Conception multi-couches (PHY/MAC/NET) pour les réseaux ad hoc véhiculaires (VANETS)

Abstract

La communication véhiculaire, ou réseaux ad hoc véhiculaires (VANETs), est une technologie de réseau véhiculaire sans fil qui peut soutenir le développement de systèmes de transport intelligents (STI). De nos jours, STI ne concerne pas seulement de voitures connectées sur la route, mais _egalement le véhicule intelligent entièrement automatisé. De nombreuses applications émergentes de véhicule-à-tout (V2X) telles que l'avertissement de collision, la gestion du traffic, le peloton, le contrôle de véhicule à distance, la conduite coopérative et la conduite autonome sont déjà en phase de mise en oeuvre ou de développement. Le nouveau groupe de travail IEEE 802.11bd (TGbd) a été récemment formé pour explorer la future feuille de route pour V2X et travaille actuellement sur une nouvelle norme appelée V2X de nouvelle génération (NGV). Le NGV devrait cibler des applications futures plus larges qui nécessitent un débit plus élevé et fonctionnent dans un environnement à haute mobilité avec une portée de communication étendue. La conception transversale des couches (Cross-Layer design) est une solution émergente qui permet de supporter les nouvelles applications NGV. Ainsi, nous proposons dans cette thèse une nouvelle architecture cross-layer PHY/MAC/NET pour améliorer les performances des applications NGV. Nous commençons cette recherche en identifant les améliorations des couches PHY et MAC d'autres normes Wi-Fi IEEE 802.11 qui pourraient être adoptées pour la norme 802.11bd. Ensuite, nous proposons une première contribution originale, à savoir, une architecture cross-layer PHY/MAC/NET pour améliorer les performances des applications NGV dans un environnement à mobilité élevée. Les résultats de simulation montrent que notre solution permet d'obtenir un débit deux fois plus élevé au niveau de la couche MAC dans un environnement avec une vitesse relative entre les véhicules allant jusqu'à 500 km/h, comme l'exige la norme NGV. Néanmoins, les performances en termes de débit se dégradent dans les VANETs denses en raison du problème de blocage dans la couche MAC. Pour résoudre ce problème, nous proposons une deuxième contribution cross-layer basée sur la sélection d'antennes émettrices et l'adaptation de la puissance émise. Les résultats obtenus montrent que cette conception permet à plus de véhicules de communiquer simultanément et améliore considérablement le débit moyen du réseau, en particulier pour les VANETs à haute densité.