Thématiques de recherche

Mes travaux s'orientent suivant deux axes principaux : la géolocalisation et la prédiction de la mobilité. Chacun de ces axes s'inscrit dans la gestion de l'informatique mobile et visent à assurer la possibilité de fournir des applications Context-Aware et la continuité des services en mobilité.

La géolocalisation permet de déterminer la position d'un terminal mobile afin de lui faire parvenir des services en relation avec son contexte géographique. J'ai choisi de m'orienter vers une géolocalisation basée sur la technologie Wi-Fi. En effet, cette technologie est d'une part très répandue. D'autre part, elle permet de coupler les fonctions de localisation et de communication grâce à des communications bidirectionnelles à des débits suffisants pour envisager des applications multimédia.

La prédiction de la mobilité permet d'anticiper les handoffs, c'est-à-dire les changements d'équipement de connexion au réseau, au cours des pérégrinations d'un terminal mobile. Je m'intéresse pour cela à des modèles d'apprentissage d'états-transitions que sont les modèles de Markov et les réseaux bayésiens. Afin d'anticiper les handoffs et d'optimiser la bande passante réseau, un seuil de déclenchement du handoff permet d'assurer une pertinence paramétrable du modèle. D'autre part, la prise en compte d'historiques de taille variable et des composantes temporelles (heures et jours) rendent possible une précision de la prédiction permettant d'envisager la gestion de la mobilité.

Sujet de la thèse

Ma thèse a débuté en octobre 2004, dans l’équipe Systèmes Distribués et Réseaux, plus particulièrement dans l’action Réseau, Mobilité et Adaptation. Cette action de recherche est située sur le pôle universitaire de Montbéliard, au centre NUMERICA.

Mon sujet de thèse s’intitule : Géolocalisation et prédiction dans les réseaux Wi-Fi en intérieur.

Cette thèse a été encadrée par François Spies et par Philippe Canalda. Elle est financée par le Ministère délégué à l’Enseignement Supérieur et à la Recherche.

Dans ce travail nous nous intéressons à la continuité de service et à la prédiction de la mobilité d’un terminal nomade, tout d’abord lorsque celui-ci réalise des échanges avec un réseau relais filaire, ensuite lorsqu'il réalise des échanges directs avec d'autres terminaux nomades (réseau ad hoc multi hop).
Le travail de thèse que nous proposons a pour objectif d'assurer la continuité de service à un terminal mobile. Il s'agit en premier lieu de le géolocaliser au sein d'un territoire particularisé, c'est-à-dire orienté service. En deuxième lieu il s'agit de prédire son déplacement et devancer sa demande de service et la préparation des ressources nécessaires à la satisfaction de ce service. En troisième lieu, il s'agit de réaliser un système opérationnel garantissant la continuité de service pour un terminal mobile en liaison avec un réseau hétérogène (filaire et ad hoc).
Nous proposons de réaliser un travail en trois phases : une première phase visant à bâtir un état de l'art important, une deuxième phase dévolue à la spécification et au développement d'un service de continuité et de prédiction de la mobilité, pour finir par une troisième phase servant à définir les performances du système réalisé.
L'état de l'art devra porter sur les techniques d'observation et de prédiction de la mobilité. Il devra présenter les techniques existantes, leurs indicateurs, leurs points forts et leurs points faibles. L'état de l'art devra également faire état des applications où sont utilisés les systèmes de prédiction de la mobilité en distinguant pour chaque classe d'application les propriétés particulières du système de prédiction. Une attention particulière sera portée aux applications proches du réseau. Nous proposons de concevoir un service original de contexte, se positionnant entre les clients mobiles et les serveurs. Le déplacement de ses clients est indéfini et l'accès aux ressources s'appuie sur plusieurs serveurs simultanément. Pour maintenir un flux de communication optimisé, nous devons résoudre des parcours d'arbres multi-points à multi-points nécessitant une nouvelle définition de graphes de couverture partielle ou probable, pour extraire les parcours optimaux. Nous formaliserons ensuite un nouveau composant réseau qui devra assurer une continuité de service là où un réseau sans-fil rencontre des zones d'ombre induisant des déconnexions. Cette mise en oeuvre se fera dans le cadre des technologies existantes et devra s'intégrer au réseau de manière transparente pour les applications IP existantes (telnet, ftp, http, rtp, etc.).

J'ai soutenu ma thèse le 21 Avril 2009, devant un jury composé de :

Pr. David Simplot-Ryl, LIFL, président du jury
Pr. Michel Banâtre, IRISA Rennes, rapporteur
Pr. Thomas Noël, Université de Strasbourg, rapporteur
Pr. François Spies, LIFC, directeur de thèse
Dr. Philippe Canalda, LIFC, codirecteur de thèse
Dr. Pascal Chatonnay, LIFC, examinateur

Résumé :

La démocratisation des terminaux mobiles et l'accroissement des débits disponibles permettent d'envisager de nouvelles applications, en particulier relatives au contextes. Celles-ci nécessitent d'assurer la continuité des services et la détection de la position du terminal mobile. Nous proposons d'une part la géolocalisation des terminaux et, d'autre part, la prédiction de la mobilité.

Les systèmes satellites ne fonctionnant pas à l'intérieur des bâtiments, nous basons nos travaux sur les réseaux Wi-Fi. Deux méthodologies se démarquent pour localiser un terminal Wi-Fi : l'une repose sur une cartographie des puissances, l'autre repose sur le calcul des distances entre le terminal et des points dont les coordonnées sont connues. Chaque modèle ayant ses points faibles, nous les avons combinés pour améliorer la précision finale.

Nous proposons un premier modèle qui calcule les distances entre le terminal mobile et des points d'accès en se basant sur la puissance du signal reçu. Il en déduit la position du terminal par calcul. Le second modèle proposé restreint la recherche à une zone homogène grâce à la cartographie des puissances avant d'utiliser le premier modèle.

Nous avons expérimenté nos modèles ainsi que les modèles fondamentaux de l'état de l'art en étendant leurs conditions d'application. Les résultats des systèmes basés sur la propagation des ondes sont de l'ordre de 9 à 15 mètres d'erreur. Les modèles basés sur une cartographie permettent quant-à-eux d'atteindre une précision de l'ordre de 3 à 7 mètres selon les conditions.

L'historique des positions permet à un système d'apprentissage d'acquérir un modèle des déplacements des terminaux puis de prédire les déplacements futurs par l'étude et la comparaison du modèle obtenu à des déplacements ultérieurs. Nous avons proposé en particulier d'employer les chaînes de Markov et les réseaux bayésiens pour effectuer l'apprentissage et la prédiction de la mobilité. Nous avons enrichi ces modèles d'un seuil qui détermine le choix des politiques à appliquer en fonction des déplacements du terminal. La précision de nos modèles est variable en fonction des paramètres d'ordre et de seuil mais permet d'atteindre des taux de réussite de la prédiction de 75%. Cette précision permet d'envisager l'anticipation des handovers et l'application d'une politique appropriée.

Sujet de D.E.A.

Mon stage de DEA, sous la responsabilité de François Spies et Pascal Chatonnay a consisté à travailler sur la géolocalisation de terminaux mobiles en environnement hétérogène.

Publications

Le détail de mes publications est également accessible à partir de la page des publications du LIFC.

Présentations

23 Mars 2012 : présentation des travaux sur les smart grids au séminaire Navigare 2012 de l'institut ION-CH.
Printemps 2008 : présentation des travaux de fin de thèse aux rencontres RGE à Montbéliard.
le 30 Août 2005 : présentation de mes travaux de debut de thèse à la journée des doctorants du LIFC à Loray (25).