Réseaux de données en acoustique sous-marine
Institution:
Télécom BretagneDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
This thesis deals with acoustic data networks in the context of oil offshore platforms. The problem involves setting up a set of offshore platform control stations that are capable of communicating between them in a wireless way. Since cable installations is a costly process both in terms of time and money, the solution using acoustic wave is the only possible and efficient alternative. The underwater channel and the acoustic wave propagation properties limit acoustic communication system performance. The propagation speed of the acoustic wave under water is very low compared to the propagation speed of the electromagnetic wave. The second underwater channel particularity is that the frequency band resources are severely limited. The aim of this work is to optimize use of resources by increasing network throughput and reducing transmission delay. To achieve this purpose, we have divided this work into three points: The first point is concerned with the proposition of MAC mechanisms adapted to underwater context, the second point disucusses the proposition of transmission techniques adapted for underwater acoustic communications, and the third point deals with the optimization of the two layers and the proposition of a Cross Layer approach. Our proposition of a MAC protocol is based on CSMA/CA mechanism. The transmission system we have proposed is based on Code Division Multiple Access (CDMA) techniques with several antennas. The third step of this work is to combine these two parts in order to propose a Cross Layer approach which optimizes the two layers.
Abstract FR:
Cette thèse porte sur les réseaux acoustiques de données dans le contexte des installations pétrolières sous-marines. L'enjeu est de pouvoir faire communiquer différents éléments de contrôle d'une plateforme pétrolière sans utiliser des liaisons filaires, l'installation de telles liaisons étant coûteuse en temps et en argent. L'onde acoustique est donc la seule alternative possible. Les caractéristiques du milieu sous-marin et de la propagation de l'onde acoustique dans l'eau limitent les performances des systèmes de communication acoustique sous-marine. Tout d'abord, la célérité de l'onde acoustique dans l'eau est très faible par rapport à celle des ondes radio dans l'air. La seconde restriction liée à ce milieu vient du fait que les ressources fréquentielles sont sévèrement limitées. L'objectif de ce travail est d'optimiser l'utilisation de ces ressources tout en augmentant le débit reçu et en réduisant le délai de transmission. Pour réaliser cet objectif, nous avons structuré notre travail en trois volets:le premier volet concerne la proposition des mécanismes MAC adaptés au milieu sous-marin; le deuxième volet concerne le développement de nouvelles techniques de transmission adaptées au contexte des communications acoustiques sous-marines; et enfin le troisième volet concerne l'optimisation conjointe de ces deux couches en proposant une approche Cross Layer. Notre protocole MAC est basé sur le mécanisme CSMA/CA. Le principe de notre système de transmission est basé sur les techniques CDMA avec une transmission sur plusieurs antennes. La troisième étape de ce travail est de fusionner ces deux parties indépendantes pour proposer un protocole Cross Layer.