Dina Tarek soutiendra sa thèse le Vendredi 18 Décembre à 14h30. Il s’agit d’une thèse en co-tutelle avec l’Egypte.
Titre : Élaboration d’un protocole de partage de spectre pour l’Internet des objets radio-cognitif
Le jury de thèse est composé comme suit :
- COUTURIER Raphaël Professeur Université de Franche-Comté – Rapporteur
- MOLNAR Miklos Professeur Université Montpellier – Rapporteur
- BONNIN Jean-Marie Professeur IMT Atlantique – Examinateur
- ELKHORABI Reda Professeur Cairo University – Examinateur
- BAHA Ayman Professeur Ain Shams University – Examinateur
- BENSLIMANE Abderrahim Professeur Avignon University – Directeur de thèse
- DARWISH Mohamed Gamal Professeur Cairo University – Co-directeur de thèse
- MME KOTB Amira Professeur Cairo University – Co-directeur de thèse
Résumé : L’Internet des objets (IoT) présente un nouveau mode de vie en développant des maisons intelligentes, des réseaux électriques intelligents, des villes intelligentes, des transports intelligents, etc., ce qui fait évoluer rapidement l’IoT. Cependant, les recherches récentes se concentrent sur le développement des applications IoT en ignorant le problème de la pénurie de spectre IoT auquel il est confronté. L’intégration de la technologie Internet des objets (IoT) et des réseaux de radio cognitive (CRNs), formant l’Internet des objets à radio cognitive (CRIoT), est une solution économique pour surmonter la pénurie de spectre IoT. L’objectif de cette thèse est de résoudre le problème de partage de spectre pour le CRIoT ; le travail présenté dans la thèse est divisé en trois parties.
Notre première contribution consiste à proposer deux nouveaux protocoles pour résoudre le problème de prédiction de l’état du canal pour les réseaux de radio cognitive interstitiels. Les deux protocoles utilisent le modèle de Markov caché (HMM). Dans l’étape d’apprentissage des deux protocoles, les données disponibles sont utilisées pour produire deux modèles HMM, un modèle HMM inactif et un modèle HMM occupé. Les deux modèles sont utilisés ensemble pour produire le modèle HMM à deux modèles. Dans l’étape de prédiction, le premier protocole utilise le théorème de Bayes et le modèle HMM à deux modèles, tandis que le deuxième protocole utilise une Machine à Vecteurs de Support (SVM) en utilisant les paramètres produits par l’application du modèle HMM à deux modèles. Le modèle HMM à deux modèles-SVM surpasse le HMM classique et le modèle HMM à deux modèles en termes de pourcentage de vérité, d’inexactitude et de probabilité de collision des utilisateurs primaires (prédiction fausse négative).
Dans notre deuxième contribution, nous avons proposé un protocole de programmation de paquets temporels centralisé pour le CRIoT. Il utilise l’Optimisation par Essaim Particulaire à Permutation Discrète (DP-PSO) pour programmer les paquets IoT parmi les créneaux libres obtenus en appliquant la technique d’estimation de canal des réseaux de radio cognitive proposée dans la première partie. Notre protocole proposé est appliqué à une installation de santé intelligente. Trois blocs principaux sont configurés pour l’architecture d’application utilisée : le bloc des appareils IoT, le bloc des nœuds de brouillard de première couche et le serveur de brouillard central. Chaque groupe d’appareils IoT est connecté à un nœud de brouillard, tous les nœuds de brouillard du système sont connectés au nœud de brouillard central. Le protocole proposé est nommé Planification basée sur l’Optimisation par Essaim Particulaire à Permutation Discrète (SDP-PSO). Une fonction d’objectif de performance est formulée avec trois paramètres : maximiser l’indice d’équité entre les nœuds de brouillard, minimiser le retard d’attente des paquets et minimiser le nombre de paquets abandonnés qui ont dépassé leur temps dans le réseau sans être envoyés. Les performances du protocole SDP-PSO proposé dépassent un ancien protocole nommé enchères de spectre en termes d’équité entre les nœuds de brouillard, de retard d’attente moyen, de nombre de paquets abandonnés, de temps et de complexité spatiale et temporelle.
Enfin, dans la troisième contribution, nous avons proposé un protocole distribué de programmation de paquets pour le CRIoT. Notre protocole proposé est appliqué à un contrôle de la circulation urbaine. Le système configuré dans cette partie se compose de trois blocs principaux : le bloc des appareils IoT, le bloc de la première couche de brouillard (unités côté route (RSUs)) et le bloc de la deuxième couche de brouillard. Chaque groupe d’appareils IoT est connecté à un RSU, chaque groupe de RSU est connecté à un nœud de brouillard qui agit comme chef de cluster. Les nœuds de brouillard sont connectés entre eux pour former un réseau maillé partiel. Le protocole proposé de programmation de paquets distribués pour le CRIoT applique trois stratégies d’accès distribuées avec le SDP-PSO proposé dans la deuxième partie pour programmer les paquets sur les créneaux libres estimés résultant de l’application du protocole proposé dans la première partie. Les stratégies d’accès utilisées sont le round robin classique, ainsi que deux stratégies proposées nommées : le vertex cover et le round robin amélioré. Une fonction d’objectif similaire à celle utilisée dans le protocole centralisé a été appliquée, mais avec quelques différences pour la rendre adaptée à la programmation distribuée. En général, la stratégie vertex cover fonctionne mieux que les stratégies round robin et round robin amélioré en termes d’indice d’équité entre les unités côté route, de retard d’attente moyen des paquets et de pourcentage de paquets abandonnés.