Architecture de réseaux cognitifs [Cognitive Networks Architcture]
L'Internet et la téléphonie mobile ne sont que des étapes dans l'évolution des architectures réseaux. Dans un futur proche, les 7 milliards de périphériques électroniques existant actuellement seront interconnectés dans un nouveau réseau, appelé ''Internet of Things''. Cette évolution soulève des questions théoriques majeures (comment interconnecter autant de noeuds ? quelle densité pour quelle connectivité ? comment se partager les spectre radio-fréquence? ) mais également touche au domaine technologique (quels nouveaux standards ? comment réconcilier BlueTooth, ZigBee, WiFi, UMTS, EDGE, etc...). Notre recherche porte d'une part sur l'étude des réseaux mesh et sur l'élaboration d'une architecture cognitive. Les réseaux mesh sont des réseaux ne nécessitant pas de structure centrale (comme une station de base en UMTS). Les noeuds sont autonomes: ils structurent et font évoluer leurs routes en fonction de la qualité du signal, du trafic, etc. De tels réseaux présentent donc l'avantage d'avoir une architecture robuste, autonome et décentralisée. Afin de leur donner plus de flexibilité, on les étend vers une architecture ''cognitive'', c'est-à-dire qu'ils sont capables de détecter des ''trous'' dans le spectre radio et de s'y placer sans déranger les réseaux déployés précédemment (appelés réseaux primaires''). Ainsi, deux opérateurs peuvent opérer des réseaux distincts pourtant déployés dans un même lieu. [The Internet and cellular telecommunication architecture are becoming obsolete network architectures. In a close future, an estimated amount of 7 billion of electronic devices will be able to interconnect. They will cooperate under the new paradigm referred to as Internet of Things or IoT. This evolution leverages several theoretical questions: how to practically connect a massive amount of nodes ? what is the minimum density to ensure connectivity ? who will these devices share the already-scarce radio spectrum ? Moreover, new technology challenges will arise: under what standard will they operate, how to be backward-compatible with ZigBee, Bluetooth, WiFi, UMTS, and EDGE technologies ? Our research focuses (i) on the wireless mesh networks architectures and (ii) on a cognitive approach suitable for the mesh networks. Mesh networks are non-centralised, autonomous, and resilient architectures. A constant monitoring of their environment allows them to adapt to modifications such as node apparition or dead, changes in the propagation environment, etc. By injecting a ''cognitive engine'', it will be possible to detect, monitor, and adapt to spectrum whole (i.e., unused bandwidth). For instance, this will allow two or several operators to operate in a same place and into a limited spectrum without interfering each with the other.]

Coopération pour radios cognitives à haut débit [Coopération pour radios cognitives à haut débit]
Face à la pénurie de fréquences radio disponibles pour les télécommunications, une solution est l'utilisation de radios cognitives. De telles radios sont déployées au sein d'un réseau adaptatif (réseau secondaire) qui utilise les bandes de fréquences laissées libres par le réseau auquel ces bandes ont été légalement allouées (réseau primaire). L'un des principaux obstacles qui empêchent la mise en oeuvre pratique d'un système de radios cognitives est le phénomène de fading. Sous l'effet du fading, il se peut par exemple qu'un terminal secondaire ne parvienne pas à détecter la présence d'un terminal primaire et interfère par conséquent sur ce dernier. Pour contrecarrer l'effet du fading, une possibilité est d'assurer une certaine coopération entre les noeuds du réseau secondaire (c'est à dire un échange d'informations en couche physique). Ce projet de recherche étudie comment une telle coopération peut être organisée efficacement et quel en est l'impact sur les performances du système de radios cognitives. [Cognitive radios have been proposed as a solution to the spectrum scarcity problem. Such radios are deployed into a secondary adaptive network using the free frequency bands which are legally allocated to a primary network. One of the main difficulties faced by cognitive radios systems is the fading phenomenon. Because of fading one terminal may, for instance, not detect the presence of a primary terminal and as a result interfere on the latter. In order to hinder the fading problem, an idea is to make secondary nodes cooperate with each other (i.e. making them exchange information at the physical layer level). The research project studies how cooperation can be set up efficiently and what is its impact on the cognitive radios system performances.]

Etude des radios cognitives à polarisations multiples [Study of multi-polarized Cognitive Radios]
Suite à l'émergence des réseaux de communication sans-fil lors de ces dernières années, il est de plus en plus difficile de libérer de nouvelles bandes de fréquence pour de nouveaux systèmes de communication. Cependant, si on observe l'utilisation effective de ces bandes de fréquence, on s'aperçoit qu'il existe une véritable sous-utilisation de ces ressources. Les radio-cognitives sont des systèmes de communication qui réutilisent les ressources non-utilisées à un instant donné par des utilisateurs du service primaire pour y effectuer leurs communications à condition de ne pas interférer sur ces services existants. Dans ce projet nous utiliserons la polarisation des ondes électromagnétique d'une part pour augmenter la fiabilité de détection d'un utilisateur primaire sur une bande de fréquence et ainsi diminuer les interférences avec le réseau primaire et d'autre part en tant qu'une nouvelle dimension de communication autre que la fréquence pour communiquer au sein du réseau secondaire. Les objectifs de ce programme de recherche sont donc de : 1. Définir une modélisation dynamique de la polarisation dans le cadre des réseaux cognitifs. Cet objectif inclut une partie expérimentale de mesure de canal et la modélisation des propriétés de stationnarité de celui-ci. 2. Développer des méthodes de spectrum sensing pour le cas multi-polaires. 3. Modéliser le canal hétérogène formé de la superposition du réseau primaire et du réseau secondaire et en déduire des techniques de communication utilisant la polarisation comme une nouvelle dimension de communication au sein du réseau secondaire. [Following the emergence of new wireless communication networks in recent years, it becomes more and more difficult to release new frequency bands for new communication systems. However, if we observe the effective use of theses frequency bands, we realize that there is a real under-utilization of these resources. The Cognitive Radios are communication systems that reuse the unused resources at a given time by the primary service users, to establish their communications, without interfering theses existing services. In this project we'll use the polarization of electromagnetic waves to firstly increase the reliability of detection of a primary user within a frequency band and so decrease the interferences with the primary network, and secondly as a new dimension of communication other than the frequency to communicate within the secondary network. The objectives of this research program are thus: 1-To define a dynamic model of polarization in the context of Cognitive networks. This objective includes an experimental part of channel measurement and modeling of its stationary properties. 2-To develop spectrum sensing methods for the multi-polar case. 3-To model the heterogeneous channel, formed by the superposition of the primary and secondary network and to deduce from it communication techniques that use the polarization as a new dimension of communication within the secondary network.]