Cross-layer optimization techniques for satellite communications networks

• Auteur / Autrice : Juan Cantillo
• Direction : Marie-Laure Boucheret, Jérôme Lacan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique et communications
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Paris, ENST

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes de télécommunications

Satellites artificiels dans les télécommunications

Résumé

Cette thèse aborde les problèmes liés à la fiabilité des transmissions satellitaires depuis la perspective de l'optimisation multi-couches. S'agissant d'un aspect crucial des communications satellitaires ayant des implications à presque tous les niveaux de la communication, le contrôle des erreurs est sans doute l'une des thématiques satellite où les techniques multi-couche peuvent jouer un rôle important. La première partie de ce travail s'intéresse à la stratégie de contrôle des erreurs des satellites DVB de première génération, où sont identifiées des redondances liées à une gestion inefficace du problème par le décodeur canal et les couches d'adaptation. Une solution basée sur une approche multi-couche réduisant ces inefficacités est alors proposée. Ensuite, nous nous consacrons au standard satellite DVB de nouvelle génération et à la définition de GSE, sa nouvelle couche d'adaptation pour IP. Nous montrons comment GSE intègre de nombreux concepts multi-couches, parmi lesquels ceux liés à une gestion des erreurs basée sur les considérations de la première partie de ce travail. La troisième et dernière partie de ce travail présente HERACLES. Ce nouveau mécanisme multi-couches permet d'apporter des capacités accrues de correction d'erreurs et de synchronisation paquets à tout système de communications digitales sans consommation supplémentaire de bande. HERACLES a été entièrement développé dans cette thèse et a fait l'objet de deux brevets récents. Les résultats globaux de ce travail montrent les possibilités offertes par l'approche multi-couchesau problème du contrôle des erreurs, et ouvrent d'excellentes perspectives de déploiement dans les réseaux futurs.

This thesis addresses the error control problem for satellite links from the perspective of cross-layer design. At the crossroads of qos-related constraints, devices complexity and efficient spectrum use, error control is indeed a key aspect of wireless communications - particularly crucial in the satellite context - where cross-layer enhancements can play an important role. After a thorough introduction to cross-layer design, the first part of this work focuses specifically on the error control strategy of early DVB satellites, where redundancies between the channel decoder and the adaptation layers are set to light in order to propose a joint bandwidth-efficient error control policy. The focus then moves to second-generation DVB satellites and the definition of the novel, IP-centric and cross-layer friendly GSE encapsulation protocol, where results from the aforementioned study were successfully applied. Finally, a whole new cross-layer framework called HERACLES is introduced, offering efficient and overhead-free error correction capabilities for almost any layer of a protocol stack and being patented at the moment of writing these words. The results of the overall work show the strengths of an integrated approach to error control, and open the way for innovative cross-layer mechanisms to be deployed in next-generation communications networks.