Diop, Ndeye Fatou
(2026).
« Allocation de ressources équitable, résiliente et efficace dans les réseaux intégrés espace-air-sol assistés par les surfaces intelligentes reconfigurables » Mémoire.
Montréal (Québec), Université du Québec à Montréal, Maîtrise en informatique.
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Résumé
L’émergence des réseaux intégrés satellites-aériens-terrestres (en anglais space–air–ground integrated networks, SAGIN) constitue une avancée technologique majeure vers la concrétisation d’une connectivité mondiale, ubiquitaire et résiliente. Ces réseaux, en tirant parti de la complémentarité entre les satellites en orbite, les plateformes aériennes sans pilote (en anglais unmanned aerial vehicules, UAV) et les infrastructures terrestres, visent à offrir une couverture continue, y compris dans des environnements où les réseaux conventionnels sont limités ou inexistants, comme les zones rurales, maritimes ou sinistrées. Grâce à cette architecture hétérogène et hiérarchisée, les SAGIN promettent de répondre aux exigences croissantes en termes de latence, de capacité et de fiabilité pour les futures générations de communications sans fil, notamment dans le contexte de la 6G. Cependant, cette intégration multi-niveau accroît considérablement la complexité du réseau et, par conséquent, élargit la surface d’attaque potentielle. En particulier, la nature ouverte et distribuée des canaux de communication sans fil rend le système vulnérable aux menaces de sécurité physique, telles que les attaques par brouillage intentionnel. Dans un tel scénario, un adversaire déploie un ou plusieurs émetteurs de brouillage capables de générer des interférences électromagnétiques ciblées, perturbant la qualité des signaux reçus et compromettant la disponibilité du service. Ces attaques, en plus de dégrader les performances du réseau, peuvent compromettre la fiabilité globale du système, ce qui rend la détection et la mitigation du brouillage des enjeux essentiels dans la conception des SAGIN robustes. Face à ces défis, la technologie des surfaces intelligentes reconfigurables (en anglais Reconfigurable Intelligent Surfaces, RIS) émergent comme une solution novatrice et efficace. Une RIS est constituée d’un ensemble d’éléments passifs capables de contrôler de manière dynamique la phase, l’amplitude et la direction de réflexion des ondes électromagnétiques incidentes. En reconfigurant l’environnement de propagation, les RIS permettent d’améliorer la qualité du lien, de concentrer l’énergie utile vers les utilisateurs légitimes et d’atténuer les signaux indésirables, tels que ceux émis par un brouilleur. L’intégration des RIS dans les SAGIN offre ainsi une nouvelle dimension de contrôle, permettant d’accroître la robustesse du réseau face aux interférences tout en réduisant la consommation énergétique, en comparaison avec les approches actives traditionnelles. Dans ce mémoire, nous proposons une méthodologie complète pour l’optimisation conjointe des ressources et de la configuration des RIS dans un réseau SAGIN soumis à des attaques de brouillage. Plus précisément, nous formulons un problème d’optimisation visant à maximiser le rapport signal sur brouillage et bruit (en anglais signal-to-jamming plus noise ratio, SJNR) minimal pour l’ensemble des utilisateurs en liaison descendante. Ce problème est formulé à l’aide d’un ensemble de contraintes réalistes, incluant les contraintes de positionnement et de mobilité des UAV, les associations utilisateurs–UAV, l’allocation de canaux de communication, la distribution de la puissance d’émission et le réglage des déphasages des éléments des RIS. La formulation mathématique obtenue conduit à un programme non linéaire en nombres entiers mixtes, appartenant à la classe des problèmes NP-difficiles, ce qui rend sa résolution directe impraticable pour des systèmes de grande dimension. Pour surmonter cette complexité, nous proposons un algorithme itératif hiérarchique fondé sur une décomposition en sous-problèmes partiellement couplés. Les résultats de simulation démontrent l’efficacité et la stabilité de l’algorithme proposé. Le système optimisé présente une résilience significativement améliorée face aux attaques de brouillage, maintenant un niveau de SJNR élevé même dans des environnements hostiles. Par ailleurs, l’introduction des RIS se traduit par un gain notable en efficacité énergétique et en qualité de service par rapport aux configurations SAGIN classiques dépourvues de surfaces intelligentes. Ces résultats confirment le potentiel des RIS comme composant clé pour la conception de réseaux intégrés de nouvelle génération, capables d’assurer des communications fiables, adaptatives et sécurisées.
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MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : plateformes aériennes sans pilote, allocation de ressources, réseaux intégrés satellites-aériens-terrestres, rapport signal sur brouillage et bruit , surfaces intelligentes reconfigurables, NPdifficile, résilience au brouillage
| Type: |
Mémoire accepté
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| Informations complémentaires: |
Fichier numérique reçu et enrichi en format PDF/A. |
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Directeur de thèse: |
Ajib, Wessam |
| Mots-clés ou Sujets: |
Réseaux intégrés espace-air-sol / Surfaces intelligentes reconfigurables / Allocation des ressources / Véhicules aériens sans pilote / Brouillage |
| Unité d'appartenance: |
Faculté des sciences > Département d'informatique |
| Déposé par: |
Service des bibliothèques
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| Date de dépôt: |
30 avr. 2026 14:21 |
| Dernière modification: |
30 avr. 2026 14:21 |
| Adresse URL : |
https://archipel.uqam.ca/secure/id/eprint/19960 |
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