A CITIzen won the GDR RSD / ASF Thesis Prize 2020: congrats Ahmed!

Ahmed Boubrima won the GDR RSD / ASF Thesis Prize 2020. Ahmed defended its thesis titled “Déploiement et ordonnancement de réseaux de capteurs sans fil pour le suivi de la pollution de l’air” the 12th of March 2019. Congrats Ahmed!

 

Here an abstract of its thesis:

Les réseaux de capteurs sans fil (RCSF) sont largement utilisés dans les applications environnementales où l’objectif est de détecter un phénomène physique tel que la température, l’humidité, la pollution de l’air, etc. Dans ce contexte d’application, l’utilisation de RCSF permet de comprendre les variations du phénomène et donc être en mesure de prendre des décisions appropriées concernant son impact. En raison des limitations de ses méthodes de suivi traditionnelles et de sa grande variabilité spatiale et temporelle, la pollution de l’air est considérée comme l’un des principaux phénomènes physiques qui restent à étudier et à caractériser. Dans cette thèse, nous considérons trois applications concernant l’utilisation de RCSF pour le suivi de la pollution de l’air : la cartographie en temps réel de la qualité de l’air, la détection de dépassements de seuils des polluants et la correction de modèles physiques qui simulent le phénomène de dispersion de la pollution. Toutes ces applications nécessitent de déployer et d’ordonnancer minutieusement les capteurs afin de mieux comprendre la pollution atmosphérique tout en garantissant un coût de déploiement minimal et en maximisant la durée de vie du réseau. Notre objectif est de résoudre les problèmes de déploiement et d’ordonnancement tout en tenant compte des caractéristiques spécifiques du phénomène de la pollution de l’air. Nous proposons pour chaque cas d’application une approche efficace pour le déploiement de noeuds capteurs et puits. Nous proposons également une approche d’ordonnancement adaptée au cas de la correction de modèles physiques. Nos approches d’optimisation prennent en compte la nature physique de la pollution atmosphérique et intègrent les données réelles fournies par les plateformes existantes de suivi de la qualité de l’air. Dans chacune de nos approches d’optimisation, nous utilisons la programmation linéaire en nombres entiers pour concevoir des modèles d’optimisation adaptés à la résolution de petites et moyennes instances. Pour traiter les grandes instances, nous proposons des heuristiques en utilisant des techniques de relaxation linéaire. Outre nos travaux théoriques sur le suivi de la pollution atmosphérique, nous avons conçu et déployé dans la ville de Lyon un réseau de capteurs de pollution économe en énergie. Sur la base des caractéristiques de notre système et des jeux de données de la pollution atmosphérique, nous avons évalué l’efficacité de nos approches de déploiement et d’ordonnancement. Nous présentons et discutons dans cette thèse les résultats d’évaluation de performances ainsi que des lignes directrices pour la conception de systèmes de suivi de la pollution de l’air. Parmi nos principales conclusions, nous soulignons le fait que la taille optimale du réseau de capteurs dépend du degré de variation des concentrations de pollution dans la région de déploiement.


PhD Defence: “De l’évaluation des performances Wi-Fi à la mobilité contrôlée pour les réseaux de drones”, Remy Grünblatt, 8th of January 2021 at 14:00 PM

The defense will be streamed live here: link

 

Title

De l’évaluation des performances Wi-Fi à la mobilité contrôlée pour les réseaux de drones

 

Abstract

La mobilité dans les réseaux de télécommunications est souvent considérée comme un problème qu’il faut résoudre : un appareil mobile sans fil doit adapter ses paramètres de transmission afin de rester connecté à son ou ses homologues, car le canal évolue avec les mouvements de l’appareil. Les drones, qui sont des véhicules aériens sans pilote, ne font pas exception. En raison de leur grande liberté de mouvements, de leur mobilité tridimensionnelle, et ce dans des environnements aussi nombreux que variés, de leur charge utile limitée et de leurs contraintes énergétiques, et en raison du large éventail de leurs applications dans le monde réel, les drones représentent de nouveaux objets d’étude passionnants dont la mobilité est un défi. Pourtant, la mobilité peut aussi être une chance pour les réseaux de drones, surtout lorsque nous pouvons la contrôler. Dans cette thèse, nous explorons comment la mobilité contrôlée peut être utilisée pour augmenter les performances d’un réseau de drones, en mettant l’accent sur les réseaux IEEE 802.11 et les petits drones multi-rotor. Nous décrivons d’abord comment la mobilité est traitée dans les réseaux 802.11, c’est-à-dire en utilisant des mécanismes d’adaptation de débit, puis nous effectuons l’ingénierie inverse de l’algorithme d’adaptation de débit utilisé dans le chipset Wi-Fi du drone Intel Aero. L’étude de cet algorithme d’adaptation de débit, de manière à la fois expérimentale et par simulation, grâce à son implémentation dans le simulateur de réseau NS-3, permet de le comparer à d’autres algorithmes bien connus. Cette étude met en évidence l’importance de ces algorithmes pour les réseaux de drones, en lien avec leur mobilité, et la différence de comportement de chaque nœud en résultant. Par conséquent, une solution de mobilité contrôlée visant à améliorer les performances du réseau ne peut pas supposer beaucoup du comportement des algorithmes d’adaptation de débits. En outre, les applications des réseaux de drones sont diverses, et il est difficile d’imposer des contraintes de mobilité sans devenir incompatible avec un pan complet d’applications. Nous proposons donc une solution de mobilité contrôlée qui exploite le diagramme de rayonnement de l’antenne des drones. Cet algorithme est évalué grâce à outil de simulation développé pour l’occasion, permettant la simulation d’antennes et de drones, basé sur NS-3. Cette solution, qui fonctionne avec n’importe quel algorithme d’adaptation de débit, est distribuée, et ne nécessite aucune coordination globale ou communication spécifique qui pourrait s’avérer coûteuses. Elle ne nécessite pas non plus un contrôle complet de la mobilité du drone comme le requièrent les solutions de mobilité contrôlée existantes, ce qui rend cette solution compatible avec diverses applications.

 

 

Jury

  • Mme. Nathalie MITTON, Directrice de recherche à INRIA Lille Nord – Europe, Rapportrice
  • Mr. Enrico NATALIZIO, Professeur des universités au Technology Innovation Institute – Abu Dhabi, Rapporteur
  • Mme. Laure GONNORD, Maître de conférences à l’université Lyon 1 Claude Bernard – Lyon, Examinatrice
  • Mr. André-Luc BEYLOT, Professeur des universités à l’ENSEEIHT – Toulouse, Examinateur
  • Mr. Franck ROUSSEAU, Maître de conférences à Grenoble INP-Ensimag – Grenoble, Examinateur
  • Mme. Isabelle GUÉRIN-LASSOUS, Professeure des universités à l’université Lyon 1 Claude Bernard – Lyon, Directrice de thèse
  • Mr. Olivier SIMONIN, Professeur des universités à l’INSA de Lyon, Codirecteur de thèse