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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