Academic literature on the topic 'Multi-Couche de communications'

Dans les réseaux mobiles du future, un déploiement plus dense des points d’accés radio est prévu pour satisfaire la demande accrue de débit, mais les terminaux utilisateurs peuvent être affectés par une interférence inter-cellulaire plus forte. Par chance, la centralisation des traitements de signal en bande de base dans l’achitecture Cloud RAN (C-RAN) offre la possibilité de la coordination et du traitement conjoint de plusieurs cellules. Pour réellement permettre de déployer ces techniques, une étude bout-à-bout du CRAN est nécessaire selon plusieurs aspects, notamment l’architecture fonctionnelle, la stratégie de coordination, l’implémentation du traitement de signal multiutilisateur et les optimisations possibles pour un fonctionnement plus efficace.Dans cette thèse, nous proposons en premier une architecture qui définit le placement des fonctions du traitement en bande de base entre les unités distribuées et le serveur central. Le but de ce design est de permettre la réalisation des fonctions multi-utilisateurs en transmettant avec la moins de débit possible sur les liens de fronthaul reliant les différentes entités. Dans un second temps, nous présentons comment il est possible de coordiner les différentes cellules servies par le C-RAN en utilisant le concept de réseaux définis par logiciels adapté pour les réseaux d’accès radio. Nous avons mis en place un prototype démontrant la faisabilité de la méthode de contrôle proposée. Finalement, nous étudions l’allocation adaptative du débit sur les liens de fronthaul transportant les symboles numériques quantifiés des utilisateurs en besoin de traitement multi-cellulaire sur la voie montante pour exploiter l’interférence entre eux. Nous proposons un modèle d’optimisation qui inclut le coût des transmissions fronthaul pour maximiser ainsi le gain obtenu par l’opérateur du réseau où la communication multiutilisateur a lieu. Nous réalisons l’optimisation pour différents modèles de coût et en utilisants deux types de données: d’abord les estimations de canal supposées parfaites et disponibles en temps réel, puis seulement les statistiques du canal. Nous montrons que la méthode d’optimisation proposée permet d’exploiter plus efficacement les liens de fronthaul dans l’architecture précedemment définie
In future mobile networks denser deployment of radio access points is planned to satisfy demand of higher throughput, but an increased number of mobile users can suffer from inter-cell interference. Fortunately, the centralization of base-band processing offered by Cloud Radio Access Network (C-RAN) architecture enables coordination and joint physical layer processing between cells. To make practical deployment of these techniques possible, we have to study C-RAN in an end-to-end view regarding several aspects: the functional architecture of a deployment, the multi-cell coordination strategy, the implementation of multi-user signal processing and possibilities for optimization to increase operational efficiency.In this thesis, first, we propose an architecture defining the placement of base-band processing functions between the distributed remote units and the central processing unit. The aim of this design is to enable multi-cell processing both on the uplink and the downlink while requiring low data rate between the involved entities. Secondly, we study how low latency coordination can be realized inside the central unit using software defined networking adapted to radio access networks. Our demonstration through a real-time prototype deployment shows the feasibility of the proposed control framework. Finally, we investigate adaptive allocation of fronthaul rate that is used for transferring quantized base-band symbols for users participating in uplink multi-cell reception in order to exploit interference between them. We propose an optimization model that includes the cost of fronthaul tranmissions and aims to maximize the gain of network operators from multi-user transmissions in C-RAN. We solve the optimization problem for different fronthaul pricing models, in a scenario where real-time and accurate channel estimates are available and in another where only channel statistics are exploited. Using our method - fitting in the architecture that we have defined - cost efficiency of fronthaul usage can be significantly improved

Les réseaux sans-fil sont de plus en plus utilisés. La popularité de ces réseaux est due au fait que ces réseaux permettent de créer, modifier et étendre facilement un réseau informatique. Les réseaux sans-fil sont également particulièrement nécessaires pour relier des équipements mobiles tels que des montres connectées, voitures connectées, drones. Les réseaux sans-fil sont également utilisés dans le secteur du transport et de la sécurité pour relier les trains avec le centre de contrôle ou les caméras avec le centre d'enregistrement. Toutefois, contrairement aux réseaux filaires, dans les réseaux sans-fil, les transmissions ne sont pas isolées dans des câbles, mais transmises en utilisant généralement des antennes omnidirectionnelles. Pour ces raisons, il est plus facile d'écouter et d'émettre sans autorisation sur ces réseaux - les rendent ainsi plus vulnérables à certains types d'attaques. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à la détection des trois différentes attaques sur les réseaux sans-fil IEEE 802.11 (Wi-Fi). Les trois attaques sont l'attaque par faux point d'accès et deux attaques de déni de service : notamment l'attaque par déauthentication et l'attaque par brouillage. Dans la littérature scientifique, les méthodes existantes proposent de détecter ces attaques de manière isolée et en analysant uniquement un ou deux indicateurs.Nous proposons une méthode utilisant des algorithmes de classification pour créer un modèle, capable de détecter les trois attaques en analysant quatre indicateurs simultanément. Le modèle peut également détecter les attaques lorsqu'elles sont réalisées de manière indépendante ou lorsqu'elles sont cumulées entre elles. Concernant les données utilisées pour créer le modèle, sur les trois types de trames qui peuvent être émis sur un réseau Wi-Fi, nous avons considéré exclusivement, les trames de gestion et plus particulièrement les trames de beacon. Les trames de beacon sont régulièrement émises même en l'absence de trafic utilisateur, ce qui rend le modèle plus efficace. Nous avons aussi considéré des variations concernant le débit du réseau (absence de trafic, trafic léger, moyen et intense) et la puissance du signal de brouillage (puissance forte, moyenne et faible). Les résultats montrent que le modèle arrive à détecter les attaques par faux point d'accès, par déauthentication, par brouillage (faible et moyenne puissance) avec grande précision et l'attaque par brouillage de forte puissance, avec une précision satisfaisante. Nous avons pu nettement augmenter la précision de détection de cette dernière variation en prenant en compte les trames de beacon d'un deuxième point d'accès éloigné du réseau. Enfin, nous avons aussi considéré le cas particulier des transmissions Wi-Fi sur la bande 5 GHz et les faux points d'accès fantômes
Wireless networks are nowadays indispensable components of telecommunication infrastructures. They offer flexibility, mobility and rapid expansion of telecommunication infrastructures. They are also particularly needed to connect mobile devices such as connected cars, watches and drones. Wireless networks are also used in the transport and security sector to connect trains and cameras to monitoring systems. However, in contrary to wired networks in which transmission are isolated in wires, in wireless networks, transmissions are emitted using omnidirectional antennas. This makes wireless networks more vulnerable to unauthorised listening, emission and some specific attacks. In this thesis, we have worked on the detection of three different types of attacks on IEEE 802.11 (Wi-Fi) networks. The three attacks are fake access points and two denial of service attacks namely, deauthentication and jamming attacks. In scientific literature, these three attacks are detected independently and using one or two indicators.We propose a method that uses classification algorithms to create a model that can detect the three attacks by analysing four indicators simultaneously. The model can detect the attacks when they are perpetuated independently and also when they are combined. Concerning data used to create the model, among the three different types of frames that can be transmitted on Wi-Fi networks, we have considered only management frames and more particularly, beacon frames. Beacon frames are sent at regular interval and even in the absence of user traffic. Therefore, basing the detection on the analysis of beacon frames leads to a more efficient detection. In this thesis, we have also considered variations in data rates (absence of user traffic, light, moderate and intense user traffic) and in jamming power (low, moderate and high jamming power). Results show that the model can detect fake access points, deauthentication and jamming attacks (low and moderate power) with high precision. The jamming attack with intense power is detected with satisfying precision. By considering the beacon frames of a farther second access point of the network, we have been able to increase detection precision in the latter case. Finally, we have considered special cases such as Wi-Fi transmissions in the 5 GHz band and the phantom fake access point attack

Cette thèse présente une contribution sur les problèmes de contrôle de réseaux d'irrigations en tenant compte des contraintes de communication grâce à une approche multicouches d’intelligence distribuée. Les analyses détaillées de chaque couche avec les résultats analytiques et les simulations seront décrites dans les différents chapitres. Ils mettent l'accent sur l'intérêt de l'approche multicouches, plus précisément sur son efficacité et sa fiabilité pour la supervision, l'optimisation multi-objectifs et le contrôle coopératif distribué sur des systèmes complexes de transport d'eau.La première couche analysé est le réseau hydraulique composé de canaux d’écoulements à surface libre, de sous-réseaux maillés de tuyaux sous pression et des structures hydrauliques (pompes vannes, ..). En intégrant les équations de Saint-Venant pour décrire l’écoulement physique des fluides en surface libre et la méthode Lattice Boltzmann pour la simulation du fluide, nous obtenons un modèle non linéaire discret pour les canaux à surface libre. Les structures hydrauliques sont généralement traitées comme des limites internes des biefs (tronçons) et modélisées par des relations entre les variables de flux et de pression.Permettant l'échange d'informations entre les éléments du système de contrôle, le réseau de communication sera considéré comme la deuxième couche. La résolution des problèmes d’hétérogénéités des systèmes et des communications (par exemple les retards de diffusion dans le réseau, la perte de paquets, la consommation d'énergie) sera étudié en introduisant une architecture de réseau hybride avec un routage dynamique basé sur les exigences de Qualité de Service (QoS) des applications de contrôle. Pour le routage dynamique dans le réseau, une composition pondérée de certaines métriques standards est proposée afin que le protocole de routage utilisant cette métrique composite converge sans boucle avec une « route » optimum. Grâce à différents scénarios de simulation, plusieurs critères de performance du réseau ont été évalués. La comparaison des résultats de simulation permet de valider l'intérêt de cette approche de composition pour le routage dynamique.Une troisième couche propose un système de contrôle réactif optimal développé pour la régulation du réseau d'irrigation dans un modèle étendue à grande échelle : Distributed Cooperative Model Predictive Control (DCMPC). Cette partie aborde la mise en œuvre de différentes stratégies de contrôle (centralisées, décentralisées et distribuées) et intègre la communication coopérative entre les contrôleurs MPC locaux afin d’améliorer les performances global es du système. La gestion de la divergence dans l'échange d'informations entre les contrôleurs est considérée comme un problème de consensus et résolue en utilisant un protocole de consensus asynchrone. Cette approche du contrôle distribué basée sur le paradigme des systèmes multi-agents, fournit une solution garantissant que tous les contrôleurs aient une vue cohérente de certaines valeurs des données nécessaires pour le calcul de décision. Un cas d’application sur un canal d'irrigation est étudié dans les simulations. La comparaison des résultats de simulations valide les avantages de l'approche du contrôle distribué coopératif par rapport aux autres stratégies de contrôle
This thesis presents control problems of irrigation network with communication constraints and a multi-layer approach to solve these problems in a distributed manner. Detailed discussions of each layer with analytical and simulation results are described throughout several chapters. They emphasize the potential interest of the multi-layer approach, more precisely its efficiency and reliability for supervision, multi-objective optimization and distributed cooperative control of complex water transport systems. Conventionally, the first layer to be considered is the hydraulic network composed of free-surface channels, hydraulic structures and mesh subnetwork of pressurized pipes. By coupling the Saint-Venant equations for describing the physics of free-surface fluid and the Lattice Boltzmann method for the fluid simulation, a discrete-time nonlinear model is obtained for channel reaches. The hydraulic structures are usually treated as internal boundaries of reaches and modeled by algebraic relationships between the flow and pressure variables. To enable the exchange of information among the control system’s components, a communication network is considered in the second layer. Solving challenging problems of heterogeneous devices and communication issues (e.g., network delay, packet loss, energy consumption) is investigated in this thesis by introducing a hybrid network architecture and a dynamic routing design based on Quality of Service (QoS) requirements of control applications. For network routing, a weighted composition of some standard metrics is proposed so that the routing protocol using the composite metric achieves convergence, loop-freeness and path-optimality properties. Through extensive simulation scenarios, different network performance criteria are evaluated. The comparison of simulation results can validate the interest of this composition approach for dynamic routing. Finally, the third layer introduces an optimal reactive control system developed for the regulatory control of large-scale irrigation network under a Distributed Cooperative Model Predictive Control (DCMPC) framework. This part discusses the implementation of different control strategies (e.g., centralized, decentralized, and distributed strategies) and how the cooperative communication among local MPC controllers can be included to improve the performance of the overall system. Managing divergent (or outdated) information exchange among controllers is considered in this thesis as a consensus problem and solved by an asynchronous consensus protocol. This approach based on the multi-agent system paradigm to distributed control requires each controller to agree with its neighbors on some data values needed during action computation. For simulations, a particular benchmark of an irrigation channel is considered. The comparison of simulation results validate the benefits of the distributed cooperative control approach over other control strategies

L'UWB (Ultra Wide Band) consiste à transmettre des signaux entre 3. 1 et 10. 6 GHz avec une puissance limitée à -41. 3 dBm/MHz. Pour les communications hauts débits (100 à 500 Mbit/s) et courtes portées (1 à 10 m), les solutions de l'état de l'art reposent sur des traitements numériques complexes. Mitsubishi ITE propose une solution alternative multi-bandes (MB) impulsionnelle basée sur un récepteur non-cohérent. La démodulation OOK est effectuée par une détection d'énergie originale avec un seuillage adapté dynamiquement suivant les conditions de propagation. La parallélisation complète de ce système MB-OOK permet à la fois d'éviter les interférences inter-symboles et de récupérer la quasi totalité de l'énergie disponible. En outre, l'approche impulsionnelle limite les évanouissements du signal sur canal multi-trajets. La comparaison des systèmes MB-OOK et MB-OFDM démontre la pertinence de la solution proposée pour des applications très hauts débits, courte portée et faible consommation
The UWB (Ultra Wide Band) consists in transmitting signal between 3. 1 and 10. 6 GHz with a power limited to –41. 3 dBm/MHz. For high data rate (100 to 500 Mbit/s) and short range (1 to 10 m) applications, the state of the art solutions are based on complex digital processing. Mitsubishi ITE proposes an alternative multiband (MB) impulse radio solution based on a non-coherent receiver. The OOK demodulation is done by an original energy detection with a threshold which is adapted dynamically according to propagation conditions. The complete parallelization of this MB-OOK solution allows the system to both avoid inter-symbol interference and recover virtually all available energy. Furthermore the impulsive approach limits multipath channel fading. The comparison of MB-OOK and MB-OFDM systems demonstrates the pertinence of the proposed solution for high data rates and short range applications with low power consumption

Les impressionnantes avancées techniques et technologiques dans les deux domaines des semiconducteurs et de l'ingénieurie logicielle ont permis aux Système sur puces (System-on-Chip "SoC") d'intégrer des applications complexes et interdépendantes. Ces progrès vont de pair avec la complexité accrue des systèmes et de leur hétérogénéité. Ainsi, les concepteurs ont été forcé à réévaluer leurs méthodes de conception et d'élever le niveau d'abstraction au niveau système en ciblant la conception de l'ensemble du SoC plutôt que des composants individuels. L'objectif de ce travail de thèse est de fournir aux concepteurs systèmes les moyens nécessaires (au niveau méthodologique et au niveau outils) pour estimer les performances du système et évaluer rapidement les décisions de conception, idéalement trés tôt dans le flot de conception. Notre contribution portera sur deux aspects principaux: (1) L'aspect conceptuel: où nous avons défini (en utilisant les concepts de métamodélisation UML) des concepts de modélisation permettant d'étudier l'effet de la gestion et du partage des ressources sur les performances globales du système (les "noeuds virtuels") . En outre, nous avons introduit le concept de "Patron de communication" pour la modélisation de l'interaction entre les éléments d'architecture afin d'assurer l'orthogonalisation des concepts de l'exécution et de la communication. (2)L'aspect simulation: Un simulateur en SystemC a été développé pour simuler les modèles UML proposés. La simulation est faite à haut niveau d'abstraction et elle est plus rapide que l'exécution en temps réel. L'approche proposée a été appliquée pour la modélisation de la couche physique du protocole de télécommunications mobile de 4ème génération (LTE, Long Term Evolution) sur un DSP muli-core produit par Freescale. Les résultats ont été validés en les comparant avec l'implémentation réelle. Thèmes clés: Modélisation et conception au niveau système, UML pour les systèmes embarqués, la gestion et le partage des ressources, la modélisation de la communication, l'estimation des performances, les systèmes de télécommunication

Les impressionnantes avancées dans les deux domaines des semiconducteurs et de l’ingénieurie logicielle ont permis aux Système surpuces (System-on-Chip “SoC“) d’intégrer des applications complexes et interdépendantes. Ces progrès vont de pair avec la complexité accrue des systèmes et de leur hétérogénéité. Ainsi, les concepteurs ont été forcé à réévaluer leurs méthodes de conception et d’élever le niveau d’abstraction au niveau système en ciblant la conception de l’ensemble du SoC plutôt que des composants individuels. L’objectif de ce travail de thèse est de fournir aux concepteurs systèmes les moyens nécessaires (au niveau méthodologique et au niveau outils) pour estimer les performances du système et évaluer rapidement les décisions de conception, idéalement très tôt dans le flot de conception. Notre contribution portera sur deux aspects principaux: (1)L’aspect conceptuel: où nous avons défini (en utilisant UML) des concepts de modélisation permettant d’étudier l’effet de la gestion et du partage des ressources sur les performances globales du système (les “noeuds virtuels”). En outre, nous avons introduit le concept de ”Patron de communication” pour la modélisation de l’interaction entre les éléments d’architecture afin d’assurer l’orthogonalisation des concepts de l’exécution et de la communication. (2)L’aspect simulation: Un simulateur en SystemC a été développé pour simuler les modèles UML proposés. L’approche proposée a été appliquée pour la modélisation de la couche physique du protocle LTE sur un DSP muli-core produit par Freescale. La comparaison des résultats de la modélisation avec l'implémentation a prouvé l'efficacité de notre approche
The impressive advances in both fields of semiconductors and software engineering enabled modern System-on-Chip “SoC“ to hostcomplex and interdependent applications. These advances are coupled with higher systems complexity and heterogeneity. Thus, forcing designers to re-evaluate their design methodologies and to raise the level of abstraction to the system level targeting the co-design of the entire SoC rather than just individual components. The objective of this Thesis work is to provide the system designer with means (on the methodology and tools levels) to estimate system’s performances and evaluate rapidly and very early the design decisions in the SoC design flow. Our work provides contributions in two main aspects: (1)On the Conceptual Level, we defined (using the UML meta-modeling concepts) modeling concepts to estimate shared resources impact on system’s overall performances, by introducing the “virtual node” concept for scheduling and shared resources access control. Furthermore, we introduced the ”Communication Pattern” concept for modeling the interaction between architecture elements to ensure the orthogonalization of computation and communication concerns. (2)On the Simulation Level: A SystemC simulator was written to simulate the UML models. Simulation is done at a high level of abstraction and runs faster than real time execution. The usability and capabilities of our approach are shown with an industrial use case. We modeled a Freescale multi-core DSP platform for LTE base stations (LTE stands for Long Term Evolution is the 4G standard for cellular networks). The comparison of modeling results with implementation proved the accuracy of our approach

Cette thèse a pour objectif de proposer des améliorations pour le standard de l’Internet des Objets (IoT) LoRa selon deux axes : 1) la modification du récepteur classique pour améliorer les performances de démodulation en présence d’un canal multi-trajets et 2) proposer une sécurisation de la couche physique pour renforcer la confidentialité des transmissions. Pour le premier axe, une étude de l’impact des canaux multi-trajets est proposée et débouche sur le calcul de l’expression analytique du taux d’erreur symbole LoRa. Fort de cette étude, le récepteur améliore LoRa RAKE exploitant de façon constructive l’énergie des trajets est conçu et évalué pour le scénario réaliste d’un canal multi-trajets à répliques proches du trajet direct avec prise en compte de la synchronisation. Pour le second axe, une étude de l’impact des brouilleurs classiques Band et Tone Jamming est réalisée et montre les performances sous-optimales de ces brouilleurs. Ainsi, un schéma d’auto-brouillage de la forme d’onde LoRa est proposé, réduisant fortement les capacités de démodulation des intercepteurs, renforçant ainsi le niveau de confidentialité de la transmission. Le Peak-to-Average Power Ratio (PAPR) généré par ce schéma est étudié et une méthode de réduction de ce dernier est proposée. Enfin, des expérimentations sur des matériels de type Software Defined Radio (SDR) sont menées et démontrent la viabilité du schéma d’auto-brouillage
This thesis aims to propose enhancements for the LoRa Internet of Things (IoT) standard in order to 1) improve thedemodulation performances in the presence of multi-path channels and 2) develop security mechanisms at the physical layer to strengthen the secrecy of communications.For the first line of contribution, a study of the impact of multi-path channels is conducted and a closed-form expression of the symbol error rate is derived. Capitalizing on this study, the enhanced LoRa RAKE receiver leveraging constructively the paths energy is proposed, for the realistic scenario of channel replicashaving delays close to the main path while taking into account synchronization. For the second line of contribution, the impact of traditional Band and Tone jammers on the LoRa demodulation is investigated and highlights the sub-optimal performances of such jammers. Then, a waveform self-jamming scheme is proposed, considerably reducing demodulation capabilities of interceptors thus further enhancing the secrecy of communications. The induced Peak-to-Average Power Ratio (PAPR) by the scheme is analyzed and a mitigation technique is proposed. Finally, experiments on Software Defined Radio (SDR) equipment are achieved and demonstrate the sustainability of this self-jamming scheme

Dans ce travail nous nous intéressons à la modélisation des couches MAC et PHY dans le cadre des réseaux sans fil à faible, portée. Il présente les techniques de modélisation utilisées pour l'intégration des couches MAC-PHYs (Medium Access Control and Physical layer) de type IR-UWB (Impulse Radio Ultra Wideband) d'une part, et des nouvelles techniques de transmission à 60GHz incluant le beamforming d'autre part, dans le simulateur GloMoSim/QualNet. La modélisation de IR-UWB est basée sur la prise en compte directe des collisions d'impulsions et de l'interférence multi-utilisateur au niveau de la couche PHY par l'introduction du concept de séquences de réception et la notion d'orthogonalité en réception. L'architecture de modélisation proposée est basée sur l'utilisation d'une matrice d'interférence, elle a été développée en deux étapes : une première modélisation basée sur des trains d'impulsions uniformément espacées et une deuxième modélisation plus complète prenant en compte l'utilisation des séquences de sauts aléatoires également appelés séquences de time hopping. L'évaluation de performances de cette partie est basée sur une application typique des réseaux de capteurs dans le cadre d'une application de détection d'intrusion sur une surface protégée. La modélisation à 60 GHz à pour but la prise en compte des nouvelles techniques d'amélioration du débit, notamment l'agrégation et le beamforming. La prise en compte du beamforming est basée sur la définition, des diagrammes de rayonnement des antennes ainsi que de l'interface MAC-PHY/Antenne. La modélisation des deux protocoles de beamforming définis dans le standard 802. 15. 3c est également effectuée. L'évaluation de performances de cette partie est basée sur un système de distribution de contenu multimédia
In this work, we focus on physical and medium access control layer modeling and simulation for short range wireless communication. In particular, the modeling of the Impulse Radio Ultra Wide Band technique for wireless sensor networks and the high data rate communication modeling which uses millimeter wave and beamforming. The first part deals with the modeling of Impulse Radio Ultra Wide Band. The proposed model takes into account the pulse collision induced by multiple concurrent transmissions at the physical layer which is also called multi user interference. This aspect is accurately introduced thanks to the concept of reception time hopping sequences of concurrent reception and their orthogonality. The simulation architecture is built using two models: the first model is based on a uniformly distributed pulse train and the second model, more complete, takes into account variable time hopping sequences. The performance evaluation of this part is based on a typical wireless sensor networks application, in which sensor nodes are scattered on a particular area to detect and report intrusion events to a base station. The second part deals with the modeling of high data rate communication using millimeter wave. The targeted goal of millimeter wave transmission is to increase the data rate using some novel techniques: beamforming and data aggregation. Beamforming is modeled on the so-called codebook beamforming defined as the new beamforming technique for high data rate wireless communication standards. A methodology is developed to take into account the radiation pattern defined by the codebook indexes. For each index the gain of the directional antenna is computed for each direction. This is used in the simulation model physical layer to determine the directional antenna gain in a particular direction during the propagation stage. The defined protocols for sector level and beam level training defined in the 802. 15. 3c draft are also modeled. The performance evaluation of this part is based on a multimedia distribution system

Le thème général du sujet tourne autour de l'optimisation inter-couche des réseaux de capteurs basés sur la technologie ultra large bande ULB (UWB, Ultra Wide Band) moyennant des solutions protocolaires permettant d'un côté de répondre au besoin de qualité de service QdS à critères multiples dans les réseaux de capteurs sans fil et d'autre côté d'assurer le partage et l'allocation efficace les ressources disponibles (spectrale et temporelle) ainsi que l'optimisation de la consommation d'énergie dans des tels réseaux. Le domaine d'application cible choisi dans le présent travail est les systèmes de suivi des patients au sein d'un réseau de capteurs déployé en hôpital intelligent (WHSN, Large-scale Wireless Hospital Sensor Network). Dans ce contexte, nous avons proposé le modèle UWBCAS pour assurer le partage des ressources spectrales entre les PANs. Puis, nous avons conçu et implémenté un protocole MAC multi-canal multi-créneau de temps avec support de qualité de service, PMCMTP, pour assurer une allocation conjointe des canaux de fréquence et des créneaux de temps au sein de chaque réseau PAN. Enfin nous avons proposé l'algorithme JSAR qui traite à la fois les problèmes d'ordonnancement des cycles d'activités des membres du réseau dans le but d'optimiser la consommation d'énergie, d'allocation efficace des canaux de fréquence et des créneaux de temps afin d'améliorer le taux d'utilisation des ressources et les performances du réseau et de routage avec support de QdS à critères multiples afin de répondre aux besoins des applications supportées
The general context of the present memory is about the cross-layer optimization of wireless sensors networks based on ultra wide band technology UWB. The proposed solutions ensure the share and the efficient allocation of spectral and temporal resources, the optimization of the energy consumption and the support of multi-constraints quality of services QoS. The most challenging issue is providing a tradeoff between the resource efficiency and the multiconstrained QoS support. For this purpose, we proposed a new Wireless Hospital Sensor Network (WHSN) three-tiered architecture in order to support large-scale deployment and to improve the network performance. Then we designed a channel allocation scheme (UWBCAS,)and a prioritized multi-channel multi-time slot MAC protocol (PMCMTP) to enhance network performance and maximize the resource utilization. Finally, we proposed a joint duty cycle scheduling, resource allocation and multi-constrained QoS routing algorithm (JSAR) which simultaneously combines, a duty cycle scheduling scheme for energy saving, a resource allocation scheme for efficient use of frequency channels and time slots, and an heuristic for multi-constrained routing protocol

Le thème général du sujet tourne autour de l'optimisation inter-couche des réseaux de capteurs basés sur la technologie ultra large bande ULB (UWB, Ultra Wide Band) moyennant des solutions protocolaires permettant d'un côté de répondre au besoin de qualité de service QdS à critères multiples dans les réseaux de capteurs sans fil et d'autre côté d'assurer le partage et l'allocation efficace les ressources disponibles (spectrale et temporelle) ainsi que l'optimisation de la consommation d'énergie dans des tels réseaux. Le domaine d'application cible choisi dans le présent travail est les systèmes de suivi des patients au sein d'un réseau de capteurs déployé en hôpital intelligent (WHSN, Large-scale Wireless Hospital Sensor Network). Dans ce contexte, nous avons proposé le modèle UWBCAS pour assurer le partage des ressources spectrales entre les PANs. Puis, nous avons conçu et implémenté un protocole MAC multi-canal multi-créneau de temps avec support de qualité de service, PMCMTP, pour assurer une allocation conjointe des canaux de fréquence et des créneaux de temps au sein de chaque réseau PAN. Enfin nous avons proposé l'algorithme JSAR qui traite à la fois les problèmes d'ordonnancement des cycles d'activités des membres du réseau dans le but d'optimiser la consommation d'énergie, d'allocation efficace des canaux de fréquence et des créneaux de temps afin d'améliorer le taux d'utilisation des ressources et les performances du réseau et de routage avec support de QdS à critères multiples afin de répondre aux besoins des applications supportées
The general context of the present memory is about the cross-layer optimization of wireless sensors networks based on ultra wide band technology UWB. The proposed solutions ensure the share and the efficient allocation of spectral and temporal resources, the optimization of the energy consumption and the support of multi-constraints quality of services QoS. The most challenging issue is providing a tradeoff between the resource efficiency and the multiconstrained QoS support. For this purpose, we proposed a new Wireless Hospital Sensor Network (WHSN) three-tiered architecture in order to support large-scale deployment and to improve the network performance. Then we designed a channel allocation scheme (UWBCAS,)and a prioritized multi-channel multi-time slot MAC protocol (PMCMTP) to enhance network performance and maximize the resource utilization. Finally, we proposed a joint duty cycle scheduling, resource allocation and multi-constrained QoS routing algorithm (JSAR) which simultaneously combines, a duty cycle scheduling scheme for energy saving, a resource allocation scheme for efficient use of frequency channels and time slots, and an heuristic for multi-constrained routing protocol