Etude et optimisation des protocoles PHY et MAC de l’IEEE 802.11 vers une nouvelle génération intégrée à la future 5G

Study and optimisation of IEEE 802.11 PHY and MAC protocols towards a new generation integrated in 5G

• Auteur / Autrice : Kaoutar Abdelalim
• Direction : Karine Cavalec-Amis
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Télécommunications
• Date : Soutenance le 09/12/2019
• Etablissement(s) : Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Département Signal et Communications - Lab-STICC_IMTA_CACS_COM - Laboratoire en sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Brest ; 2012-....)
• Jury : Président / Présidente : Jean-François Hélard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Karine Cavalec-Amis, Didier Le Ruyet, Jean-Marie Gorce, Stefano Avallone, Getachew Redieteab, Sandrine Roblot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Didier Le Ruyet, Jean-Marie Gorce
• DOI : 10.70675/3ee7c96ez85cfz4494zab0cz900b4b194a78

Mots clés

Mots clés contrôlés

IEEE 802.11 (norme)

Couche physique (informatique)

Allocation de ressources (radiotéléphonie)

Aléatoire

Mots clés libres

IEEE 802.11ax

OFDMA

Accès aléatoire

Allocation de ressources

Acquittement par bloc

QoS

WLAN

Ns-3

IEEE 802.11ax

OFDMA

Random access

Resource allocation

Block acknowledgment

QoS

WLANs

Ns-3

Résumé

L’évolution des réseaux sans fil et leur utilisation massive soulève de plus en plus de défis. Cela est particulièrement vrai pour les environnements denses pour lesquels la performance par utilisateur est un problème clé. Le standard IEEE 802.11ax a été lancé dans ce contexte, afin d’améliorer les protocoles des couches PHY(Physical) et MAC (Medium Access Control) en maintenant la rétrocompatibilité avec les standards précédents. Les travaux de cette thèse rejoignent les mêmes perspectives que le IEEE 802.11ax, à savoir l’amélioration des protocoles existants ou l’introduction de nouvelles techniques. Dans cette perspective, trois contributions principales sont proposées : premièrement, une analyse approfondie de la norme IEEE 802.11 a été élaborée, depuis sa première version en 1999 jusqu’au dernier amendement, le IEEE 802.11ax, en cours de finalisation. Deuxièmement, nous exposons une amélioration de la couche PHY à travers une nouvelle méthode d’allocation de ressources pour l’OFDMA (OFDMA pour Orthogonal Frequency Division Multiple Access) en mode accès aléatoire. Troisièmement, nous avons développé une évolution de la couche MAC avec un mode de négociation adaptatif pour la session d’acquittement par bloc (AN-BA).

The high growth of wireless applications brings greater challenges to wireless technologies and calls for more improvements and better efficiency. This is particularly true for dense environments for which per user performance is a key issue. IEEE 802.11ax amendment was launched in that context, to improve the physical (PHY) and medium access control (MAC) layer protocols of Wi-Fi networks in dense environments while maintaining backward compatibility with previous standards.The works of this thesis join the same perspectives as the IEEE 802.11ax, namely the improvement of existing protocols or the proposal of new ones. To that aim, three main contributions are proposed: first, we provide a deep analysis of the IEEE 802.11 norm, from its first version in 1999 to the ongoing IEEE 802.11ax amendment. Second, we expose a PHY layer improvement with a new method for the resource allocation in orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) in random access mode. Third, we develop a MAC layer evolution with an adaptive negotiation mode for the block acknowledgement session (AN-BA).