Allocation des ressources dans les réseaux sans fil émergents

Driouch, El Mahdi (2014). « Allocation des ressources dans les réseaux sans fil émergents » Thèse. Montréal (Québec, Canada), Université du Québec à Montréal, Doctorat en informatique.

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Résumé

Les réseaux sans fil ont connu au cours des deux dernières décennies des avancées technologiques considérables. Les équipements qui constituent les réseaux actuels implémentent diverses applications inconcevables dans le passé. Cette nouvelle génération de réseaux ainsi que les générations futures reposent principalement sur l'utilisation de plusieurs technologies émergentes, à savoir la technologie MIMO multi-usager et la radio-cognitive. L'utilisation de ces technologies permet une amélioration de la qualité des communications sans fil. Toutefois, cette amélioration ne peut être obtenue sans la conception d'algorithmes qui permettent d'effectuer une allocation des ressources très limitées d'une manière efficace. En effet, la technologie MIMO permet au réseau de disposer d'une nouvelle ressource, à savoir la ressource spatiale (plusieurs antennes), qui doit être gérée efficacement. Tandis que la technologie radio-cognitive pousse les concepteurs des techniques d'allocation des ressources à repenser la gestion du spectre radio. Dans la présente thèse, nous proposons plusieurs algorithmes d'allocation des ressources pour les réseaux sans fil de la prochaine génération. Nous nous intéressons au début aux réseaux sans fil MIMO-CDMA qui combinent le gain de multiplexage et de diversité multi-usager des systèmes MIMO multi-usagers à la robustesse de la technique d'accès CDMA. Nous proposons un algorithme permettant d'allouer efficacement les ressources fréquentielles, temporelles ainsi que les codes et les puissances aux différents équipements du réseau. En se basant sur la théorie des graphes et la métaheuristique de la recherche tabou, l'algorithme proposé réalise un bon compromis complexité/débit. De plus, nous étudions l'impact de deux types d'imperfections sur les performances de l'allocation des ressources. Pour le même type de réseaux, nous proposons trois algorithmes basés sur une conception trans-couche qui permettent de réaliser différents degrés de qualité de service et d'équité. En second lieu, nous proposons deux algorithmes d'allocation des ressources pour les réseaux à radios cognitives. Le système étudié est un réseau sans infrastructure dans lequel plusieurs liens secondaires coexistent avec des liens primaires. Le premier algorithme utilise une approche gloutonne qui possède une complexité algorithmique très réduite. Il se base sur la théorie des graphes pour effectuer le partage du spectre et une technique très simple pour le contrôle des puissances. Le deuxième algorithme est basé sur la métaheuristique génétique et résout une variante des problèmes du sac à dos. Ce deuxième algorithme permet d'atteindre des débits quasi-optimaux avec une complexité très réduite. Finalement, nous abordons le problème d'allocation des ressources pour les réseaux à radios cognitives multi-antennes. Le système étudié dans cette dernière partie est composé d'un réseau secondaire avec infrastructure qui coexiste avec un ou plusieurs réseaux primaires. Nous proposons de nouveaux algorithmes d'allocation des ressources pour ce type de réseaux. Les deux premiers algorithmes se basent sur la technique d'affectation d'antennes et possèdent des complexités algorithmiques assez réduites. Le premier algorithme réussit à atteindre des débits quasi-optimaux tandis que le deuxième algorithme se base sur l'ordonnancement « round robin » afin d'assurer une équité parfaite entre les usagers. Le troisième algorithme utilise une technique de formation des faisceaux et possède une complexité algorithmique très réduite grâce à la théorie des graphes et l'approche gloutonne. Les simulations réalisées permettent de prouver l'intérêt de cet algorithme qui propose un bon compromis entre la complexité et le débit total du système. De plus, l'équité assurée par ce dernier algorithme est améliorée par l'introduction de quelques changements. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Allocation des ressources, systèmes MIMO-CDMA, réseaux à radios cognitives, complexité algorithmique, algorithmes gloutons, métaheuristiques, conception trans-couche.

Type: Thèse ou essai doctoral accepté ()
Informations complémentaires: La thèse a été numérisée telle que transmise par l'auteur
Directeur de thèse: Ajib, Wessam
Mots-clés ou Sujets: Accès multiple par répartition de code, Allocation des ressources, Algorithme, Radio cognitive, Réseau sans fil, Technologie MIMO
Unité d'appartenance: Faculté des sciences > Département d'informatique
Déposé par: Service des bibliothèques
Date de dépôt: 10 nov. 2014 14:04
Dernière modification: 10 nov. 2014 14:04
Adresse URL : http://www.archipel.uqam.ca/id/eprint/6282

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