Les réseaux cellulaires et sans fil ont commencé à être utilisés à grande échelle dans les années 90. Depuis, ils ont connu un développement soutenu grâce à la prise en compte progressive de différentes évolutions de techniques telles que l’OFDMA ou le codage et la proposition d’architectures et protocoles adaptées. Mes travaux de recherche présentés dans cette HDR portent sur la gestion des ressources radio (RRM, Radio Resource Management) dans les réseaux sans fil. En me basant sur mon travail d’enseignement des systèmes de télécommunications cellulaires et sans fil, de GSM à LTE-A en passant par WiFi, mes travaux de recherche tiennent compte du cadre des systèmes en cours d’étude ou de développement dans le but d’en proposer des optimisations ou autres améliorations. Tous ces standards de technologies radios ont en commun la contrainte de la rareté de la ressource fréquence associée à la contrainte de la maximisation de la capacité tout en assurant un ou plusieurs objectif(s) de la qualité de service. Après une brève synthèse du parcours professionnel, le contexte de recherche est décrit et le cadre des normes de réseaux cellulaires est rappelé. Les premiers travaux de recherche ont porté sur le contrôle de puissance dans les réseaux cellulaires basé sur l’approche matricielle et utilisant notamment le théorème de Perron-Froebenius. Après la thèse, un contrôle de puissance a été proposé pour la norme 3G/WCDMA et mis au point dans plusieurs publications scientifiques. Plus généralement, le cadre imposé par plusieurs standards (3G/WCDMA, WiMAX, WiFi, LTE) est pris en compte en vue de proposer des algorithmes pratiques de RRM pour chacun des standards considérés. Ces algorithmes sont : contrôle de puissance, allocation de ressources, scheduling (ordonnancement), gestion coordonnée de l’interférence (InterCell Interference Coordination, ICIC), contrôle d’admission et tarification des ressources radio. Des simulations permettent de vérifier certains concepts théoriques et la possibilité d’en proposer l’implémentation pour les standards radio à court ou moyen terme. La soutenance se termine par les travaux de recherche en cours, portant sur les réseaux sans fil à haute efficacité énergétique et l’allocation des ressources radio et la gestion de la QoS dans les architectures ouvertes de services de réseaux sans fil OFDMA/IMS, et les perspectives envisagées.

Many receiver-based contention protocols proposed for Wireless Sensor Networks (WSNs) require a sensor node knows the geographical locations of all its neighbor nodes for data delivery task toward a sink. Location awareness, gained by a localization technique such as using a global positioning system (GPS) is not practical for the reasons of cost (in volume, money and power consumption). Therefore, a novel cross-layer medium access control/routing protocol based on received signal strength indicator (RSSI) is proposed for multihop WSNs. By means of beacon packet transmission from a sink, a node is able to measure the RSSI and hence its path loss. Using path loss, a node decides whether or not to participate in contention to be a relay node. We propose a mechanism for a relay node selection in such a way as to give a higher probability to a forwarding candidate that provides a larger advancement toward the sink while maintaining a high residual energy level. The protocol is evaluated by means of simulation. The mechanism yields better gains with less number of hops and end-to-end delay for data delivery task toward a sink. For energy consumption reduction, we propose an adaptive control of duty cycle based on number of neighbors of a forwarding candidate. As node density increases, it results in better usage of energy per data packet and thus prolongs network lifetime. Further extension using multiple path losses are explored in multi-sink topology. In particular, the minimum path loss (MPL) and routing driven by the sink's 1-hop neighbor residual energy level (1HREF) are proposed and evaluated in the multi-sink networks.

Deployment of heterogeneous wireless networks is spreading throughout the world as users want to be connected anytime, anywhere, and anyhow. Meanwhile, these users are increasingly interested in multimedia applications such as video streaming and Voice over IP (VoIP), which require strict Quality of Service (QoS) support. Provisioning network resources with such constraints is a challenging task. In fact, considering the availability of various access technologies (WiFi, WiMAX, or cellular networks), it is difficult for a network operator to find reliable criteria to select the best network that ensures user satisfaction while maximizing network utilization. Designing an efficient Radio Resource Management (RRM), in this type of environment, is mandatory for solving such problems. In order to provide a better understanding of RRM’s design, this paper presents a detailed investigation of key challenges that constitute an efficient RRM framework. More importantly, an overview with a classification of recent solutions, in terms of decision making, is provided along with the discussion.