Optimisation de l'IRSA pour LoRaWAN : une approche basée sur les facteurs d'étalement et le décodage spatio-temporel

Benserir, Nadjib (2025). « Optimisation de l'IRSA pour LoRaWAN : une approche basée sur les facteurs d'étalement et le décodage spatio-temporel » Mémoire. Montréal (Québec, Canada), Université du Québec à Montréal, Maîtrise en informatique.

Fichier(s) associé(s) à ce document :

Prévisualisation	PDF Télécharger (2MB)

Résumé

Le développement rapide de l’internet des objets (en anglais, internet of things ou IoT) a créé un besoin croissant de réseaux à longue portée, économes en énergie et adaptés aux équipements de faible puissance. Les réseaux étendus à faible puissance (en anglais, low-power wide-area networks ou LPWAN) répondent à cette demande en offrant des solutions adaptées aux applications IoT nécessitant une large couverture et une faible consommation énergétique. Parmi ces solutions, LoRaWAN se démarque par sa capacité à connecter un grand nombre d’équipements sur de longues distances, tout en maintenant une faible consommation énergétique. Bien que LoRaWAN soit largement utilisé pour l’accès sans fil à longue portée, son protocole d’accès aléatoire, ALOHA, montre ses limites dans les réseaux denses. Avec ce protocole, chaque équipement envoie une seule copie de ses données dans une trame en utilisant un facteur d’étalement (en anglais, spreading factor ou SF) spécifique, ce qui entraîne des taux de perte élevés et réduisant ainsi les performances du réseau. Pour améliorer les performances, des solutions comme le protocole ALOHA discrétisé à diversité et à résolution de contention (en anglais, contention resolution diversity slotted Aloha ou CRDSA) et ALOHA discrétisé à répétition irrégulière (en anglais, irregular repetition slotted Aloha ou IRSA) ont été développées. Ces protocoles augmentent les chances de transmission réussie en introduisant des répétitions de données envoyées par les équipements et en utilisant des techniques de décodage avancées. Contrairement à CRDSA, où chaque équipement envoie un nombre fixe de copies, IRSA va plus loin en intégrant des répétitions irrégulières, offrant ainsi une fiabilité supérieure. Cependant, IRSA n’exploite toujours pas pleinement les propriétés uniques des SFs propres à LoRaWAN. Dans ce mémoire, nous développons une nouvelle approche, appelée SF-IRSA, qui adapte IRSA aux spécificités de LoRaWAN en permettant aux équipements de transmettre une ou plusieurs copies d’un paquet en utilisant différents SFs. Cette approche exploite les SFs pour réduire les taux de perte de paquets et optimiser l’efficacité du réseau. Elle permet au décodeur d’appliquer un processus de décodage à deux dimensions : la dimension temporelle, pour décoder les paquets envoyés sur le même SF, et la dimension spatiale, pour décoder les paquets transmis sur différents SFs. En tirant parti de ces deux dimensions, le système offre un décodage plus robuste et performant. Nous présentons également un aperçu des réseaux LPWAN et des technologies associées. Ce mémoire inclut une revue de la littérature couvrant les concepts clés de notre étude, ainsi qu’une explication détaillée de l’approche proposée. Notre analyse théorique et nos simulations montrent que SF-IRSA surpasse les protocoles CRDSA et IRSA en termes de débit et de fiabilité. En détail, l’utilisation de deux SFs permet une augmentation de 16,2 % du débit asymptotique par rapport à IRSA standard. Avec trois SFs, le gain atteint 116,9 %, et avec six SFs, il augmente de 224,52 %. _____________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : LoRaWAN, facteur d’étalement, protocole IRSA, annulation successive d’interférences, réseau LPWAN, internet des objets.

Type:	Mémoire accepté
Informations complémentaires:	Fichier numérique reçu et enrichi en format PDF/A.
Directeur de thèse:	Elbiaze, Halima
Mots-clés ou Sujets:	Réseaux à bande ultraétroite étendus / ALOHA discrétisé à répétition irrégulière / IRSA / Internet des objets
Unité d'appartenance:	Faculté des sciences > Département d'informatique
Déposé par:	Service des bibliothèques
Date de dépôt:	09 avr. 2025 08:11
Dernière modification:	09 avr. 2025 08:11
Adresse URL :	http://archipel.uqam.ca/id/eprint/18682

Modifier les métadonnées (propriétaire du document)

Statistiques