Etude et conception d'algorithmes de collecte, transport et de dissémination des données massives dans l'Internet des objets mobiles (IoMT).

par Philippe Fabian

Projet de thèse en Informatique

Sous la direction de Abderrezak Rachedi.


  • Résumé

    Les objets connectés comme des voitures, des drones autonomes, des capteurs, machines industrielles et appareils ménagers forment un ensemble nommé l'Internet des Objets. Selon les études menées par Cisco, GARTNER, et L'EDATE le nombre d'objets connectés s'élèvera entre 50 et 80 milliards d'ici 2020 [1]. Par conséquent, des données massives sont générées par ces objets et leurs transports occuperont 35% du trafic réseau au niveau mondial [2]. L'infrastructure réseau actuelle (filaire et en particulier sans fil) n'est plus en mesure de supporter une telle charge. L'objectif de cette thèse consiste à concevoir des solutions qui permettent non seulement au réseau d'absorber de manière efficace cette nouvelle charge, mais aussi de prendre en compte les caractéristiques liées aux réseaux et aux objets. Parmi ces solutions, de nouveaux modèles et des algorithmes doivent être proposés afin de mieux traiter, gérer et transporter ces données. Dans le but de mieux gérer les ressources dans les réseaux d'accès cellulaires (4/5G) et en particulier avec le mode de communication machine-à-machine, une des solutions consiste à créer un réseau virtuel de manière opportuniste formé par un sous - ensemble d'objets connectés capables de collecter et disséminer des données. Plusieurs verrous scientifiques doivent être considérés : - L'hétérogénéité technologique des liens de communication : plusieurs technologies de communication et standards (cellulaires et non cellulaires) existent avec des approches différentes (verticale ou horizontale). Leur interopérabilité et leur coexistence doivent être prises en compte [3]. - La connectivité intermittente : la mobilité des objets ou le changement dynamique de la qualité de lien produit un changement fréquent de la topologie du réseau. Ce changement peut créer des sous-réseaux isolés et déconnectés. - La qualité des liaisons radio difficilement contrôlable : ce paramètre détermine la qualité de service (QoS) et la qualité d'expérience (QoE) au niveau du transport et de la dissémination des données. - L'hétérogénéité des objets : les objets possèdent des caractéristiques hétérogènes (technologie radio, capacité de calcul, de stockage, autonomie, etc). Dans un premier temps, des heuristiques doivent être conçues, évaluées, et validées en termes de complexité et de performance par des outils de : modélisation analytique, simulation réseaux, et expérimentation. Ensuite, des protocoles de maintien et de maintenance du réseau doivent être proposés. Enfin, il est nécessaire de concevoir des algorithmes efficaces de collecte et d'agrégation de données, ainsi que de partage de données avec une approche inter-couche, afin de prendre en compte les différents paramètres des couches MAC et réseau [4, 5]. Références : [1] : Rob van der Meulen, Gartner, URL : http://www.gartner.com/newsroom/id/3165317 [2] : Cisco Visual Networking Index: Global Mobile Data Traffic Forecast Update, 2016–2021 White Paper [3] : D. Bendouda, A. Rachedi, H. Haffaf. An hybrid and proactive architecture based on SDN for Internet of Things. The 13th International Wireless Communications and Mobile Computing Conference, Jun 2017, Valance, Spain. 2017 [4] : S. Hamdoun, A. Rachedi, H. Tembine, Yacine Ghamri-Doudane. Efficient Transmission Strategy Selection Algorithm for M2M Communications: An Evolutionary Game Approach. The 15th IEEE International Symposium on Network Computing and Applications, IEEE NCA 2016, Oct 2016, Cambridge, Boston [5] : S. Hamdoun, A. Rachedi, Y. Ghamri-Doudane. Radio Resource Sharing for MTC in LTE-A: An Interference-Aware Bipartite Graph Approach. IEEE Global Communication Conference (IEEE Globecom), Dec 2015, San Diego, CA, United States. 2015,

  • Titre traduit

    Study and design of algorithms to collect, transport and disseminate massive data in the Internet of Mobile Things (IoMT).


  • Résumé

    Connected things such as cars, autonomous drones, sensors, industrial machinery and home appliances are what we call the Internet of Things. Studies from Cisco, GARTNER and EDATE show that the number of connected things will reach between 50 to 80 billions of units at the horizon of 2020 [1]. Accordingly, massive data generated by these things will represent about 35% of worldwide network traffic [2]. The actual network infrastructure (wired and especially wireless) will not be able to withstand such a charge. The objective of this thesis is twofold: to design solutions that will allow the network to efficiently absorb this charge, and to take into account the characteristics related to networks and things. Among these solutions, new models and algorithms must be propound to enhance processing, management and transportation of this data. In the spirit of better resources management in cellular access network (4/5G), and specifically using machine-to-machine communication, one solution is to create a virtual network in an opportunistic way formed from a subset of connected things able to collect and disseminate data. Several challenges have to be considered: - Communication links technological heterogeneity: several communication technologies and standards (cellular or non-cellular) are present, using different approaches (vertical or horizontal). Their interoperability and coexistence must be accounted for [3]. - Sporadic connectivity: mobility of things or link quality dynamic variations are responsible for frequent topological modifications. These modifications might lead to isolated or disconnected sub-networks. - Radio links quality hardly controllable: this is decisive for Quality of Service (QoS) and Quality of Experience (QoE) regarding data transport and dissemination. - Things heterogeneity: things have heterogeneous characteristics (radio technology, computational and storage capacity, battery life, etc). At first, heuristics must be designed, evaluated and approved in terms of complexity and performance using tools: analytical modeling, networks simulation and testing/experimentation. Then, network maintaining and maintenance protocols have to be proposed. Finally, it is mandatory to design efficient algorithms to collect and aggregate data, and for data sharing using an inter-layer approach, in order to take into account the different parameters of MAC and network layers [4, 5]. References: [1] : Rob van der Meulen, Gartner, URL : http://www.gartner.com/newsroom/id/3165317 [2] : Cisco Visual Networking Index: Global Mobile Data Traffic Forecast Update, 2016–2021 White Paper [3] : D. Bendouda, A. Rachedi, H. Haffaf. An hybrid and proactive architecture based on SDN for Internet of Things. The 13th International Wireless Communications and Mobile Computing Conference, Jun 2017, Valance, Spain. 2017 [4] : S. Hamdoun, A. Rachedi, H. Tembine, Yacine Ghamri-Doudane. Efficient Transmission Strategy Selection Algorithm for M2M Communications: An Evolutionary Game Approach. The 15th IEEE International Symposium on Network Computing and Applications, IEEE NCA 2016, Oct 2016, Cambridge, Boston [5] : S. Hamdoun, A. Rachedi, Y. Ghamri-Doudane. Radio Resource Sharing for MTC in LTE-A: An Interference-Aware Bipartite Graph Approach. IEEE Global Communication Conference (IEEE Globecom), Dec 2015, San Diego, CA, United States. 2015,