. Par la suite nous avons identifié le mécanisme d'accès au canal comme un point potentiellement vulnérable aux deux types d'interférences. En effet, une interférence de faible puissance peut faire croire que le canal est occupé, empêchant toute communication. Concernant les IEMI, nous avons remarqué que la période de balayage de la bande de fréquence du signal du brouillage est un paramètre important pour que celui-ci soit efficace. Pour les signaux EMI, nous avons identifié la période DIFS comme étant un autre paramètre vulnérable de la norme, car à partir d'un certain niveau de puissance d'interférence et dès que l'intervalle de répétition entre les transitoires est inférieur au DIFS, la communication est systématiquement interrompue.

Wireless communications are essential for new transportation systems. Thus, these wireless communications must be able to operate without interruption, regardless of the electromagnetic (EM) environment. For this reason, we study how some EM environments affect communication systems. In this thesis, we are particularly interested in the transportation sector, especially high speed trains. In this sector, both unintentional EM interferences (EMI) and intentional EM interferences (IEMI) can be found. We considered unintentional EM interferences (EMI), such as transient EM interference signals produced by contact losses between the catenary and the pantograph. For intentional EM interferences (IEMI) we used interference signals as those generated by low power commercial jammers. We have studied the vulnerability of the IEEE 802.11n communication network facing these different interference types. We identified the channel access mechanism as a vulnerable feature of IEEE 802.11n. As a matter of fact, in the presence of low power interferences, the channel can be considered busy by the channel access mechanism, preventing any communication. With regard to the IEMI, we have noticed that the sweep period of the frequency band of the jamming signal is an important parameter on the jamming performance. For transient EM interference signals, we identified the DIFS period as another vulnerable parameter of the standard. Indeed, when the repetition interval between transients is lower than DIFS period, with a certain interference power level, the communication is systematically interrupted.