Academic literature on the topic 'Systèmes de télécommunications – Systèmes de communication sans fil'

The progress of wireless communication technologies allows the implementation of high rate applications. Users want to use their devices, equipped with a wireless interface, to watch videos and capture images and video clips using their digital cameras. Indeed, these high rate applications can quickly consume the available radio bandwidth. In this context, classical mobile networks provide a throughput which is expensive in terms of costs and is not, in most cases, sufficient to serve a large number of users. The purpose of this thesis is to define a mobile network that provides a high data rate at a low cost. In particular, it must allow a large number of users to exchange high data amounts with application servers without decreasing the quality of service. This contribution is constituted of three parts. In the first one, we propose an architecture which is able to provide high data rates at low costs. This architecture is based on interconnected wireless networks and discontinuous coverage. In the second part, the effectiveness of this architecture is presented, which ensures an efficient data delivery in the down-link and the up-link. In the third part, the challenges posed by a large scale deployment of the considered network are finally described together with the solutions found for the architecture<br>Dans le domaine des réseaux mobiles, les progrès en matière de technologie de communication sans fil permettent d'envisager la mise en oeuvre d'applications réclamant des débits importants. Le plus souvent, les utilisateurs sont maintenant équipés de terminaux munis d'interface de communication sans fil et de fonctions de captures numériques (comme un appareil photo par exemple), avec lesquels ils souhaitent pouvoir regarder des films, ou bien encore capturer et stocker des photos et des séquences vidéo. De telles applications peuvent rapidement consommer la bande passante disponible dans l'infrastructure de communication. Dans ce contexte, les débits fournis par les réseaux mobiles actuels, en plus d'être d'un coût élevé, ne sont pas, le plus souvent, suffisants pour servir un grand nombre d'utilisateurs. L'objectif de cette thèse est de proposer et d'évaluer une architecture de réseau mobile offrant un haut débit, et ce pour un faible coût de déploiement. Cette architecture doit permettre à une densité élevée d'utilisateurs d'échanger des quantités importantes de données avec des serveurs applicatifs, et ce sans dégrader la qualité de service. Notre contribution repose sur trois parties. Dans un premier temps, nous proposons une architecture en mesure de fournir des transferts haut débit, pour des faibles coûts de déploiement. Cette architecture s'appuie sur une interconnexion de cellules radio de tailles réduites et n'offrant pas une couverture continue. On parle alors de réseau à couverture discontinue. Dans un deuxième temps, nous validons le fonctionnement de cette architecture pour les flux descendants et montants. Dans un troisième temps, nous décrivons les problèmes posés par un déploiement grande échelle du réseau proposé, et nous présentons des solutions adaptées

Les communications en milieux urbains et intérieurs sont altérées par les trajets multiples à l'origine d'évanouissements de puissance du signal au niveau du récepteur. La diversité d'antennes constitue un moyen efficace pour améliorer le lien radio dans ces environnements. Nous avons donc travaillé sur différents systèmes d'antennes compactes présentant de la diversité. Afin de comparer leurs performances, nous avons développé une méthodologie d'évaluation théorique de la diversité en introduisant de nouvelles notions comme le gain de diversité référencé. Cette méthodologie permet de choisir le système d'antennes le plus adapté pour une application donnée. Nos travaux portent également sur la mise au point d'un banc de test permettant de quantifier l'amélioration du lien radio en termes de TEB apportée par un système à diversité d'antennes. Cette méthode d'évaluation expérimentale se différencie de l'état de l'art par l'utilisation de signaux modulés correspondant à des standards<br>Ln urban or indoor environment, communications are altered by multiple reflections leading to multipath fading on RF signal. Antenna diversity provides an efficient me ans to improve the radio link in these environments. We worked on different compact diversity antennas structures. To compare their performance, we have developed a theoretical methodology for diversity evaluation by introducing new concepts like the referenced diversity gain. This methodology allows choosing an optimized antenna system for a given application. Ln addition to our study on theoretical tools, we developed a test bench in order to quantify the radio link improvement bring by an antenn versity system in terms of BER. Our experimental method for diversity gain evaluation involves a testbench using realistic modulated RF signaIs. It differs from experimental methods proposed in recent previous works. Finally, experimental procedure and first measurement results are detailed in this document

Avec l'essor des services multimédia, garantir une réelle qualité de service est devenu une des grandes priorités de la nouvelle génération de réseaux sans fil. Cela implique que les algorithmes d'allocation de ressources soient capables d'assurer à la fois une équité élevée entre utilisateurs, une différenciation de service efficace et la maximisation du débit global du système. Nos travaux se sont focalisés sur la proposition d’algorithmes plus efficaces adaptés à une couche physique utilisant la modulation OFDM. En effet, dans les réseaux sans fil, en raison du phénomène d'affaiblissement multi-trajets, les utilisateurs ne peuvent pas tous bénéficier d'une même capacité de transmission/réception même s'ils occupent la même position et utilisent la même fréquence à un instant donné. Le principe de nos algorithmes est d'exploiter plusieurs fréquences de manière opportuniste afin de les allouer à l'utilisateur qui en tirera à un instant donné le meilleur profit. Les trois ordonnanceurs qui ont été développés dans cette thèse tiennent compte à la fois de paramètres issus de la couche physique comme les débits possibles associés à chaque couple utilisateur/fréquence mais aussi des contraintes applicatives telles que le taux de perte de paquets, le taux d'erreur par bit, le retard maximum admissible. Grâce à un système de priorités dynamiques entre les différents utilisateurs qui tire avantage de la diversité temporelle, fréquentielle et multi-utilisateurs, la capacité du réseau est ainsi maximisée tout en assurant un haut niveau de qualité de service égal pour tous, ce qui permet d'assurer la gestion efficace des flux multimédia dans les réseaux sans fil actuels et futurs.

La tendance actuelle dans les réseaux de communication sans fils (EDGE/EGPRS, WLAN, AdHoc. . . ) est focalisée sur l'étude des mécanismes d'interaction inter-couches. Le travail effectué dans cette thèse porte sur l'étude des mécanismes d'interaction entre la couche transport et la couche liaison et leurs applications pour contrôler les paramètres de transmission (liés au contrôle de congestion et de flux). Après une description détaillée des fonctionnalités de base de SCTP et de ses extensions mobiles, nous présentons une analyse de performances de SCTP avec multistreaming supportant une application interactive de type HTTP1. 0 dans un environnement EDGE. Comparé au TCP, SCTP avec multistreaming améliore la qualité de service offert en évitant le problème de HOL blocking. La deuxième contribution porte sur l'amélioration de performances de handover data intra et inter réseaux d'accès. Nous proposons un nouveau chunk de contrôle SCTP, le QoS_Measurement_Chunk, qui remonte les mesures de qualité sur le lien radio, effectuées par le mobile, aux entités réseaux (SGSN et GGSN). Cette procédure, basée sur le multihoming associé à la mobilité a montré une amélioration de performances de la couche transport, comparée au SCTP standard, particulièrement pour la résolution des problèmes de dégradation de qualité en situation de handover data (EDGE/EDGE, EDGE/WLAN). Elle consiste principalement en une adaptation du flux de transmission sur la couche transport au flux de transmission au niveau liaison. C'est dans cette optique que se situe notre troisième contribution, consistant ainsi en une modélisation inter-couches (transport/liaison)<br>Current tendency in wireless communication networks (EDGE/EGPRS, WLAN, AdHoc…) is focused on the study of cross-layer interaction mechanisms. This thesis concerns the study of interaction mechanisms between transport and link layers, and their applications to transmission control parameters (as congestion and flow control parameters). After a detailed description of the basic SCTP functionalities and its additional extensions defined to adapt SCTP to wireless contexts, we investigate the influence of multi streaming when used to transport web pages in HTTP 1. 0 transactions over SCTP in EDGE environment. SCTP does not suffer from the head of line blocking issue inherent to TCP due to its multistreaming functionality. The results show that SCTP performs better than TCP when several streams are activated at SCTP level. The second contribution relates to intra and inter radio access technologies data handover performance improvement. We propose a new SCTP control chunk, QoS_Measurement_Chunk. It allows the transmission of radio QoS measurements from the mobile to its SCTP peer. These information can be used by the SCTP layer to adapt the transmission rate to current radio transmission conditions (particularly useful in handover/reselection situation). The combined use of Qos_Measurement_Chunk with multihoming feature provide a data handover (EDGE/EDGE, EDGE/WLAN) with performance improvement. The obtained simulation results are compared to the standard SCTP presenting so better performance in terms of data throughput over the access network. The third contribution of this thesis is on cross-layer modeling (transport : SCTP/link Layer EDGE)

Pendant la dernière décennie, le nombre des ordinateurs portables, assistants personnel numérique et autres terminaux mobiles a massivement augmenté. Cela a conduit à une énorme demande de communications sans fil pour offrir la mobilité dans différents endroits tels que les bureaux de travail, les gares ferroviaires ou les aéroports. A ce jour, cette mobilité est principalement offerte par les communications radiofréquences tel que le WiFi, ayant un débit maximal de 300 Mbit/s. Cependant, des nouvelles applications telles que le transfert des vidéos HD non-compressées ou le sauvegarde des disques durs à distance nécessitent une bande passante plus importante (&gt; 2 Gbit/s). Ce débit peut être transmis en utilisant les communications optiques sans fil. Dans cette thèse, une nouvelle architecture de transmissions optiques sans fil est proposée et étudiée selon le critère GROWTH (GReen Optical Wireless InTo Home network). Cette architecture est basée sur la distribution des pico-cellules optiques en espace libre dans les différentes pièces de la maison par l¿intermédiaire d¿une interconnexion fibrée offrant un débit dépassant le Gbit/s. Ce travail est divisé en quatre parties : le dimensionnement du système et la sélection des technologies optoélectroniques associées, la simulation su canal optique hybride (fibre optique + espace libre) en utilisant les logiciel VPI Transmission Maker et Matlab, le choix de la longueur d¿onde et finalement, les mesures expérimentales pour valider la performance du système<br>Over the last ten years, the number of laptop computers, personal digital assistants (PDAs) and other mobile terminals has massively increased. This evolution has led to a huge demand of wireless communications, in the purpose of avoiding wires and connectors to supply mobility in various places such as offices, homes, rail stations or airports. To date, this mobility is mainly offered by radiofrequency (RF) communications using Wi-Fi channels, with a maximum bitrate of 300 Mbps. However, new indoor applications such as non-compressed high-definition (HD) video transfer or remote hard-disk backup require much higher bandwidths (&gt; 2Gbps). Such a bitrate can be transmitted using an optical wireless communications OWC system. In this thesis, a new architecture of OWC has been proposed and studied according to the GROWTH criteria (GReen Optical Wireless InTo Home network). This architecture is based on distributed free-space optical pico-cells in each room of the home interconnected by optical fibers and offering bitrates that exceed 1 Gbps. The work is divided into four parts: dimensioning of the systems and the selection of associated opto-electronics technologies, simulation of the hybrid optical channel (fiber optics + free-space) using the VPI Transmission Maker and Matlab softwares, choice of the wavelength and finally the experimental measurements to validate the performance of the system

Les utilisateurs de services multimédia veulent aujourd'hui effectuer l'évaluation de la qualité de service. Pour ce faire, ils ont besoin de procédures et d’outils de mesure appropriés. Malheureusement, la qualité de service et les produits de gestion de la qualité de service disponibles actuellement sur le marché, ne correspondent pas à leurs attentes. L’objectif de notre recherche vise à combler cette lacune. En partant du principe qu'il est possible de trouver un procédé d'évaluation de la qualité de service simple et commun à tous les utilisateurs, que ce processus d'évaluation peut par ailleurs être automatisé, cette thèse propose un nouveau cadre d'évaluation de la qualité de services, adapté aux intérêts et aux besoins des utilisateurs, orienté vers des applications dans des réseaux indépendants, ouverts et extensibles. Notre approche porte sur :1. Une procédure d'évaluation de la qualité de service en 5 étapes conforme à la norme ISO 9000. Le but de cette procédure est d'identifier les paramètres de la qualité qui influencent significativement la perception de la qualité de service par l’utilisateur final. Dans une première étape, tous les paramètres de qualité sont identifiés et exprimés en terme de normes ou de caractéristiques internationales [identification]. Ceux qui sont essentiels pour la perception de la qualité par l'utilisateur sont classés [classification]. Parmi eux, on retient ce qui sont mesurables [sélection] et pour lesquels on peut déterminer des valeurs de seuils [quantification] qui seront utilisées comme limites auxquelles seront comparées [évaluation] les valeurs obtenues lors des différentes mesures. 2. Une architecture d’outils d'évaluation de la qualité de service. Pour être réussie et pour fournir des résultats utilisables, l'évaluation de la qualité de service doit être automatisée. Nous proposons donc une architecture appropriée faisant participer des utilisateurs, des méthodes d'évaluation ainsi que les applications et les services à l'essai. L'utilisation des agents intelligents permet d’automatiser l'évaluation de la qualité de service pour des applications et des services. L'architecture présentée inclut les modules d'agents et les modèles simples de communication et de coordination pour des agents d'évaluation de la qualité de service. 3. Une plate-forme d’expérimentation de l’architecture d'évaluation de la qualité de service. Une infrastructure d'évaluation de la qualité de service est nécessaire pour établir un environnement de confiance dans lequel les utilisateurs peuvent faire l'évaluation de la qualité de service. Sa première conception inclut des tests sur des services comme le web, le mail et le streaming vidéo comme infrastructure préalable à la qualité normalisée et authentifiée par les opérateurs de télécommunications<br>The users of multi-media services today want to be able to evaluate quality of service. In order to do so, they need procedures and suitable measurement tools. Unfortunately, the quality of service and the products for managing quality of service currently available on the market do not correspond to their needs and expectations. The objective of our research is to fill this gap based on the principle that it is possible to find a simple process of evaluation of the quality of service which would be usable by all users, and which could be automatic. This thesis proposes a new framework for quality of service evaluation, adapted to the users’ interests and needs, and intended for applications in independent, open and expandable networks. Our approach relates to: 1. A procedure of evaluation of the quality of service in 5 stages conforms to the standard ISO 9000. The goal of this procedure is to identify the parameters of quality which significantly influence the perception of the quality of service by the end-user. In a first stage, all the parameters of quality are identified and expressed in term of standards or international characteristics [identification]. Those which are essential for the perception of quality by the user are classified [rating]. Among them, one retains those which are measurable [selection] and for which we can determine threshold values [quantification] which will be used to compare [evaluation] with the values obtained during various measurements. 2. An architecture of a tool for the quality of service evaluation. Quality of Service evaluation has to be automatic to be successful and to provide usable results. An appropriate architecture involving end users, evaluation methods, and the applications and services under test is designed. The usage of intelligent agents is proposed to do automatic Quality of Service evaluation for applications and services. The architecture introduced includes single agent building blocks and communication and co-ordination models for Quality of Service evaluation agents. 3. An experimentation platform for testing the architecture of quality of service evaluation. A Quality of Service evaluation infrastructure is needed to establish a trusted environment in which end users can do Quality of Service evaluation. Its first design includes tests on services like Web access, email and video streaming as the preliminary infrastructure to the standardised and authenticated quality proposed by the operators in telecommunications. This thesis is about Quality of Service evaluation and it addresses issues of quality of multimedia applications and distributed services. It fulfils end user requirements

Dans ce travail, on s’intéresse au problème des interférences générées dans un réseau de femtocells coopérants au niveau des données de contrôle et non pas au niveau de données utiles. On propose des schémas pratiques pour résoudre ce problème. Dans une première phase, les schémas proposés sont basés sur des techniques de précodage existantes comme le maximum ratio transmission et le zero forcing. Dans un second lieu, la technique d’alignement d’interférences est exploitée. On propose au début des techniques de groupement pour les environnements très chargés où l’alignement n’est pas faisable sur tous les liens. La réduction de complexité de ces techniques de groupement est visée dans une deuxième étape. On aborde dans une troisième partie, le problème de sous optimalité de l’alignement des interférences dans certaines régions de rapport signal sur bruit du système. On conçoit un algorithme distribué qui assure un ensemble de rapports signal sur bruit plus interférence (SINRs) cibles au niveau des différents liens du système. Cet algorithme est amélioré à travers trois schémas de coordination qui optimisent les choix des SINRs cibles utilisés<br>In this work we address the interference problem generated in a network of femtocells cooperating at channel state information level and not at user data level. In a first part, we investigate some cooperation strategies based on conventional MIMO pre-coding techniques such as maximum ratio transmission and zero forcing. These strategies are designed for some particular deployments especially those where operators aim at offering some fair QoS for their subscribers. In a second part, we exploit the interference alignment (IA) technique to manage the interference issues. We propose in a first step three joint clustering and scheduling schemes for overloaded femtocell networks where IA is not feasible on all the links. The complexity of these clustering schemes is reduced in a second phase. Then, we design a distributed algorithm for the constant MIMO IC that aims at ensuring a set of signal to interference plus noise ratios (SINRs) at the different streams of all the links in the network. The motivation behind this algorithm is that IA is not always the best strategy depending on system signal to noise ratio. Finally, we tackle the issue of the choice of the target SINRs. We propose three network coordination algorithms aiming at optimizing the used target SINRs to run the already proposed distributed algorithm

Ce travail de thèse a été effectué dans le but d'étudier la possibilité d'intégrer des fonctionnalités du système d'émission/réception d'un modem sans fil : mélangeur et oscillateur contrôlé en tension, sur la technologie 0,8 µm BiCMOS SiGe de AMS. Le premier chapitre présente les standards des réseaux sans fil et résume les fréquences, les techniques d'accès et les modulations utilisés par ces standards. Le deuxième chapitre est consacré à une introduction aux systèmes d'émission/réception. Le troisième chapitre présente un bref historique du développement des technologies intégrées pour les systèmes de communication sans fil. Le quatrième chapitre est consacré à la modélisation d'inductances intégrées. Le cinquième chapitre présente la conception et la caractérisation d'un oscillateur contrôlé en tension (OCT) applicable aux systèmes d'émission/réception pour les réseaux sans fil. Le sixième chapitre est consacré à la conception et la caractérisation d'un mélangeur " downconverter ".<br>The aim of this work of thesis was to study the possibility to integrate some functionalities of the emission/reception systems for wireless modems : mixer and voltage controlled oscillator, using 0,8 µm BiCMOS SiGe technology of AMS. The first chapter presents some standards for the wireless local area networks and summarizes the frequencies, the access techniques and the modulations used by these standards. The second chapter is dedicated to an introduction to the emission/reception systems. The third chapter presents a little history of the integrated technologies for the wireless communication systems development. The fourth chapter is dedicated to the integrated inductances modelling. The fifth chapter presents the design and the characterization of an voltage controlled oscillator (VCO) applicable to the emission/reception systems for wireless networks. The sixth chapter is dedicated to the design and the characterization of a mixer " downconverter "

La radio cognitive est proposée comme une solution prometteuse pour la prochaine génération de réseaux de communication sans fil. Les utilisateurs de radio cognitive sont tenus d'effectuer des sauts entre les différents canaux sans fil non utilisés. Cependant il devra interrompre ses communications lorsqu'un utilisation licencié souhaitera utiliser ce canal. Les sauts de fréquences peuvent provoquer des interruptions de transmission conduisant à la dégradation des services. Nous étudions et développons des stratégies efficaces de gestion de spectre qui veillent aux divers besoins des services utilisant la radio cognitive. Tout d'abord, nous proposons un nouvel algorithme de transfert de spectre ainsi que de nouvelles stratégies de sélection de spectre afin de respecter les impératifs de délai. Nous estimons notamment le retard des paquets d'arrivée basé sur les paquets précédents dans la file d'attente en les comparant à un délai maximal limite. Ensuite, nous utilisons ces retards pour estimer un seuil de guidant les sauts de fréquence et les décisions de sélection. Puis, nous mettons l'accent sur les garanties de débit en examinant les intéractions autre les sauts de fréquences et le partage de spectre. Ces résultats nous donnent des indications et des lignes directrices afin de concevoir des heuristiques de partage de spectre prenant en compte les stratégies de sélection de canaux et les sauts de fréquences. Enfin, nous développons une heuristique pour le partage de spectre basé sur de nouveaux algorithmes du partage statique et dynamique du spectre. Ils sont basés essentiellement sur une approche de compensation de débit et de Best Fit Algorithms<br>Cognitive radio is proposed as a promising solution for the next generation of wireless communication networks. Cognitive radio users are required to perform spectrum handoff from a wireless channel to another in order to cope with the dynamic spectrum environment imposed by licensed users. Spectrum handoff can cause transmission interruptions leading to the degradation of services. We study and develop efficient spectrum management strategies that aim to provide diverse service requirements for cognitive radio users. First, we propose novel spectrum handoff and selection strategies in order to satisfy a delay requirement. In particular, we estimate the delay of arrival packets based on the prior packets in the queue and compare it to a maximum delay bound. Then, we use the expected delays to estimate a delay violation ratio that guides the spectrum handoff and selection decisions. Our strategies reduce the number of spectrum handoff significantly compared to existing approaches while the delay requirement is guaranteed. Second, we consider the rate requirement by investigating the interaction between spectrum handoff and spectrum sharing through an optimization framework. The results provide useful insights and guidelines for designing efficient spectrum sharing heuristics that take into account spectrum handoff and selection strategies. Finally, we develop a heuristic for spectrum sharing that includes novel static and dynamic spectrum sharing algorithms based essentially on a rate compensation approach and adapted best fit algorithms. Our heuristic reduces the number of handoffs significantly while the achieved rate is fulfilling compared to the optimal