Communications protocols for wireless sensor networks in perturbed environment

Sarr, Ndeye Bineta (2019). Communications protocols for wireless sensor networks in perturbed environment. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

This thesis is mainly in the Smart Grid (SG) domain. SGs improve the safety of electrical networks and allow a more adapted use of electricity storage, available in a limited way. SGs also increase overall energy efficiency by reducing peak consumption. The use of this technology is the most appropriate solution because it allows more efficient energy management. In this context, manufacturers such as Hydro-Quebec deploy sensor networks in the nerve centers to control major equipment. To reduce deployment costs and cabling complexity, the option of a wireless sensor network seems the most obvious solution. However, deploying a sensor network requires in-depth knowledge of the environment. High voltages substations are strategic points in the power grid and generate impulse noise that can degrade the performance of wireless communications. The works in this thesis are focused on the development of high performance communication protocols for the profoundly disturbed environments. For this purpose, we have proposed an approach based on the concatenation of rank metric and convolutional coding with orthogonal frequency division multiplexing. This technique is very efficient in reducing the bursty nature of impulsive noise while having a quite low level of complexity. Another solution based on a multi-antenna system is also designed. We have proposed a cooperative closed-loop coded MIMO system based on rank metric code and max−dmin precoder. The second technique is also an optimal solution for both improving the reliability of the system and energy saving in wireless sensor networks.

Titre traduit

Protocoles de communications pour réseaux de capteurs en milieu fortement perturbé

Résumé traduit

Cette thèse s’inscrit dans le domaine des réseaux intelligents (RI). Les RIs améliorent la sécurité des réseaux électriques et permettent une utilisation adaptée de l’énergie disponible de manière limitée. Ils augmentent également l’efficacité énergétique globale en réduisant la consommation. L’utilisation de cette technologie est la solution la plus appropriée car elle permet une gestion plus efficace de l’énergie. Dans ce contexte, des compagnies comme Hydro-Québec déploient des réseaux de capteurs pour contr ôler les principaux équipements. Pour réduire les coûts de déploiement et la complexité du câblage, un réseau de capteurs semble être une solution optimale. Cependant, son déploiement nécessite une connaissance approfondie de l’environnement. Les postes à haute tension sont des points stratégiques du réseau électrique et génèrent un bruit impulsif qui dégrade les performances des communications sans fil. Les travaux dans cette thèse sont centrés sur le développement de protocoles de communication performants dans ces milieux fortement perturbés. Nous avons proposé une première approche basée sur la concaténation du code à métrique de rang et le code convolutif avec la modulation OFDM. C’est une technique très efficace pour réduire l’effet du bruit impulsif tout en ayant un niveau de complexité assez faible. Une autre solution basée sur un système multi-antennaire est développée. Nous avons aussi proposé un système MIMO coopératif codé en boucle fermée basée sur le code à métrique de rang et le précodeur max−dmin. La deuxième technique est également une solution optimale pour améliorer la fiabilité du système et réduire la consommation ´energétique dans les réseaux de capteurs.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Thesis presented to École de technologie supérieure and University of Poitiers (co-tutorship) in partial fulfillment for the degree of doctor of philosophy". Comprend des références bibliographiques (pages 151-162).
Mots-clés libres:	réseaux intelligents, réseaux de capteurs, postes à hautes tensions, bruit impulsif, codage à métrique de rang, OFDM, MIMO à boucle fermée
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Gagnon, François Vauzelle, Rodolphe
Codirecteur:	Codirecteur Agba, Basile L. Boeglen, Hervé
Programme:	Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt:	06 mai 2019 15:23
Dernière modification:	06 mai 2019 15:23
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2298

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