Ordonnancement du trafic dans un réseau maillé sans fil

International audienceDe nombreux travaux ont montré que la capacité des réseaux maillés de type 802.11 était contrainte par la congestion autour des passerelles permettant l'interconnexion à Internet ; elles forment alors les goulots d'étranglement limitant la capacité du réseau, capacité exprimée en terme de trafic écoulé. En particulier, la limitation de ce goulot d'étranglement peut se faire à travers l'utilisation d'un ordonnancement de type TDMA. Dans ce papier, nous étudions l'impact sur la capacité d'un accès au médium TDMA dans le k-voisinage de la passerelle et CSMA/CA au-delà. Deux stratégies sont considérées : la première augmentant le nombre de slots dans la zone TDMA après avoir déterminé son ordonnancement optimal tandis que la seconde vise à augmenter la taille de la région TDMA. En se basant sur un large éventail de simulations, nous montrons que ces deux approches permettent d'accroitre les performances du réseau en terme de capacité et de taux de pertes

Data-Efficient Domain Adaptation for Semantic Segmentation of Aerial Imagery Using Generative Adversarial Networks

Despite the significant advances noted in semantic segmentation of aerial imagery, a considerable limitation is blocking its adoption in real cases. If we test a segmentation model on a new area that is not included in its initial training set, accuracy will decrease remarkably. This is caused by the domain shift between the new targeted domain and the source domain used to train the model. In this paper, we addressed this challenge and proposed a new algorithm that uses Generative Adversarial Networks (GAN) architecture to minimize the domain shift and increase the ability of the model to work on new targeted domains. The proposed GAN architecture contains two GAN networks. The first GAN network converts the chosen image from the target domain into a semantic label. The second GAN network converts this generated semantic label into an image that belongs to the source domain but conserves the semantic map of the target image. This resulting image will be used by the semantic segmentation model to generate a better semantic label of the first chosen image. Our algorithm is tested on the ISPRS semantic segmentation dataset and improved the global accuracy by a margin up to 24% when passing from Potsdam domain to Vaihingen domain. This margin can be increased by addition of other labeled data from the target domain. To minimize the cost of supervision in the translation process, we proposed a methodology to use these labeled data efficiently.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Column generation for studying capacity and energy trade-off in LTE-like network

In this paper, we focus on broadband wireless mesh networks like 3GPP LTE-Advanced. This technology is a key enabler for next generation cellular networks which are about to increase by an order of magnitude the capacity provided to users. Such an objective needs a significative densification of cells which requires an efficient backhauling infrastructure. In many urban areas as well as under-developed countries, wireless mesh networking is the only available solu- tion. Besides, economical and environmental concerns require that the energy expenditure of such infrastructure is optimized. We propose a multi-objective analysis of the correlation between capacity and energy consumption of LTE-like wireless mesh networks. We provide a linear programing modeling using column generation for an efficient computation of the Pareto front between these objectives. Based on this model, we observe that there is actually no significant capacity against energy trade-off

A Multi-objective Optimization of Broadband WMN: Energy-Capacity Tradeoff and Optimal System Configuration

This paper is focused on broadband wireless mesh networks based on OFDMA resource management. We develop an extensible linear programing model using column generation to compute power efficient schedules with high network capacity. We adopt a more realistic model for the physical layer using SINR model with a fine tuned power control at each node. Correlation between capacity and energy consumption is analyzed as well as the impact of physical layer parameters - SINR threshold and path-loss exponent. We highlight that there is no significant tradeoff between capacity and energy when the power consumption of idle nodes is important. Furthermore, we include an adaptive modulation in each node combined with a variable transmission rate to find an optimal system configuration of the network. We also study the impact of power control, spacial reuse and adaptive modulation on capacity and energy consumption and we give some network engineering results

Capacity of wireless mesh networks: determining elements and insensible properties

The capacity of a multi-hop wireless network is the traffic payload that it can transport. This is a prominent quality of service issue, particularly in the highly constrained settings of 802.11 wireless mesh network. In this paper, we consider two complementary definitions of the capacity. A network-wise capacity is defined as the sum of the upload traffic, and a flow-wise capacity highlighting the unfairness among traffic flows. We study the behavior of these capacities face to several parameters: routing protocols, number and location of gateways bridging the network to the Internet, and the physical network topology. Thorough simulations highlight the insensitivity of the capacity face to these parameters while it is directly related to the congestion around the gateway. Furthermore, we show that if the number of gateways increases, the capacity tends to a maximum boundary

Optimisation de la capacité et de la consommation énergétique dans les réseaux maillés sans fil

Les réseaux maillés sans fil sont une solution efficace, de plus en plus mise en œuvre en tant qu infrastructure, pour interconnecter les stations d accès des réseaux radio. Ces réseaux doivent absorber une croissance très forte du trafic généré par les terminaux de nouvelle génération. Cependant, l augmentation du prix de l énergie, ainsi que les préoccupations écologiques et sanitaires, poussent à s intéresser à la minimisation de la consommation énergétique de ces réseaux. Ces travaux de thèse s inscrivent dans les problématiques d optimisation de la capacité et de la minimisation de la consommation énergétique globale des réseaux radio maillés. Nous définissons la capacité d un réseau comme la quantité de trafic que le réseau peut supporter par unité de temps. Ces travaux s articulent autour de quatre axes. Tout d abord, nous abordons le problème d amélioration de la capacité des réseaux radio maillés de type WIFI où l accès au médium radio se base sur le protocole d accès CSMA/CA. Nous mettons en lumière, les facteurs déterminants qui impactent la capacité du réseau, et l existence d un goulot d étranglement qui limite cette capacité du réseau. Ensuite, nous proposons une architecture de communication basée sur l utilisation conjointe de CSMA/CA et de TDMA afin de résoudre ce problème de goulot d étranglement. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous nous intéressons aux réseaux maillés sans fil basés sur un partage des ressources temps-fréquence. Afin de calculer des bornes théoriques sur les performances du réseau, nous développons des modèles d optimisation basés sur la programmation linéaire et la technique de génération de colonnes. Ces modèles d optimisation intègrent un modèle d interférence SINR avec contrôle de puissance continue et variation de taux de transmission. Ils permettent, en particulier, de calculer une configuration optimale du réseau qui maximise la capacité ou minimise la consommation d énergie. Ensuite, dans le troisième axe de recherche, nous étudions en détail le compromis entre la capacité du réseau et la consommation énergétique. Nous mettons en évidence plusieurs résultats d ingénierie nécessaires pour un fonctionnement optimal d un réseau maillé sans fil. Enfin, nous nous focalisons sur les réseaux cellulaires hétérogènes. Nous proposons des outils d optimisation calculant une configuration optimale des stations de base qui maximise la capacité du réseau avec une consommation efficace d énergie. Ensuite, afin d économiser l énergie, nous proposons une heuristique calculant un ordonnancement des stations et leur mise en mode d endormissement partiel selon deux stratégies différentes, nommées LAFS et MAFS.Wireless mesh networks (WMN) are a promising solution to support high data rate and increase the capacity provided to users, e.g. for meeting the requirements of mobile multimedia applications. However, the rapid growth of traffic load generated by the terminals is accompanied by an unsustainable increase of energy consumption, which becomes a hot societal and economical challenges. This thesis relates to the problem of the optimization of network capacity and energy consumption of wireless mesh networks. The network capacity is defined as the maximum achievable total traffic in the network per unit time. This thesis is divided into four main parts. First, we address the problem of improvement of the capacity of 802.11 wireless mesh networks. We highlight some insensible properties and deterministic factors of the capacity, while it is directly related to a bottleneck problem. Then, we propose a joint TDMA/CSMA scheduling strategy for solving the bottleneck issue in the network. Second, we focus on broadband wireless mesh networks based on time-frequency resource management. In order to get theoretical bounds on the network performances, we formulate optimization models based on linear programming and column generation algorithm. These models lead to compute an optimal offline configuration which maximizes the network capacity with low energy consumption. A realistic SINR model of the physical layer allows the nodes to perform continuous power control and use a discrete set of data rates. Third, we use the optimization models to provide practical engineering insights on WMN. We briefly study the tradeoff between network capacity and energy consumption using a realistic physical layer and SINR interference model. Finally, we focus on capacity and energy optimization for heterogeneous cellular networks. We develop, first, optimization tools to calculate an optimal configuration of the network that maximizes the network capacity with low energy consumption. We second propose a heuristic algorithm that calculates a scheduling and partial sleeping of base stations in two different strategies, called LAFS and MAFS.VILLEURBANNE-DOC'INSA-Bib. elec. (692669901) / SudocSudocFranceF

Capacité de réseaux maillés sans fil : éléments déterminants et caractères insensibles

International audienceLa capacité d'un réseau reflète la charge de trafic qu'il peut écouler. C'est un facteur prépondérant de la qualité de service, en particulier dans le contexte très contraint des réseaux radio maillés 802.11. Dans cet article, nous considérons deux visions complémentaires de la capacité. Une capacité globale définie comme étant la somme des trafics sortants du réseau, et une capacité par flux mettant en évidence l'iniquité entre les flux dans le réseau. Nous étudions le comportement de ces capacités face à plusieurs paramètres : protocoles de routage, nombre et emplacement des passerelles reliant le réseau à l'Internet et régularité de la topologie physique du réseau. En se basant sur un large éventail de simulations, nous montrons le caractère insensible de la capacité à ces paramètres tout en soulignant qu'elle est directement liée à la congestion autour de la passerelle. De plus, nous montrons qu'en augmentant le nombre de passerelles, la capacité tend vers une borne maximale

Ordonnancement du trafic dans un réseau maillé sans fil

Dans un réseau radio maillé multi-saut où tous les routeurs émettent une quantité de trafic vers la passerelle, le goulot d'étranglement autour de cette passerelle représente la majeure contrainte. Ceci limite les performances du réseau, particulièrement la capacité du réseau. Dans ce travail, nous étudions l'ordonnancement autour de la passerelle afin d'améliorer les performances du réseau. Deux catégories de nœuds sont définies. La première se compose de nœuds situés dans le k-voisinage de la passerelle et fonctionnant avec un protocole d'accès au médium qui se base sur la technique TDMA. La deuxième catégorie contient tout le reste de nœuds fonctionnant avec le protocole d'accès au médium CSMA/CA. Nous nous intéressons à deux approches que nous avons proposées : la première vise à augmenter le nombre de slots (Durée de temps pour envoyer un paquet) dans la zone TDMA après avoir déterminé son ordonnancement optimal. La deuxième vise à augmenter la taille de la région TDMA. En se basant sur un large éventail de simulations, nous montrons que ces deux approches permettent d'obtenir des performances du réseau (en termes de trafic écoulé, taux de perte, capacité du réseau, etc.) meilleures que celle d'un réseau sans ordonnancement

Capacity of wireless mesh networks: determining elements and insensible properties

The capacity of a multi-hop wireless network is the traffic payload that it can transport. This is a prominent quality of service issue, particularly in the highly constrained settings of 802.11 wireless mesh network. In this paper, we consider two complementary definitions of the capacity. A network-wise capacity is defined as the sum of the upload traffic, and a flow-wise capacity highlighting the unfairness among traffic flows. We study the behavior of these capacities face to several parameters: routing protocols, number and location of gateways bridging the network to the Internet, and the physical network topology. Thorough simulations highlight the insensitivity of the capacity face to these parameters while it is directly related to the congestion around the gateway. Furthermore, we show that if the number of gateways increases, the capacity tends to a maximum boundary