Performances des réseaux NB-IoT terrestres et satellites

Le paradigme de l’Internet des Objets – Internet of Things (IoT) – permet à des capteurs de transmettre directement leurs données au travers des réseaux de communication. Ces communications viennent s’ajouter aux communications traditionnelles du monde des réseaux mobiles et sans fil mais avec quelques spécificités : le nombre d’équipements connectés est colossal (plusieurs dizaines de milliards d’ores et déjà), le volume de données envoyé par terminal est le plus souvent très faible, les équipements sont peu puissants et ont des contraintes en énergie particulièrement fortes. Plusieurs technologies candidates ont vu le jour parmi lesquelles celles des réseaux à faible puissance et à longue portée (LPWAN). Dans cette famille, nous nous sommes plus particulièrement focalisés sur le NarrowBand IoT (NB-IoT) issu des standards 3GPP. Nous nous sommes attachés à en analyser les performances à la fois dans le cadre de communications terrestres mais aussi dans un contexte satellitaire. Nous nous sommes focalisés sur deux critères de performance clefs de ces réseaux : la capacité en termes de terminaux par km2 et la durée de vie des terminaux sur batterie. Nous avons développé des modèles analytiques de l’utilisation des ressources temps/fréquence en se fondant sur la théorie des files d’attente. Ils ont été étendus pour analyser consommation énergétique des communications NBIoT. Nous avons ainsi pu évaluer la capacité et la durée de vie des terminaux dans le cadre de cellules terrestres et de cellules satellite. Pour le cas satellite, nous détaillons les adaptations nécessaires au bon fonctionnement du protocole et leur impact sur les performances des réseaux NB-IoT. Nos travaux de recherche ont montré qu’une partie des attentes vis-à-vis du NB-IoT pouvait être remplie pour les futurs réseaux 5G et ont mis en lumière des axes d’améliorations (avec des propositions de solution)