Sélection auto-adaptative des technologies d'accès radio pour répondre aux besoins de communication sur route pour le déploiement des véhicules autonomes

par Killian Le Page

Projet de thèse en Informatique

Sous la direction de Francine Krief et de Marion Berbineau.

Thèses en préparation à Bordeaux , dans le cadre de École doctorale de mathématiques et informatique (Talence, Gironde) , en partenariat avec Laboratoire bordelais de recherche en informatique (laboratoire) et de Programmation Réseaux et Systèmes (PROGRESS) (equipe de recherche) depuis le 21-11-2018 .


  • Résumé

    Les besoins de communication sur route vont évoluer et connaître une forte croissance grâce à l'arrivée des réseaux véhiculaires (Vehicular Ad-Hoc Network : VANET) et du véhicule autonome qui permettront le déploiement d'une large variété d'applications. Si ces nouvelles applications viseront principalement à améliorer la sécurité routière et le confort des usagers lors de leurs déplacements, de nouveaux services verront le jour comme le platooning qui permettra à un véhicule avec chauffeur de guider des véhicules autonomes rassemblés en convoi sur le réseau urbain. Le partage de véhicules et l'Internet des Objets vont encore élargir le champ de services offerts. Ces applications, toujours plus nombreuses, auront des exigences très variées en termes de qualité de service et de sécurité des communications auxquelles il conviendra de répondre. En particulier, pour devenir une réalité au quotidien, la conduite sans chauffeur doit pouvoir compter à tout moment sur des moyens de communication fiables. Les technologies d'accès radio qui permettent aux véhicules de communiquer, soit directement (V2V-Véhicule à Véhicule), soit avec une infrastructure de communication routière située au bord de la route (V2I-Véhicule à Infrastructure), soit encore directement avec un réseau cellulaire, connaissent aujourd'hui un développement considérable avec des technologies telles que le système ITS-G5 dérivé du WiFi ou le LTE (Long Term Evolution). Ces développements vont se poursuivre avec l'arrivée de la prochaine génération de systèmes de communications encore appelée 5G qui devrait aussi standardiser les communications de type véhicule à véhicule (V2V). Chacune de ces technologies présente des caractéristiques notamment de bande passante, de portée radio, de disponibilité et de sécurité, qui lui sont spécifiques. Bien que des bandes spécifiques soient allouées pour les applications véhiculaires (bande ITS-Intelligent Transport System), la couverture d'un réseau de télécommunications le long des routes et dans les zones à faible densité est loin d'être totale car les déploiements sont coûteux. La radio intelligente (ou Cognitive radio en anglais) est une technologie émergente qui sera capable de détecter les bandes de fréquences non occupées et d'adapter ses paramètres de transmission en fonction des contraintes de la communication afin d'émettre dans ces bandes. Elle pourra ainsi utiliser des bandes de fréquences inutilisées temporairement, dans les zones sans infrastructure de communication ou dans les zones où le trafic radio est faible. En plus d'être capable de percevoir et de s'adapter à son environnement, la radio intelligente a aussi des capacités de raisonnement et d'apprentissage via l'utilisation des technologies de l'intelligence artificielle. L'objectif de cette thèse est de proposer une solution qui doit permettre au véhicule de sélectionner, de manière autonome et en temps réel, la ou les technologies d'accès radio qui répondent le mieux aux besoins des applications sur route. Il s'agira en particulier d'adapter le fonctionnement de la radio intelligente pour qu'elle soit capable de sélectionner la/les meilleures technologies d'accès en présence d'un certain nombre de contraintes (bande passante utile, puissance, interférences, etc.) et d'ajuster les protocoles de communication et les paramètres opérationnels en conséquence. De plus, cette approche facilitera la prise en charge des évolutions liées aux technologies d'accès radio et le déploiement d'applications véhiculaires qui s'appuient sur des réseaux de communication hétérogènes. Enfin, les nouveaux algorithmes de prise de décision qui seront spécifiés doivent être capables de prendre en compte des contraintes variées telles que la qualité de service, la sécurité, l'économie d'énergie ou encore les préférences utilisateurs telles que le coût par exemple. La décision devra également tenir compte de la prévision à court terme de la disponibilité du lien entre deux véhicules ou de la disponibilité de l'infrastructure pour pouvoir assurer la continuité de service en mobilité. Cet ajustement logiciel est aujourd'hui envisageable grâce à l'arrivée de la virtualisation des fonctions de communication mais aussi des modules de radio logicielle (SDR-Software Defined Radio). La solution proposée sera validée par simulation et expérimentation à l'aide d'une plateforme radio intelligente et en considérant différents scénarios de communication.

  • Titre traduit

    Self-adaptive selection of radio access technologies to answer road communications needs with the autonomous vehicle deployment


  • Résumé

    The goal of this thesis work is to develop a solution that will allow the vehicle to select independently, based on the concepts of cognitive radio and the introduction of a cognitive manager in the on-board terminal, the access technology (ies) that best meet the needs of each type of communication flow that it will have to deal with (V2I and V2I) and for defined use cases. A proof of concept will be realized by considering a case of use which it will be necessary to specify.