Simulation dynamique efficace du canal optique sans fil.

Sujets de thèse 2013

Intitulé de la thèse
Simulation dynamique efficace du canal optique sans fil.
Publication du sujet sur le site de l’ABG : OUI
Nature du financement : Non connu à ce jour
Domaine de compétences principal (pour l’ABG) : Informatique, électronique
Spécialité de doctorat : Electronique des hautes fréquences, Photonique et Systèmes

Lieu de travail
Xlim-SIC, Bâtiment SP2MI, Futuroscope.
Date Limite de candidature : 01/06/2013
Laboratoire d’accueil : XLIM/SIC

Présentation de l’équipe de recherche
Les travaux proposés dans le cadre de cette thèse s’inscrivent dans une thématique de recherche transverse aux équipes IG et SYSCOM dont les domaines de recherches sont les suivants:
IG: modélisation, animation et rendu réaliste d’objets géométriques subdivisés et/ou discrets;
SYSCOM: optimisation de la qualité et/ou de la robustesse du lien radioélectrique, en particulier par l’étude de la propagation d’ondes radioélectriques

Résumé de la thèse en français
Cette thèse s’inscrit dans le contexte des communications optiques sans fil entre de nombreux nœuds mobiles en environnement dynamique. La plateforme de simulation basée rayons RaPSor permet la simulation du canal optique sans fil en environnement statiques et permet la modélisation réaliste de tels canaux pour le test et le développement d’algorithmes de communications numériques. Cette thèse vise à enrichir cette plateforme par la prise en compte de scénarios de simulations dynamiques, notamment via la prise en compte intelligente de la mobilité d’une part, la simulation efficace des liens d’autre part. Le cadre applicatif de ces travaux sera l’étude de l’impact de cette modélisation sur le routage de l’information au sein de ces réseaux.

Résumé de la thèse en anglais
This thesis joins in the context of the wireless optical communications between a High number of mobile nodes in dynamic environment. The ray based simulation platform called RaPSor allows the simulation of the wireless optical channel in static environment and allows the realistic modelling of such channels for the test and the development of digital communications algorithms. This thesis aims at enriching this platform by the consideration of dynamic scenarios, in particular via the intelligent consideration of the mobility on one hand, and the effective simulation of the links on the other hand. The application frame of these works will be the study of the impact of this modelling on the routing of the information within these networks.

Description complète du sujet de thèse
L’évolution de la démographie et l’allongement continu de l’espérance de vie constatés ces dernières décennies induisent des nouveaux besoins en terme de suivi médical des personnes âgées, en particulier à domicile. Une solution consiste à mettre en œuvre des réseaux de surveillance basés sur une communication optique sans fil, car elle offre des coûts réduits liés à la technologie des capteurs tout en préservant les utilisateurs de tout risque sanitaire.
Dans ce cadre et fort de son expérience dans les domaines des télécommunications radiofréquences ainsi que de la simulation d’éclairage, depuis 2011 le laboratoire XLIM-SIC a engagé des premiers travaux qui ont permis le développement d’un module de simulation de la propagation d’ondes optiques et son intégration au sein de la plate-forme de simulation basée rayons «RaPSor», développée au laboratoire. Celui-ci a été validé dans des configurations statiques issues de la littérature.
Dans un contexte de surveillance médicale à domicile il est important de garantir une qualité de communication minimale au sein du réseau de capteurs que constituent les capteurs biométriques portés par les patients et les collecteurs répartis dans leur environnement. Ces patients ne sont pas nécessairement alités, mais au contraire présentent un comportement dynamique important.
Cette thèse vise donc à résoudre les deux problématiques suivantes: pouvoir décrire et gérer la mobilité au sein du simulateur, et être capable de simuler efficacement le grand nombre de liens en résultant.
S’agissant de la prise en compte de la mobilité, deux solutions pourront être envisagées. La première consiste à effectuer une simulation en dimension 4, i.e. considérant le temps comme une dimension à part entière de l’espace du problème. Dans ce cas les algèbres géométriques seront investiguées. La deuxième piste consiste à discrétiser la dimension temporelle en répétant des simulations points à points (statiques). Cette méthode nécessite donc d’implémenter des algorithmes rapides permettant de telles simulations statiques.
Concernant la simulation efficace des liens, il s’agit de résoudre un ensemble d’intégrales récursives. Dans ce cas des méthodes statistiques de type Monte Carlo ou Metropolis seront investiguées. En particulier, la réutilisation des calculs permettra des simulations efficaces. Celle-ci nécessitera l’étude de variantes «à passes multiples» des méthodes de Monte Carlo, telles que par exemple les méthodes à base d’estimation.
Les modèles de canaux optiques sans fil obtenus par ces différentes méthodes seront utilisés dans le cadre de la simulation de transmission de données afin de valider des algorithmes de communications numériques en conditions réalistes. De plus, une attention particulière sera portée sur le routage de l’information au sein des réseaux de capteurs considérés, en particulier en tenant compte des contraintes fortes de consommation d’énergie qui en découlent.

Objectifs scientifiques de la thèse
Ces travaux ont deux objectifs principaux:
– le développement d’une méthode de prise en compte efficace de la mobilité des émetteurs et récepteurs dans l’environnement de propagation afin d’optimiser les temps de simulation;
– le développement d’algorithmes de simulation performants dans le cadre du traitement d’un grand nombre d’émetteurs et de récepteurs.

Compétences à l’issue de la thèse
Rédaction d’articles scientifiques, autonomie, expertise en télécommunications optiques, expertise en simulation numériques.

Mots clés (séparés par des virgules)
Réseaux de capteurs, méthodes asymptotiques, lancé de rayons, Monte Carlo, Metropolis, simulation dynamique, télécommunications optiques, routage

Conditions restrictive de candidature (nationalité, âge, …) : NON

Modalité de dépôt de candidature
Envoyer CV, avec relevé de notes M1 et M2, et lettre de motivation au directeur de thèse.

Date limite de candidature
30 avril 2013.

Directeur de thèse
Rodolphe Vauzelle ou Daniel Méneveaux
Adresse mail du directeur de thèse : daniel.meneveaux@univ-poitiers.fr
Téléphone Directeur de thèse : 0549497438

Co-directeur de thèse
Lilian Aveneau et Pierre Combeau
Adresse mail du co-directeur de thèse : lilian.aveneau@univ-poitiers.fr
Téléphone co-Directeur de thèse : 0549497433
Thèse pour Action transverse : OUI

Action transverse concernée et justification
Action transverse XLIM QoS.

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