Optimisation des communications pour les environnements mobiles embarqués

par Jean Lorchat

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Jean-Jacques Pansiot.

Soutenue en 2005

à Strasbourg 1 .


  • Résumé

    Les environnements mobiles embarqués sont des équipements alimentés par batterie. Ceci comprend aussi bien les ordinateurs portables au sens traditionnel, que les agendas électroniques, les téléphones portables, ou les ordinateurs de bord de voiture. Durant ce travail de thèse, nous nous sommes consacrés à l'étude des moyens de communication à la disposition de ces équipements, afin de les optimiser du point de vue de leur consommation d'énergie. Pour rester attractifs, les moyens de communication doivent être capables de fournir un service adéquat notamment pour le transport de données à fortes contraintes comme la vidéo et surtout la voix. Nous avons tout d'abord mis au point des modèles de consommation d'énergie pour différentes technologies de communication sans fil, par induction sur des mesures de consommation effectuée pour chaque interface dans différents états. Par la suite, nous nous sommes concentrés sur la série de protocoles issus de la norme IEEE 802. 11, dont le seul dispositif d'économie d'énergie proposé empêche toute communication en temps réel et ajoute une forte latence au trafic entrant. D'autre part ce protocole ne permet que des économies d'énergie sur le trafic entrant. Nous avons donc mis au point et breveté un nouveau procédé qui se rajoute au protocole existant tout en conservant la compatibilité. Ce procédé a permis de prolonger la durée de vie des batteries de 10% sur des flux à faible bande passante, ajoutant une latence assez faible pour ne pas pénaliser la qualité du flux. De plus, son efficacité augmente avec la bande passante utilisée, et il fonctionne de manière bi-directionnelle. Finalement, ayant constaté les limitations de la couche d'accès au medium de IEEE 802. 11 tant du point de vue de sa consommation que du point de vue de son équité pour les stations en concurrence pour obtenir l'accès, nous avons mis au point une nouvelle couche d'accès au medium pour les réseaux IEEE 802. 11 conservant la couche physique sous-jacente.

  • Titre traduit

    Communications optimization for embedded mobile devices


  • Résumé

    Embedded mobile devices are battery-powered devices. This includes traditional laptops as well as PDAs, cell phones and onboard car computers. During this thesis work, we focused on studying communication protocols available to these devices, in order to optimize their energy efficiency. To remain useable, these optimized protocols must be able to support highly constrained traffic like video and voice. We did first develop some models for several wireless communications technologies, based on measurements from the field for various states of the hardware. Then we focused on the IEEE 802. 11 family of protocols, in which the only power saving mechanism is disabling realtime communications by adding a huge amount of latency on inbound traffic. In addition, this mechanism only works with inbound traffic. We thus developped and patent a new mechanism that adds on top of the existing protocol, but with backwards compatibility. This mechanism allowed to increase battery life by 10% , with so little latency that realtime communications are not impacted. This mechanism behaves the same in both ways, which makes it bidirectionnal. Eventually, based on our observations on the limits of IEEE 802. 11 medium access layer, from both energy efficiency and fairness standpoints, we developped a new medium access layer that replaces the old one from the IEEE 802. 11 protocol, but keeps the same underlying physical layer.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (168 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.145-149

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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2005;4888
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