Contrôle de la puissance dans les réseaux ad hoc : maintien du lien radio

Sujets de thèse 2014

Intitulé de la thèse
Contrôle de la puissance dans les réseaux ad hoc: maintien du lien radio
Publication du sujet sur le site de l’ABG : OUI
Nature du financement : Financement institutionnel, Contrat Doctoral, Financement régional, Contrats université sur projets,)
Domaine de compétences principal (pour l’ABG) : Sciences pour l’Ingénieur
Domaine de compétences secondaire (pour l’ABG) : Mathématiques
Spécialité de doctorat : Image Signal et Automatique

Lieu de travail
LIAS-ENSIP, 2 rue Pierre Brousse TSA 41105 86073 Poitiers Cedex 9

Date Limite de candidature : 15/05/2014
Laboratoire d’accueil : LIAS

Présentation de l’équipe de recherche
L’équipe Automatique et Systèmes du LIAS travaille sur deux thèmes majeurs de l’automatique, à savoir l’identification et la commande des systèmes.

Dans le cadre de l’identification, l’équipe s’intéresse à la modélisation, l’identification et le diagnostic des systèmes non linéaires et des systèmes régis par des équations aux dérivées partielles. L’objectif est de fournir une connaissance du système que l’on souhaite analyser, commander, observer ou surveiller. Les nombreux développements conduits au LIAS permettent de proposer de nouveaux algorithmes, de faciliter leur utilisation, d’améliorer leur convergence et d’accéder à la connaissance physique. Des travaux sont également menés sur le diagnostic des systèmes par estimation paramétrique, essentiellement appliqués dans le domaine des machines électriques. Enfin, des recherches portent sur la modélisation et l’identification des interfaces de diffusion grâce à la définition originale d’un opérateur d’intégration fractionnaire.

La seconde problématique de l’équipe porte sur la commande des systèmes multivariables. Un travail consiste en l’analyse, c’est-à-dire la recherche de conditions numériquement exploitables qui permettent d’attester ou non de la stabilité des systèmes étudiés, ou encore d’attester d’un certain niveau de performances (performances transitoires ou rejet de perturbations). S’ensuit la commande, c’est-à-dire la recherche d’algorithmes de contre-réaction qui permettent d’atteindre les performances précédemment mentionnées. La classe des systèmes considérés est large: elle couvre les systèmes linéaires et non linéaires, les systèmes incertains, les systèmes fractionnaires, les systèmes multidimensionnels (nD), systèmes avec ou sans retard, etc. De nombreuses applications relèvent du génie électrique et de son utilisation dans le domaine des énergies renouvelables.

Résumé de la thèse en français
Le déploiement des réseaux de capteurs sans fil est en pleine expansion depuis quelques années. Ces réseaux sont constitués de nœuds distribués géographiquement. Chaque nœud est autonome et dispose de propriétés de mesure de son environnement et de communication radio. On peut distinguer deux types de réseaux, suivant que les nœuds communiquent directement avec un nœud central ou transmettent l’information de proche en proche (réseaux routés). Dans les deux cas, les nœuds sont alimentés par des batteries et disposent d’une autonomie énergétique limitée. La principale cause de dépense énergétique est la communication radio. Il est donc crucial de limiter la puissance de transmission sur chaque nœud. Néanmoins, si la puissance de transmission est trop faible, la communication sera mauvaise avec un TEB élevé et nécessitera des retransmissions ce qui n’est pas efficace en terme d’économie d’énergie. D’un autre côté, transmettre avec une puissance élevée assure une bonne communication mais est également énergivore. Il faut donc contrôler la puissance d’émission de chaque nœud pour se placer à un minimum de puissance tout en conservant une bonne liaison radio. L’objectif de cette thèse est d’étendre le contrôle de la puissance par potentiel aux réseaux ad hoc qui considèrent des techniques de routage multi-sauts, en particulier pour les réseaux de capteurs.

Résumé de la thèse en anglais
Applications of Wireless Sensor Network have dramatically increased in recent years, spanning environment monitoring, medical systems, smart building, nuclear industry and robotic. Such networks are composed of distributed nodes. Each node has sensor functionality, embedded processor and radio communication. Currently these nodes use only a single hope to send the monitoring data to an access point that is connected to the wired infrastructure. A WSN is composed of low-power operated battery devices and in general it is not possible to replace or recharge batteries due to the number of nodes deployed or difficult access conditions. So battery conservation is a critical issue to prolong network lifetime. The major source of energy consumption is the radio transmission. To reduce energy consumption, the idea is to design a power control for each node. Nevertheless, a low power transmission may cause error in transmitted packet that is to be discarded, and the follow-on retransmission increases energy consumption. On the other side, high power transmission achieves good data transmission but consumes energy. So a good power transmission control leads to a trade-offs between energy consumption and a low bit error rate.
In his thesis, we will extend results obtained with a potential control for power control to an ad hoc wireless sensor network.

Description complète du sujet de thèse
Le contrôle de la puissance des réseaux sans fils est aujourd’hui un enjeu majeur en Télécommunications, tant pour les problèmes de robustesse et donc de qualité de service (QoS), que pour les contraintes environnementales liées à la réduction de la consommation énergétique et à la pollution électromagnétique. C’est aussi un domaine de recherche très actif en Automatique 1]. Ces dernières années, nous avons développé à Poitiers le contrôle de la puissance des réseaux cellulaires pour la norme 4G et des réseaux locaux sans fil WLAN. Notre stratégie est basée sur l’utilisation d’un modèle dynamique discret et d’une commande potentielle non linéaire. Les preuves de stabilité utilisent la théorie de Lyapunov.
Le projet de cette thèse est d’étendre le contrôle de la puissance aux réseaux ad hoc qui considèrent des techniques de routage multi-sauts, en particulier pour les réseaux de capteurs. Ceci conduira à se poser la question du contrôle du routage pour les réseaux ad hoc [2,3]. La thèse débutera par une étude bibliographique sur le contrôle de la puissance et les réseaux ad hoc, et se poursuivra par la mise en œuvre de stratégies innovantes pouvant utiliser la commande potentielle et la théorie des graphes dans la continuité des travaux développés au laboratoire. Le doctorant pourra aussi bénéficier d’une plate-forme de réseaux de capteurs de l’équipe SYSCOM du département SIC pour effectuer des mesures

Objectifs scientifiques de la thèse
L’objectif de cette thèse est d’étendre le contrôle de la puissance par potentiel aux réseaux ad hoc qui considèrent des techniques de routage multi-sauts, en particulier pour les réseaux de capteurs.

Compétences à l’issue de la thèse
Réseaux ce capteurs sans fil
commande non linéaire

Mots clés (séparés par des virgules)
Systèmes non linéaires discrets, théorie de Lyapunov, optimisation, théorie des graphes, réseaux ad hoc, réseaux de capteurs
Conditions restrictive de candidature (nationalité, âge, …) : NON

Expérience/profil souhaité(e)
Master d’Automatique ou de Mathématiques appliquées (compétences en optimisation souhaitable)

Modalité de dépôt des candidatures
Cv+notes de Master+lettre de motivation à envoyer aux encadrants

Directeur de thèse
Patrick Coirault
Adresse mail du directeur de thèse : [patrick.coirault@univ-poitiers.fr

Téléphone Directeur de thèse : 33 5 49 45 35 10

Co-directeur de thèse
Emmanuel Moulay
Adresse mail du co-directeur de thèse : emmanuel.moulay@univ-poitiers.fr
Téléphone co-Directeur de thèse : 33 5 49 49 68 55
Cofinancement LABEX SigmaLIM demandé : NON
Thèse pour Action transverse : NON

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