Contexte général
1.3 Les applications envisagées
Dans cette partie, deux contextes d’application de la modélisation déterministe néces-sitant la prise en compte des antennes sont présentés. Ces deux contextes font l’objet de deux projets européens FP7 dans lesquels s’inscrit le travail réalisé pendant la thèse :
• le projet UCELLS (Ultra-wide band real-time interference monitoring and CELLular
management Strategies), dont le but est de gérer la ressource spectrale en présence
de terminaux ULB [15]
• le projet WHERE (Wireless Hybrid Enhanced Mobile Radio Estimators), dont le but est d’utiliser l’ensemble des réseaux de communications disponibles pour faire de la localisation [3]
1.3.1 Le projet UCELLS
Le projet européen UCELLS s’inscrit dans le développement des réseaux personnels WPAN et vise à fournir une solution technique viable pour des connexions fiables et très hauts débits, en configuration cellulaire. L’idée proposée par le projet UCELLS est d’exploi-ter une architecture de spectrum sensing originale basée sur des technologies optroniques, afin d’assurer la coexistence et la compatibilité des systèmes de communications ULB avec les systèmes de communications sans fil actuels et futurs, mobiles et fixes [2].
Fig. 1.2: Scénario UCELLS [2]
La figure 1.2 montre un schéma d’application possible du projet UCELLS. Le scénario de communication présenté sur cette figure contient un ensemble d’émetteurs/récepteurs ULB mobiles (désignés par des icônes de téléphones) et différents points d’accès, chacun opérant sur une picocellule ULB unique. Les terminaux ULB se trouvant au sein de la même picocellule peuvent établir des connexions en mode point-à-point (peer-to-peer en anglais). Ces terminaux peuvent également changer de picocellules, tout en maintenant la communication en cours. En principe, lorsqu’un terminal change de picocellule, la
commu-nication en cours s’affaiblit et le système doit trouver automatiquement un point d’accès disponible en voisinage du terminal, qui soit capable d’assurer à nouveau la communication dans les meilleures conditions.
Il est par conséquent essentiel de détecter la position de chaque terminal en temps réel et les éventuels interféreurs, pour que le système soit capable de :
• faire co-exister les différents systèmes de communication sans fil en présence,
• assurer la prise en charge du transfert d’un terminal ULB, d’un point d’accès à un autre.
Afin de simuler au plus proche tous les aspects liés à la localisation des terminaux, une modélisation fine et réaliste du canal de transmission est, dans ce contexte, un élé-ment primordial. En particulier, la prise en compte des antennes est déterminante dans ce contexte ULB. En effet, la connaissance en amont du canal de transmission permettra de concevoir des outils de gestion des ressources spectrales et des interférences entre les différents terminaux ULB, mais aussi entre les terminaux ULB et les autres systèmes sans fil à bande étroite opérant dans le voisinage (WiFi, WiMax, etc...).
Ce projet rassemble onze partenaires européens académiques et industriels, cités ci-dessus :
• laboratoires de recherche :
– L’Université Polytechnique de Valencia (UPVLC-NTC), Espagne – L’Université Catholique de Leuven (KULEUVEN), Belgique – L’Institut Technique Supérieur (IST) de Lisbonne, Portugal – L’Université de Rennes 1, France
• entreprises : – WISAIR, Israël
– Agilent Technologies Belgium SA/NV, Belgique – DAS Photonics, Espagne
– IMST, Allemagne
– Photline Technologies, France – SIRADEL, France
– EUSKALTEL, Espagne
1.3.2 Le projet WHERE
L’objectif du projet européen WHERE est d’étudier les techniques de positionnement radio et de trouver une manière de valorisation/exploitation de l’information de positionne-ment, pour apporter un plus aux futurs réseaux cellulaires mobiles. Ce projet présente une excellente opportunité pour mettre à profit les concepts de modélisation et de traitement du signal développés dans les domaines de la géo-localisation, de la télécommunication et du radar.
Une des tâches de l’IETR dans le projet WHERE est de trouver les techniques optimales de positionnement en milieux intérieur et urbain, dans le contexte des réseaux cellulaires, à partir des informations disponibles (niveaux de signaux reçus, estimation des temps d’ar-rivée, etc...) [16]. Ces informations sont ensuite traitées par différentes techniques de loca-lisation comme le fingerprinting, des techniques hétérogènes mêlant différentes techniques d’accès radio (RATs - (Radio Access Technologies), des techniques coopératives, etc... Dans ce contexte, les outils de modélisation du canal de transmission jouent un rôle fondamen-tal. En particulier, dans ce projet, l’hétérogénéité des systèmes à prendre en compte, ainsi
que leur mobilité, est un aspect incontournable afin de simuler au plus proche tous les aspects liés à la problématique de la localisation en temps réel, y compris la variété des environnements et la mobilité des terminaux.
Le scénario de communication sans fil à courte portée en environnement mixte (princi-palement intérieur/extérieur proche), décrit sur la figure 1.3, constitue un exemple typique d’application du projet WHERE. Dans ce scénario, on cherche à estimer au mieux et de manière instantanée la position de tout terminal hétérogène fixe ou mobile (désigné en noir). Pour cela, on utilise les différents signaux provenant des stations de base fixes ayant des positions connues et des nœuds ancres fixes ou mobiles prépositionnés grâce à un sys-tème de positionnement de type GPS (Global Positioning System) ou autre (désignés en rouge).
Fig. 1.3: Scénario WHERE [3]
Dans le cadre du projet WHERE, quatorze partenaires européens académiques et in-dustriels sont en collaboration :
• laboratoires de recherche :
– L’Université d’Aalborg, Danemark
– L’Université Polytechnique de Madrid, Espagne – L’Université de l’Alberta, Canada
– L’Université municipale de Hong Kong – L’Université de Surrey, Angleterre
– L’Institut de Télécommunications, Portugal – L’Institut Eurécom, France
– Le Commissariat à L’Énergie Atomique (CEA) - LETI, France – L’IETR de Université de Rennes 1, France
• entreprises :
– L’Institut de Communication et de Navigation du Centre aérospatial allemand (DLR), Allemagne
– Advanced Communications Research & Development S.A. (ACORDE), Espagne – SIRADEL, France
– Mitsubishi Electric ITE, France – Sigint Solutions Ltd, Chypre
Depuis juillet 2010, le projet WHERE a été prolongé en WHERE2 pour trois ans. Ce projet WHERE2 est une opportunité supplémentaire pour aborder le domaine des communications coopératives et les simulations embarquées dans les terminaux.
1.4 Conclusion
Ce chapitre nous a permis de situer nos travaux par rapport au contexte actuel des communications sans fil. L’évolution majeure des technologies de communications sans fil requiert de nouveaux modèles de canaux radio.
Il est fort probable qu’on assiste à l’avenir, à une convergence des réseaux filaires fixes avec les réseaux sans fil, des réseaux cellulaires de communications avec les réseaux de télé-diffusion, des réseaux cellulaires d’accès radio avec les réseaux locaux sans fil, ce qui oblige “l’universalité” des outils et des méthodes d’estimation de canaux radio [17]. Ce constat a orienté le sujet de cette thèse vers la simulation réaliste de canaux radio hétérogènes ULB. Les applications actuelles et envisagées de cet outil de modélisation ont été également présentées dans ce chapitre.