Evaluation et Optimisation des Réseaux Sans Fil Denses

The main objective of this thesis is to analyze the performance of wireless networks under various scenarios: stationary, mobile, single-hop and multi-hop networks. Our main focus in the first two parts of this thesis is on the geometric placement of simultaneous transmitters in the network. In the first part, we study the impact of the placement of transmitters, by the medium access control scheme, on the performance of single-hop wireless network. We establish a general framework and study the optimal placement of transmitters in the network. Later we compare this optimal placement with placements obtained by random point processes such as Poisson point process, ALOHA, node coloring and CSMA. Our analysis allows us to evaluate the per- formance gains of a highly managed medium access control that would be required to implement the optimal placement of transmitters. For instance, we show that the capacity of this highly managed medium access control cannot be more than twice the capacity of a low managed medium access control such as ALOHA. Later, we use analytical methods to evaluate the heuristics for optimizing the capacity and coverage in an existing cellular network by optimally locating additional base stations. In the second part, we extend our analysis to multi-hop wireless network where we evaluate the optimum transmission range and network throughput capacity with various medium access control schemes. Our analyses in the first two parts of this thesis allow us to gain perspectives into the theoretical limits on the performance of an optimized medium access control in single-hop and multi-hop wireless network. In the last part, we shift our focus to capacity-delay tradeoff in mobile wireless network. We propose a georouting scheme and study its scaling properties. Using a realistic mobility model and the information available at mobile nodes, our scheme achieves a delay which is bounded by a constant with network capacity that increases quasi-linearly when the number of nodes in the network increases and approaches infinity.L'objectif principal de cette thèse est d'analyser la performance des réseaux sans fil selon divers scénarios: réseaux fixes, réseaux mobiles, réseaux mono-saut, et réseaux multi-sauts. Dans les deux premières parties de cette thèse, nous nous focalisons sur le placement géométrique des émetteurs simultanés dans le réseau. Dans la première partie, par l'intermédiaire d'une méthode d'accès au médium, nous étudions l'impact de l'emplacement des émetteurs sur la performance du réseau sans fil mono-saut. Nous établissons une structure générale et nous étudions l'emplacement des émetteurs dans le réseau. Ensuite, on compare ces résultats aux résultats obtenus à l'aide d'un par processus ponctuels aléatoires tels que le processus ponctuel de Poisson, ALOHA, le coloriage des nœuds et CSMA. Notre analyse nous permet d'évaluer les gains en performance d'une méthode d'accès au médium efficace qui serait nécessaire pour mettre en œuvre le déploiement optimal des émetteurs. Par exemple, nous montrons que la capacité garantie par une méthode d'accès très complexe est au plus deux fois la capacité d'un contrôle d'accès avec une faible complexité comme ALOHA. Plus tard, nous utilisons des méthodes analytiques pour évaluer les heuristiques pour l'optimisation de la capacité et de la couverture d'un réseau cellulaire existant de façon optimale via l'ajout de stations de base supplémentaires. Dans la deuxième partie, nous étendons notre analyse à un réseau sans fil multi-sauts où nous évaluons la portée de transmission optimale et la capacité du réseau avec différentes méthodes d'accès au médium. Nos analyses dans les deux premières parties de cette thèse nous permettent d'avoir des perspectives par rapport aux limites théoriques de la performance d'une méthode optimisée d'accès au médium pour les réseaux sans fil mono-saut et multi-sauts. Dans la dernière partie, nous concentrons nos efforts sur l'étude du compromi entre les délais et la capacité dans le réseau mobile sans fil. Nous proposons un routage géographique et nous étudions ses propriétés de passage l'échelle. En se basant sur un modèle de mobilité réaliste et des informations disponibles au niveau des nœuds mobiles, notre méthode de routage permet d'obtenir des délais qui sont bornés par une constante lorsque la capacité du réseau augmente de façon quasi-linéaire et quand le nombre de nœuds dans le réseau augmente et tend vers l'infini