Sécurité et fiabilité des communications dans les réseaux d’essaims

par Lotfi Zaouche

Thèse de doctorat en Génie Informatique : Unité de recherche Heudyasic (UMR-7253)

Sous la direction de Abdelmadjid Bouabdallah et de Enrico Natalizio.

Soutenue le 08-02-2017

à Compiègne , dans le cadre de École doctorale 71, Sciences pour l'ingénieur (Compiègne) , en partenariat avec Heuristique et Diagnostic des Systèmes Complexes [Compiègne] / Heudiasyc (laboratoire) .


  • Résumé

    L’émergence de véhicules aériens sans pilote, généralement appelés drones, petits et bon marché favorise leur utilisation dans le domaine des applications civiles. Ces drones sont équipés de différents capteurs et ont la capacité de communiquer via des liaisons sans fil et ont la particularité de se déplacer librement dans l’espace, révolutionnant la gestion des applications de surveillance. Un réseau ad hoc de drones, Flying Ad hoc Networks (FANET) en anglais, est composé d’une flotte de drones autonomes et est utilisé lors de missions dans des environnements hostiles pour la surveillance ou l’inspection de sites dangereux ou inconnus. Les FANETs peuvent être également utilisés pour suivre et filmer des événements spéciaux comme une course de vélos ou un match de football, dans ce cas les liaisons doivent garantir un minimum de qualité. Les FANETs nécessitent une attention particulière en ce qui concerne l’économie d’énergie des UAV dont les ressources en énergie sont limitées, mais aussi d’être immunisés contre des attaques malveillantes. Au cours de cette thèse, nous nous sommes concentrés sur le problème de suivi d’une cible mobile utilisant une flotte de drones pour la filmer. Étant donné que la cible se déplace, les drones doivent la suivre en continu, et une liaison vers la station terrestre doit être disponible. Dans ce contexte, nous proposons une solution qui permet la coordination d’un ensemble de drones afin de maintenir un chemin optimal entre la cible et la station terrestre. Notre solution se révèle efficace en matière de gain en temps et en énergie. Nous avons également proposé une solution basée sur des protocoles hiérarchiques pour économiser plus d’énergie dans le processus de communication avec la station terrestre. Nous avons également développé une autre solution qui permet d’économiser plus d’énergie en forçant les nœuds égoïstes à participer dans le réseau et d’assurer le relais de paquets lorsqu’ils sont sollicités. En effet, si un nœud égoïste refuse de router des paquets d’autres nœuds, cela induit une charge supplémentaire pour le reste des nœuds du réseau. Nous avons validé l’apport de l’ensemble de nos solutions par évaluation de performances à l’aide de simulations.

  • Titre traduit

    Secure and reliable communications in swarm networks


  • Résumé

    The emergence of small and inexpensive Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) promotes their use in several applications. UAVs are usually equipped with different sensors and have the ability to communicate via wireless connections. Their capability to fly freely in the space offers new opportunities to monitoring and tracking applications. A Flying Ad hoc Network (FANET) is composed of a fleet of autonomous UAVs and is used for monitoring applications in hostile environments, surveillance or site inspection. FANETs could also be used for filming special events such as bike races or soccer matches, so, the connections must guarantee a minimum of quality of service. In FANETs, saving energy of UAVs that have limited battery is very challenging and protecting the network from malicious attacks is even more difficult. In this thesis, we focus on tracking and filming a moving target using a fleet of UAVs. Since the target is moving, the UAVs have to follow it continuously, and a path to the ground station must be available. In this context, we propose an efficient solution that allows the coordination of the UAVs to maintain an optimal path between the target and the ground station. The proposed solution is time and energy efficient. We also propose a solution based on hierarchical protocols to save more energy in the communication process with the ground station. Another solution that allows energy saving is to force selfish nodes to participate in the network to route received packets towards their destination. Indeed, a selfish node is concerned only about its own welfare, refusing to route packets of other node, causing an extra charge for the rest of nodes in the network. We validate our solutions through simulation campaigns.


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