Titre :	Étude comparative des protocoles d'accès au canal dans les nano-réseaux térahertz
Type de document :	texte imprimé
Auteurs :	Rahmani ,Mohammed, Auteur ; Aliouat ,Zibouda, Directeur de thèse
Editeur :	Setif:UFA
Année de publication :	2019
Importance :	1 vol (59 f .)
Format :	29 cm
Langues :	Français (fre)
Catégories :	Thèses & Mémoires:Informatique
Mots-clés :	Nano-réseau éléctromagnitique Térahertz Bands
Index. décimale :	004 Informatique
Résumé :	Ldomaines de la société moderne du futur, tels que : les soins de santé, la sécurité publique, la protection de l’environnement, etc. Actuellement, La communication entre les nano-machines constitue grand défi pas encore résolu. Ces communications peuvent être basées sur divers supports de transmission et le plus communément accepté dans l’état actuel de la nanotechnologie est axé sur la transmission électromagnétique basée sur des impulsions à largeur de bande Térahertz. Dans ce travail, nous avons mis en oeuvre plusieurs protocoles MAC connus fonctionnant à des fréquences de bande passante Térahertz, à savoir : TSOOK, RD-TSOOK et SRH-TSOOK. Le but de cette implémentation est d’évaluer les performances de ces protocoles. BitSimulator était notre outil de simulation spécifiquement dédié aux WNNs et cette étude a permis de comparer les résultats obtenus à partir des différents protocoles ciblés. Ainsi, selon les résultats fournis par 72 scénarios de simulation, nous avons constaté que certains facteurs ayant une incidence sur le comportement du protocole ne peuvent être détectés que par la simulation. Ces facteurs sont liés à la manière dont le trafic est généré par les nano-machines, ainsi qu’aux modèles de distribution des nano-machines au sein des nano réseaux. Plus la concentration de nano-machines dans une zone est importante et sa densité, plus le nombre de collisions et le taux de réussite augmentent. La durée moyenne de bout en bout diminue également. Ce phénomène apparaît plus dans le protocole TSOOK. De plus, la sélection d’un protocole à utiliser dans un nano-réseau donné avec ses propres paramètres (densité, distribution, etc.) ne dépend pas uniquement de ces paramètres, mais est également liée aux critères d’évaluation à améliorer. De plus, nous avons obtenu plusieurs résultats : — Utilisez directement SRH-TSOOK pour vous attendre à un nombre minimal de collisions sans tenir compte des paramètres du réseau. — Utilisation de RD-TSOOK si l’on s’intéresse à un taux de réussite élevé et à un délai de bout en bout réduit en cas de distributions concentrées et de faible densité. — Utilisation de SRH-TSOOK pour un taux de réussite élevé et un faible temps moyen de bout en bout dans les distributions de cluster et pour les cas à faible densité ou à forte densité. La comparaison dans ce travail concerne principalement trois critères d’évaluation : nombre de collisions, taux de succès des paquets transmis et délai moyen de livraison de bout en bout des paquets.
Note de contenu :	Sommaire Table des figures viii Introduction Générale 1 1 Internet of NanoThings 3 1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2 Nano-réseaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2.1 Nanotechnologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.2.2 Paradigmes de communication à l’échelle nanométrique . . . . . . 5 1.2.2.1 Communication nano-électromagnétique . . . . . . . . . 5 1.2.2.2 Communication nanomécanique . . . . . . . . . . . . . . 6 1.2.2.3 La communication moléculaire . . . . . . . . . . . . . . 6 1.2.3 Développement de nanodispositif . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.2.3.1 Approche descendante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.2.3.2 Approche ascendante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.2.3.3 Approche bio-hybride . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2.4 Architectures de nanodispositifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.3 Internet des NanoObjets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.3.1 Internet des NanoObjets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.3.2 Architecture de réseau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.3.2.1 Nano Noeuds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.3.2.2 Nano Routeurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.3.2.3 Périphériques d’interface nano-micro . . . . . . . . . . . 11 1.3.2.4 Gateway . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.4 Applications de Internet des NanoObjets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.4.1 L’Internet des Bio-NanoObjets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.4.1.1 Applications biomédicales . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 iv TABLE DES MATIÉRES 1.4.2 Autres applications de l’IoNT. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.4.2.1 Applications Industrielles . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.4.2.2 Applications militaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.4.2.3 Applications environnementales . . . . . . . . . . . . . . 13 1.5 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2 La Communication électromagnétique dans les WNNs 15 2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.2 Communication en bande Térahertz dans les WNN . . . . . . . . . . . . . 16 2.2.1 Utilisation de la bande Gigahertz vs Térahertz . . . . . . . . . . . . 16 2.2.2 Modélisation du canal Térahertz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.2.2.1 Communication Terahertz à base d’impulsions . . . . . 16 2.2.2.2 Codage et modulation de l’information . . . . . . . . . . 17 2.3 Particularités de bande térahertz et phénomènes affectant la propagation de signal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.3.1 Phénomènes affectant la propagation de signal . . . . . . . . . . . . 18 2.3.1.1 Affaiblissement sur le trajet . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.3.2 Bruit d’absorption moléculaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.3.3 Bande passante et capacité de canal . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.3.4 Interférence multi-user . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.4 Modélisation d’un réseau nano sans fil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.4.1 Modèle énergétique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.4.2 Modèle de réseau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.4.3 Modèle de bruit d’absorption moléculaire . . . . . . . . . . . . . . 22 2.5 Protocoles pour WNSNs électromagnétique . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.5.1 TS-OOK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.5.1.1 Définition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.5.1.2 Principe de fonctionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.5.1.3 Les avantages et les inconvénients . . . . . . . . . . . . . 26 2.5.2 RD-TOOK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.5.2.1 Définition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.5.2.2 Principe de fonctionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.5.2.3 Les avantages et les inconvénients . . . . . . . . . . . . . 27 2.5.3 SRH-TSOOK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.5.3.1 Définition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.5.3.2 Principe de fonctionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.5.3.3 Les avantages et les inconvénients . . . . . . . . . . . . . 29 2.6 Comparison préliminaire des protocoles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 v TABLE DES MATIÉRES 2.7 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 3 Implémentation et comparaison des protocoles 31 3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 3.2 L’environnement de réalisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 3.2.1 Moyens matériels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 3.2.2 Moyens logiciels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 3.2.2.1 TaxeMaker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 3.2.2.2 Geany C/C++ IDE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 3.3 Représentation et fonctionnement de BitSimulator . . . . . . . . . . . . . . 33 3.3.1 Définition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.3.2 La conception de base . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.3.2.1 Simulation sous BitSimulator . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.3.3 Les limitations et les avantages de BitSimulator . . . . . . . . . . . 35 3.3.3.1 Les avantages de BitSimulator . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.3.3.2 Les limitations de BitSimulator . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.4 Implémentation de scénarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.4.1 La répartition des nanodispositifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 3.4.1.1 Definition des différent répartition . . . . . . . . . . . . . 36 3.4.1.2 Comparaison entre les modéles de répartition . . . . . . 37 3.4.2 Génération trafic de données . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.4.2.1 Definition des différent méthodes de génération . . . . . 39 3.4.2.2 Comparaison entre les différent méthodes de génération 39 3.4.3 La densité de nanoréseau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 3.5 Analyse des performances des protocoles et comparaison . . . . . . . . . . 41 3.5.1 Nombre des bits en collisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 3.5.2 Taux de succès . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 3.5.3 Temps moyen bout en bout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 3.6 Discussion après l’analyse des performances des protocoles . . . . . . . . 47 3.7 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 Conclusion Générale et Perspectives 49 Bibliographie 51 vi LISTE DES TABLEAUX TABLE Page 2.1 Tableau de comparaison des performances des protocoles basé sur une analyse probabiliste. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 vii
Côte titre :	MAI/0279

Étude comparative des protocoles d'accès au canal dans les nano-réseaux térahertz [texte imprimé] / Rahmani ,Mohammed, Auteur ; Aliouat ,Zibouda, Directeur de thèse . - [S.l.] : Setif:UFA, 2019 . - 1 vol (59 f .) ; 29 cm.
Langues : Français (fre)

Catégories :	Thèses & Mémoires:Informatique
Mots-clés :	Nano-réseau éléctromagnitique Térahertz Bands
Index. décimale :	004 Informatique
Résumé :	Ldomaines de la société moderne du futur, tels que : les soins de santé, la sécurité publique, la protection de l’environnement, etc. Actuellement, La communication entre les nano-machines constitue grand défi pas encore résolu. Ces communications peuvent être basées sur divers supports de transmission et le plus communément accepté dans l’état actuel de la nanotechnologie est axé sur la transmission électromagnétique basée sur des impulsions à largeur de bande Térahertz. Dans ce travail, nous avons mis en oeuvre plusieurs protocoles MAC connus fonctionnant à des fréquences de bande passante Térahertz, à savoir : TSOOK, RD-TSOOK et SRH-TSOOK. Le but de cette implémentation est d’évaluer les performances de ces protocoles. BitSimulator était notre outil de simulation spécifiquement dédié aux WNNs et cette étude a permis de comparer les résultats obtenus à partir des différents protocoles ciblés. Ainsi, selon les résultats fournis par 72 scénarios de simulation, nous avons constaté que certains facteurs ayant une incidence sur le comportement du protocole ne peuvent être détectés que par la simulation. Ces facteurs sont liés à la manière dont le trafic est généré par les nano-machines, ainsi qu’aux modèles de distribution des nano-machines au sein des nano réseaux. Plus la concentration de nano-machines dans une zone est importante et sa densité, plus le nombre de collisions et le taux de réussite augmentent. La durée moyenne de bout en bout diminue également. Ce phénomène apparaît plus dans le protocole TSOOK. De plus, la sélection d’un protocole à utiliser dans un nano-réseau donné avec ses propres paramètres (densité, distribution, etc.) ne dépend pas uniquement de ces paramètres, mais est également liée aux critères d’évaluation à améliorer. De plus, nous avons obtenu plusieurs résultats : — Utilisez directement SRH-TSOOK pour vous attendre à un nombre minimal de collisions sans tenir compte des paramètres du réseau. — Utilisation de RD-TSOOK si l’on s’intéresse à un taux de réussite élevé et à un délai de bout en bout réduit en cas de distributions concentrées et de faible densité. — Utilisation de SRH-TSOOK pour un taux de réussite élevé et un faible temps moyen de bout en bout dans les distributions de cluster et pour les cas à faible densité ou à forte densité. La comparaison dans ce travail concerne principalement trois critères d’évaluation : nombre de collisions, taux de succès des paquets transmis et délai moyen de livraison de bout en bout des paquets.
Note de contenu :	Sommaire Table des figures viii Introduction Générale 1 1 Internet of NanoThings 3 1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2 Nano-réseaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2.1 Nanotechnologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.2.2 Paradigmes de communication à l’échelle nanométrique . . . . . . 5 1.2.2.1 Communication nano-électromagnétique . . . . . . . . . 5 1.2.2.2 Communication nanomécanique . . . . . . . . . . . . . . 6 1.2.2.3 La communication moléculaire . . . . . . . . . . . . . . 6 1.2.3 Développement de nanodispositif . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.2.3.1 Approche descendante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.2.3.2 Approche ascendante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.2.3.3 Approche bio-hybride . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2.4 Architectures de nanodispositifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.3 Internet des NanoObjets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.3.1 Internet des NanoObjets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.3.2 Architecture de réseau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.3.2.1 Nano Noeuds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.3.2.2 Nano Routeurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.3.2.3 Périphériques d’interface nano-micro . . . . . . . . . . . 11 1.3.2.4 Gateway . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.4 Applications de Internet des NanoObjets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.4.1 L’Internet des Bio-NanoObjets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.4.1.1 Applications biomédicales . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 iv TABLE DES MATIÉRES 1.4.2 Autres applications de l’IoNT. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.4.2.1 Applications Industrielles . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.4.2.2 Applications militaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.4.2.3 Applications environnementales . . . . . . . . . . . . . . 13 1.5 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2 La Communication électromagnétique dans les WNNs 15 2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.2 Communication en bande Térahertz dans les WNN . . . . . . . . . . . . . 16 2.2.1 Utilisation de la bande Gigahertz vs Térahertz . . . . . . . . . . . . 16 2.2.2 Modélisation du canal Térahertz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.2.2.1 Communication Terahertz à base d’impulsions . . . . . 16 2.2.2.2 Codage et modulation de l’information . . . . . . . . . . 17 2.3 Particularités de bande térahertz et phénomènes affectant la propagation de signal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.3.1 Phénomènes affectant la propagation de signal . . . . . . . . . . . . 18 2.3.1.1 Affaiblissement sur le trajet . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.3.2 Bruit d’absorption moléculaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.3.3 Bande passante et capacité de canal . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.3.4 Interférence multi-user . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.4 Modélisation d’un réseau nano sans fil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.4.1 Modèle énergétique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.4.2 Modèle de réseau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.4.3 Modèle de bruit d’absorption moléculaire . . . . . . . . . . . . . . 22 2.5 Protocoles pour WNSNs électromagnétique . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.5.1 TS-OOK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.5.1.1 Définition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.5.1.2 Principe de fonctionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.5.1.3 Les avantages et les inconvénients . . . . . . . . . . . . . 26 2.5.2 RD-TOOK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.5.2.1 Définition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.5.2.2 Principe de fonctionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.5.2.3 Les avantages et les inconvénients . . . . . . . . . . . . . 27 2.5.3 SRH-TSOOK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.5.3.1 Définition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.5.3.2 Principe de fonctionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.5.3.3 Les avantages et les inconvénients . . . . . . . . . . . . . 29 2.6 Comparison préliminaire des protocoles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 v TABLE DES MATIÉRES 2.7 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 3 Implémentation et comparaison des protocoles 31 3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 3.2 L’environnement de réalisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 3.2.1 Moyens matériels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 3.2.2 Moyens logiciels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 3.2.2.1 TaxeMaker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 3.2.2.2 Geany C/C++ IDE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 3.3 Représentation et fonctionnement de BitSimulator . . . . . . . . . . . . . . 33 3.3.1 Définition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.3.2 La conception de base . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.3.2.1 Simulation sous BitSimulator . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.3.3 Les limitations et les avantages de BitSimulator . . . . . . . . . . . 35 3.3.3.1 Les avantages de BitSimulator . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.3.3.2 Les limitations de BitSimulator . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.4 Implémentation de scénarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.4.1 La répartition des nanodispositifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 3.4.1.1 Definition des différent répartition . . . . . . . . . . . . . 36 3.4.1.2 Comparaison entre les modéles de répartition . . . . . . 37 3.4.2 Génération trafic de données . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.4.2.1 Definition des différent méthodes de génération . . . . . 39 3.4.2.2 Comparaison entre les différent méthodes de génération 39 3.4.3 La densité de nanoréseau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 3.5 Analyse des performances des protocoles et comparaison . . . . . . . . . . 41 3.5.1 Nombre des bits en collisions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 3.5.2 Taux de succès . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 3.5.3 Temps moyen bout en bout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 3.6 Discussion après l’analyse des performances des protocoles . . . . . . . . 47 3.7 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 Conclusion Générale et Perspectives 49 Bibliographie 51 vi LISTE DES TABLEAUX TABLE Page 2.1 Tableau de comparaison des performances des protocoles basé sur une analyse probabiliste. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 vii
Côte titre :	MAI/0279