Le cadre général de cette thèse porte sur les communications véhicule à véhicule (V2V). L'objectif principal de ce type de communication est d'améliorer la sécurité routière et d'optimiser la fluidité du trafic. Les performances de systèmes de communication embarqués dépendent principalement de la configuration des antennes, du type de récepteurs utilisés (modem) et du canal de propagation. Le sujet de la thèse se concentre précisément sur l'élaboration d'un outil de simulation robuste et fiable pour optimiser les choix technologiques d'antennes et leurs implantations à bord. Il permettra de limiter ainsi le recours aux prototypes et aux essais de roulage. Dans un premier temps, nous avons proposé une méthode de type géométrique-stochastique pour modéliser des canaux de propagation d'un système de communication V2V. Cette méthode permet de définir des scénarios dynamiques et sa flexibilité nous offre l'opportunité de paramétrer les caractéristiques d'un canal de propagation. Nous montrons pour l'essentiel de quelle manière l'agencement et le nombre de diffuseurs de forme simple peuvent contribuer à influencer les statistiques de l'étalement des retards, la distribution des angles d'arrivée et les spectres Doppler. Dans la deuxième partie de ces travaux, nous nous focalisons sur la problématique d'intégration d'antenne. Il a été constaté qu'il est particulièrement utile de simplifier la maquette numérique du véhicule complet lors d'une simulation électromagnétique de l'antenne intégrée à bord de ce véhicule. De plus, dans cette section, nous avons étudié la limite de la validité de substitution d'une antenne intégrée à bord par son seul diagramme de rayonnement dans les modèles de canaux de propagation. A partir de cette étude, nous en avons déduit, que les interactions électromagnétiques avec les éléments se situant dans le champ-proche n'étaient plus valides. Ainsi, une stratégie de correction a été trouvée en considérant l'élément en champ proche dans la simulation initiale de l'antenne intégrée sur le véhicule. L'évaluation des performances d'antennes, en termes de taux d'erreurs paquet, après l'implémentation de la couche physique du standard 802. 11 p, est au cœur de la troisième partie de cette thèse. Des résultats de simulation, pour chaque configuration d'antenne, ont été donnés pour plusieurs combinaisons de paramètres de couche PHY tels que le débit et la longueur de paquet. La dernière partie de ce manuscrit traite de la présentation d'une campagne de mesure qui a été réalisée principalement dans un environnement de type rural. Les essais de roulage avaient pour but de démontrer la capacité des méthodes de simulation à faire un choix approprié d'installation d'antenne. Nous avons constaté que les tendances attendues des performances de communication en termes de PER sont globalement prévisibles à partir de notre modèle bien que nous ayons obtenu des résultats surprenants dans certains cas. Ce qui nécessitera une enquête plus approfondie. / The general framework of this Ph.D. thesis deals with Vehicle to Vehicle (V2V) communications. This communication is principally dedicated to reinforce security through exchange of information between vehicles in case of unexpected events. The development of V2V solutions requires the understanding and merging of a number of techniques from several communication technology areas. Indeed, the performance of these systems are related to three main blocks: the implementation of the modems, the antenna configuration and the fast varying electromagnetic environment surrounding the transmitter and the receiver. The purpose of this PhD thesis is precisely to elaborate a design strategy to investigate all the different blocks constituting the communication chain. The ultimate goal is to optimize antenna selection and location on board the vehicle. In the first place, we proposed a geometry-based stochastic channel modelling approach to develop virtual dynamic scenarios. It was shown that the most common propagation environments such as rural, highway or urban-like propagation channels are reached through adjustment or numbers and location of simple metallic plates. Using this method, we are able to emulate the characteristics, such as the delay spread, angles of arrival distribution and the Doppler spectrum, of these typical driving scenarios. Moreover, we dealt with antenna integration problems in the second part of this work. A study on the simplification of numerical models of vehicles was carried out. Furthermore in this section, we investigated the limit of validity of representing the integrated antenna on board vehicle solely by its radiation pattern. We deduced from this study that the interactions with the elements present in the near-field is no longer valid. Thus, a strategy to alleviate the degree of error was found upon consideration of the near-field scatter in the a-priori simulation of the antenna integrated on the vehicle. In the third part of this thesis, we evaluated the performance of different antenna configurations in terms of packet error rate after the embodiment of the PHY layer of the LEEE 802.11p standard. Simulation results, for each antenna configurations, was given for several combinations of PHY layer parameters such as data rate and packet length. The last part of this manuscript is dedicated to the presentation of a measurement campaign that was carried out in a rural driving environment. Results obtained from these functional tests were confronted with simulation results to demonstrate the strength of the latter. We found that the expected trends in communication performance in terms of PER are globally predictable from our model though we obtained surprising results in some cases, needing further investigation.

Les réseaux ad hoc de véhicules accueillent une multitude d'applications intéressantes. Parmi celles-ci, les applications d'info divertissement visent à améliorer l'expérience des passagers. Ces applications ont des exigences rigides en termes de délai de livraison et de débit. De nombreuses approches ont été proposées pour assurer la qualité du service des dites applications. Elles sont réparties en deux couches: réseau et contrôle d'accès. Toutefois, ces méthodes présentent plusieurs lacunes.Cette thèse a trois volets. Le premier aborde la question du routage dans le milieu urbain. A cet égard, un nouveau protocole, appelé SCRP, a été proposé. Il exploite l'information sur la circulation des véhicules en temps réel pour créer des épines dorsales sur les routes et les connectées aux intersections à l'aide de nœuds de pont. Ces derniers collectent des informations concernant la connectivité et le délai, utilisées pour choisir les chemins de routage ayant un délai de bout-en-bout faible. Le deuxième s'attaque au problème d'affectation des canaux de services afin d'augmenter le débit. A cet effet, un nouveau mécanisme, appelé ASSCH, a été conçu. ASSCH collecte des informations sur les canaux en temps réel et les donne à un modèle stochastique afin de prédire leur état dans l'avenir. Les canaux les moins encombrés sont sélectionnés pour être utilisés. Le dernier volet vise à proposer un modèle analytique pour examiner la performance du mécanisme EDCA de la norme IEEE 802.11p. Ce modèle tient en compte plusieurs facteurs, tels que l'opportunité de transmission, non exploitée dans IEEE 802.11p / The fact that vehicular ad hoc network accommodates two types of communications, Vehicle-to-Vehicle and Vehicle-to-Infrastructure, has opened the door for a plethora of interesting applications to thrive. Some of these applications, known as infotainment applications, focus on enhancing the passengers' experience. They have rigid requirements in terms of delivery delay and throughput. Numerous schemes have been proposed, at medium access control and routing layers, to enhance the quality of service of infotainment applications. However, existing schemes have several shortcomings. Subsequently, the design of new and efficient approaches is vital for the proper functioning of such applications.This work proposes three schemes. The first is a novel routing protocol, labeled SCRP. It leverages real-time vehicular traffic information to create backbones over road segments and connect them at intersections using bridge nodes. These nodes are responsible for collecting connectivity and delay information, which are used to select routing paths with low end-to-end delay. The second is an altruistic service channel selection scheme, labeled ASSCH. It first collects real-time service channels information and feeds it to a stochastic model that predicts the state of these channels in the near future. The least congested channels are then selected to be used. The third is an analytical model for the performance of the IEEE 802.11p Enhanced Distributed Channel Access mechanism that considers various factors, including the transmission opportunity (TXOP), unexploited by IEEE 802.11p

[EN] In recent years, advances in wireless technologies and improved sensing and computational capabilities have led to a gradual transition towards Intelligent Transportation Systems (ITS) and related applications. These applications aim at improving road safety, provide smart navigation, and eco-friendly driving. Vehicular Ad hoc Networks (VANETs) provide a communication structure for ITS by equipping cars with advanced sensors and communication devices that enable a direct exchange of information between vehicles. Different types of ITS applications rely on two types of messages: periodic beacons and event-driven messages. Beacons include information such as geographical location, speed, and acceleration, and they are only disseminated to a close neighborhood. Differently from beacons, event-driven messages are only generated when a critical event of general interest occurs, and it is spread within a specific target area for the duration of the event. The reliability of information exchange is one of the main issues for vehicularcommunications since the safety of people on the road is directly related to the effectiveness of these transmissions. A Medium Access Control (MAC) protocol must guarantee reliable beacon broadcasting within deadline bounds to all vehicles in the neighbourhood, thereby providing them timely notifications about unsafe driving conditions or other hazardous events. Moreover, infotainment and comfort applications require reliable unicast transmissions that must be taken into account. However, high node mobility, highly dynamic topology, and lack of a central control unit, are issues that make the design of a reliable MAC protocol for vehicular environments a very difficult and challenging task, especially when efficient broadcasting strategies are required. The IEEE 802.11p MAC protocol, an approved amendment to the IEEE 802.11 standard, is a random access protocol that is unable to provide guaranteed delay bounds with sufficient reliability in vehicular scenarios, especially under high channel usage. This problem is particularly serious when implementing (semi-) automated driving applications such as platooning, where inter-vehicle spacing is drastically reduced, and the control loop that manages and maintains the platoon requires frequent, timely and reliable exchange of status information (beacons). In this thesis novel protocols compatible with the IEEE 802.11 and 802.11p standards are proposed in order to optimally adjust the contention window size for unicast applications in Mobile Ad hoc Networks (MANETs) and VANETs. Experimental tests comparing our proposals to existing solutions show that the former are able to improve the packet delivery ratio and the average end-to-end delay for unicast applications. Concerning efficient message diffusion (broadcast) in VANET environments, we proposed token-based MAC solutions to improve the performance achieved by existing 802.11p driving safety applications in different vehicular environments, including highway, urban, and platooning scenarios. Experimental results show that the proposed solutions clearly outperform 802.11p when delay-bounded beacons and event notifications must be delivered. / [ES] Recientemente, los avances en las tecnologías inalámbricas y las mejoras en términos de capacidades de sensorización y computación de los dispositivos electrónicos, han dado lugar a una transición gradual hacia servicios y aplicaciones de los Sistemas Inteligentes de Transporte (ITS). Estas aplicaciones tienen como objetivo mejorar la seguridad vial, proporcionar una navegación inteligente, y promover la conducción eco-eficiente. Las redes vehiculares ad hoc (VANETs) proporcionan una infraestructura de comunicaciones para ITS al equipar los coches con sensores avanzados y dispositivos de comunicación que permiten el intercambio directo de información entre vehículos. Los diferentes tipos de aplicaciones ITS se basan en dos tipos de mensajes: mensajes periódicos conocidos como beacons y mensajes asociados a eventos. Los mensajes periódicos incluyen información relativa a la ubicación geográfica, la velocidad y la aceleración, entre otros, y sólo son distribuidos entre los vehículos vecinos. A diferencia de estos beacons, los mensajes asociados a eventos sólo se generan cuando se produce un evento crítico de interés general, el cual se propaga dentro del área de interés de dicho evento y mientras éste siga activo. La fiabilidad del intercambio de información es uno de los principales problemas para las comunicaciones vehiculares, debido principalmente a que las aplicaciones de seguridad dependen directamente de la eficacia de estas transmisiones. Un protocolo de Control de Acceso al Medio (MAC) debe garantizar la difusión fiable de información a todos los vehículos vecinos dentro de unos límites máximos de retardo, proporcionándoles las notificaciones oportunas respecto a condiciones de conducción inseguras y otros eventos peligrosos. Por otra parte, las aplicaciones de información y entretenimiento, así como las aplicaciones orientadas al confort, también requieren transmisiones fiables extremoa-extremo. Sin embargo, la alta movilidad de los vehículos, la variabilidad de la topología, así como la falta de una unidad central de control, son factores que hacen que el diseño de un protocolo MAC fiable para entornos vehiculares sea una tarea especialmente compleja, especialmente cuando son necesarias estrategias de difusión eficientes. El protocolo MAC IEEE 802.11p, una modificación ya aprobada al estándar IEEE 802.11 original para entornos de comunicación vehiculares, es un protocolo de acceso que no es capaz de garantizar unos límites de retardo con la fiabilidad necesaria para estos entornos, especialmente en escenarios de alta utilización del canal inalámbrico. Este problema es particularmente importante a la hora de implementar aplicaciones de conducción (semi-)automática, como el caso de grupos de vehículos donde la separación entre vehículos se reduce drásticamente, y el sistema de control que gestiona y mantiene el grupo requiere de un intercambio frecuente de información fiable y acotado en retardo. En esta tesis se proponen nuevos protocolos MAC compatibles con los estándares IEEE 802.11 y 802.11p basados en el ajuste del tamaño de la ventana de contención para aplicaciones unicast en rede MANETs y VANETs. Los resultados experimentales obtenidos comparando nuestras propuestas con las soluciones existentes muestran que los protocolos propuestos son capaces de mejorar la tasa de entrega de paquetes y el retardo medio extremo-a-extremo para aplicaciones unicast. En lo que respecta a la difusión eficiente de mensajes broadcast en entornos VANET, se han propuesto soluciones MAC basadas en el uso de tokens que mejoran las prestaciones de aplicaciones de conducción segura basadas en el estándar 802.11p, tanto en autopistas, zonas urbanas, y escenarios con grupos de vehículos. Los resultados experimentales muestran que las soluciones propuestas superan claramente al protocolo 802.11p cuando es necesario entregar mensajes y notificaciones de eventos con restricc / [CA] Recentment, els avan en les tecnologies sense fils i les millores en termes de capacitats de sensorització i computació dels dispositius electrònics, han donat lloc a una transició gradual cap a serveis i aplicacions dels sistemes intelligents de transport (ITS). Aquestes aplicacions tenen com a objectiu millorar la seguretat vial, proporcionar una navegació intelligent, i promoure la conducció ecoeficient. Les xarxes vehiculars ad hoc (VANET) proporcionen una infraestructura de comunicacions per a ITS, ja que equipen els cotxes amb sensors avançats i dispositius de comunicació que permeten l'intercanvi directe d'informació entre vehicles. Els diversos tipus d'aplicacions ITS es basen en dos classes de missatges: missatges periòdics coneguts com a beacons i missatges associats a esdeveniments. Els missatges periòdics inclouen informació relativa a la ubicació geogràfica, la velocitat i l'acceleració, entre uns altres, i només són distribuïts entre els vehicles veïns. A diferència d'aquests beacons, els missatges associats a esdeveniments només es generen quan es produeix un esdeveniment crític d'interès general, el qual es propaga dins de l àrea d'interès d'aquest esdeveniment i mentre aquest seguisca actiu. La fiabilitat de l'intercanvi d'informació és un dels principals problemes per a les comunicacions vehicular, principalment perquè les aplicacions de seguretat depenen directament de l'eficàcia d'aquestes transmissions. Un protocol de control d'accés al medi (MAC) ha de garantir la difusió fiable d'informació a tots els vehicles veïns dins d'uns límits màxims de retard, i proporcionar-los les notificacions oportunes respecte a condicions de conducció insegures i altres esdeveniments perillosos. D'altra banda, les aplicacions d'informació i entreteniment, com també les aplicacions orientades al confort, també requereixen transmissions fiables extrema-extrem. No obstant això, l'alta mobilitat dels vehicles, la variabilitat de la topologia, i la falta d'una unitat central de control, són factors que fan que el disseny d'un protocol MAC fiable per a entorns vehiculars siga una tasca especialment complexa, especialment quan són necessàries estratègies de difusió eficients. El protocol MAC IEEE 802.11p, una modificació ja aprovada a l'estàndard IEEE 802.11 original per a entorns de comunicació vehiculars, és un protocol d'accés que no és capa garantir uns límits de retard amb la fiabilitat necessària per a aquests entorns, especialment en escenaris d'alta utilització del canal sense fil. Aquest problema és particularment important a l'hora d'implementar aplicacions de conducció (semi)automàtica, com el cas de grups de vehicles en què la separació entre vehicles es redueix dràsticament, i el sistema de control que gestiona i manté el grup requereix un intercanvi freqüent d'informació fiable i delimitat en retard. En aquesta tesi es proposen nous protocols MAC compatibles amb els estàndards IEEE 802.11 i 802.11p basats en l'ajust de les dimensions de la finestra de contenció per a aplicacions unicast en xarxes MANET i VANET. Els resultats experimentals obtinguts comparant les nostres propostes amb les solucions existents mostren que els protocols proposats són capa de millorar la taxa de lliurament de paquets i el retard mitjà extrem-a-extrem per a aplicacions unicast. Pel que fa a la difusió eficient de missatges broadcast en entorns VANET, s'han proposat solucions MAC basades en l'ús de tokens que milloren les prestacions d'aplicacions de conducció segura basades en l'estàndard 802.11p, tant en autopistes, zones urbanes, i escenaris amb grups de vehicles. Els resultats experimentals mostren que les solucions proposades superen clarament el protocol 802.11p quan cal lliurar missatges i notificacions d'esdeveniments amb restriccions de latència. / Balador, A. (2016). Design and Evaluation of Efficient Medium Access Control Solutions for Vehicular Environments [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/64073

This work presents the implementations of three adaptive broadcast protocols for vehicular ad hoc networks (VANET) using the Network Simulator 3 (Ns-3). Performing real life tests for VANET protocols is very costly and risky, so simulation becomes a viable alternative technique. Ns-3 is one of the most advanced open source network simulators. Yet Ns-3 lacks implementations of broadcast protocols for VANET. We first implement the Distance to Mean (DTM) protocol, which uses the distance to mean to determine if a node should rebroadcast or not. We then implement the Distribution-Adaptive Distance with Channel Quality (DADCQ) protocol, which uses node distribution, channel quality and distance to determine if a node should favor rebroadcasting. The third protocol, Statistical Location-Assisted Broadcast protocol (SLAB), is an improvement of DADCQ which automates the threshold function design using machine learning. Our NS-3 implementations of the three protocols have been validated against their JiST/SWANS implementations. / Includes bibliography. / Thesis (M.S.)--Florida Atlantic University, 2016. / FAU Electronic Theses and Dissertations Collection

A Vehicular Ad-hoc Network (VANET) is a wireless ad-hoc network that provides communications among vehicles with on-board units and between vehicles and nearby roadside units. The success of a VANET relies on the ability of a routing protocol to ful ll the throughput and delivery requirements of any applications operating on the network. Currently, most of the proposed VANET routing protocols focus on urban or highway environments. This dissertation addresses the need for an adaptive routing protocol in VANETs which is able to tolerate low and high-density network tra c with little throughput and delay variation. This dissertation proposes three Geographic Ad-hoc On-Demand Distance Vector (GEOADV) protocols. These three GEOADV routing protocols are designed to address the lack of exibility and adaptability in current VANET routing protocols. The rst protocol, GEOADV, is a hybrid geographic routing protocol. The second protocol, GEOADV-P, enhances GEOADV by introducing predictive features. The third protocol, GEOADV-PF improves optimal route selection by utilizing fuzzy logic in addition to GEOADV-P's predictive capabilities. To prove that GEOADV and GEOADV-P are adaptive their performance is demonstrated by both urban and highway simulations. When compared to existing routing protocols, GEOADV and GEOADV-P lead to less average delay and a higher average delivery ratio in various scenarios. These advantages allow GEOADV- P to outperform other routing protocols in low-density networks and prove itself to be an adaptive routing protocol in a VANET environment. GEOADV-PF is introduced to improve GEOADV and GEOADV-P performance in sparser networks. The introduction of fuzzy systems can help with the intrinsic demands for exibility and adaptability necessary for VANETs. An investigation into the impact adaptive beaconing has on the GEOADV protocol is conducted. GEOADV enhanced with an adaptive beacon method is compared against GEOADV with three xed beacon rates. Our simulation results show that the adaptive beaconing scheme is able to reduce routing overhead, increase the average delivery ratio, and decrease the average delay. / Includes bibliography. / Dissertation (Ph.D.)--Florida Atlantic University, 2017. / FAU Electronic Theses and Dissertations Collection

Dans le cadre des systèmes de transport intelligents (STI), les véhicules peuvent avoir beaucoup de capteurs (caméras, lidars, radars, etc.) et d’applications (évitement des collisions, surveillance du trafic, etc.) générant des données. Ils représentent alors une source d’information importante. Les applications locales peuvent augmenter considérablement leur efficacité en partageant une telle information au sein du réseau. La précision des données, la confiance et la pertinence peuvent être vérifiées lors de la réception de données provenant d’autres nœuds. Par conséquent, nous croyons qu’une question importante à répondre dans ce contexte est: “Comment partager efficacement les données dans un tel environnement?” Le partage de données est une tâche complexe dans les réseaux dynamiques. De nombreuses problèmes telles que les connexions intermittentes, la variation de la densité du réseau et la congestion du médium de communication se posent. Une approche habituelle pour gérer ces problèmes est basée sur des processus périodiques. En effet, un message envoyé plusieurs fois peut atteindre sa destination même avec des connexions intermittentes et des réseaux à faible densité. Néanmoins, dans les réseaux à haute densité, ils peuvent entraîner une congestion du médium de communication. Dans cette thèse, nous abordons le problème du partage de données dans des réseaux dynamiques en nous appuyant sur des horizons de pertinence. Un horizon est défini comme une zone dans laquelle une information devrait être reçue. Nous commençons par nous concentrer sur le partage de données au sein des voisins directs (à 1 saut de distance). Ensuite, nous proposons une solution pour construire une carte des voisins, centrée sur le nœud ego, dans un horizon à n sauts. Enfin, nous relâchons la définition de l’horizon pour la définir de façon dynamique, où différents éléments de données peuvent atteindre des distances différentes (sauts). En ce qui concerne la solution pour les horizons à 1 saut, notre technique adaptative prend en compte la dynamique des nœuds et la charge du réseau. Afin d’assurer une diffusion efficace des données dans différents scénarios, la fréquence d’envoi des messages est définie en fonction des mouvements des véhicules et d’une estimation du taux de perte du réseau. Après, nous nous concentrons sur la carte des voisins jusqu’à n sauts de distance. Comme la communication avec des nœuds éloignés apporte des problèmes supplémentaires (actions de transfert, retards plus importants, informations périmées), une évaluation de confiance des nœuds identifiés et une estimation de fiabilité du chemin vers chaque voisin sont ajoutées à la carte. Au lieu d’exécuter des processus de diffusion séparés, notre troisième contribution porte sur une stratégie de coopération dont l’objectif principal est de diffuser des données tout en satisfaisant la plupart des nœuds. À cette fin, une trame unique est transmise de nœud en nœud. Sa charge utile est mise à jour localement afin qu’elle contienne les éléments de données les plus pertinents en fonction de certains critères (par exemple, urgence, pertinence). Une telle stratégie définit ainsi un horizon centré sur les données. Nous validons nos propositions au moyen d’émulations de réseaux réalistes. De toutes nos études et des résultats obtenus, nous pouvons affirmer que notre approche apporte des perspectives intéressantes pour le partage de données dans des réseaux dynamiques comme les VANET. / In the context of Intelligent Transportation Systems - ITS, vehicles may have a lot of sensors (e.g. cameras, lidars, radars) and applications (collision avoidance, traffic monitoring, etc.) generating data. They represent then an important source of information. Local applications can significantly increase their effectiveness by sharing such an information within the network. Data accuracy, confidence and pertinence can be verified when receiving data from other nodes. Therefore, we believe that an important question to answer in this context is: “How to efficiently share data within such an environment?” Data sharing is a complex task in dynamic networks. Many concerns like intermittent connections, network density variation and communication spectrum congestion arise. A usual approach to handle these problems is based on periodic processes. Indeed, a message sent many times can reach its destination even with intermittent connections and low density networks. Nevertheless, within high density networks, they may lead to communication spectrum scarcity. In this thesis we address the problem of data sharing in dynamic networks by relying in so-called horizons of pertinence. A horizon is defined as an area within which an information is expected to be received. We start focusing on data sharing within direct neighbors (at 1-hop of distance). Then we propose a solution to construct a map of neighbors, centered in the ego-node, within a horizon of n-hops. Finally, we relax the horizon definition to a dynamic defined one where different data items may reach different distances (hops). Regarding the solution for 1-hop horizons, our adaptive technique takes into account nodes’ dynamics and network load. In order to ensure an effective data dissemination in different scenarios, the sending messages frequency is defined according to vehicles movements and an estimation of the network loss rate. Following, we focus on the map of neighbors up to n-hops of distance. As communicationwith distant nodes brings additional concerns (forwarding actions, larger delays, out-of-date information), a trust evaluation of identified nodes and a reliability estimation of the multi-hop path to each neighbor is added to the map. Instead of running separated disseminating processes, our third contribution deals with a cooperative strategy with the main goal of disseminating data while satisfying most of the nodes. For this purpose a unique frame is forwarded from node to node. Its payload is locally updated so that it contains the most relevant data items according to some criteria (e.g. urgency, relevance). Such a strategy defines thus a data-centered horizon. We validate our proposals by means of realistic network emulations. From all our studies and achieved results we can state that our approach brings interesting insights for data sharing in dynamic networks like VANETs.

Les réseaux véhiculaires sont des réseaux émergents qui permettent de connecter des véhicules entre eux et avec les infrastructures routières. Ils permettent de mettre en œuvre des applications de sécurité (évitement des collisions, prévention des travaux, etc.), des applications temps-réel (aide à la conduite automatisée), des applications des systèmes de transport intelligents (gestion du trafic, proposition de détours, etc.), des applications de confort (péage automatique des autoroutes, connexion à du contenu multimédia en ligne, etc.). Pour fonctionner pleinement, le véhicule a besoin d’une puissance de calcul de plus en plus grande et d’une connexion quasi-continue. Afin de garantir cette contrainte, les réseaux véhiculaires font de plus en plus appel au Cloud. Cette thèse vise à explorer les différentes interactions entre les réseaux véhiculaire et Cloud. / Vehicular Ad-hoc Networks (VANETs) are a new kind of networks which allow to connect vehicles between them and with the road infrastructures. It make possible to deploy safety applications (colision avoidance, roadworks advertisement, etc.), real time application (driver assistance, automated driving, etc.), comfort application (automatic toll payment, access to multimedia contents via internet, etc.). In order to be functioning completely, the vehicle needs more and more computing power and a connection with almost no interruption. To guarantee this constraints, VANETs are using more and more often the Cloud Computing. This thesis aims to explore the differents intereactions between VANETs and the Cloud

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<p>This licentiate thesis work investigates two medium access control (MAC) methods, when used in traffic safety applications over vehicular <em>ad hoc</em> networks (VANETs). The MAC methods are carrier sense multiple access (CSMA), as specified by the leading standard for VANETs IEEE 802.11p, and self-organizing time-division multiple access (STDMA) as used by the leading standard for transponders on ships. All vehicles in traffic safety applications periodically broadcast cooperative awareness messages (CAMs). The CAM based data traffic implies requirements on a predictable, fair and scalable medium access mechanism. The investigated performance measures are <em>channel access delay</em>, <em>number of consecutive packet drops</em> and the <em>distance between concurrently transmitting nodes</em>. Performance is evaluated by computer simulations of a highway scenario in which all vehicles broadcast CAMs with different update rates and packet lengths. The obtained results show that nodes in a CSMA system can experience <em>unbounded channel access delays</em> and further that there is a significant difference between the best case and worst case channel access delay that a node could experience. In addition, with CSMA there is a very high probability that several <em>concurrently transmitting nodes are located close to each other</em>. This occurs when nodes start their listening periods at the same time or when nodes choose the same backoff value, which results in nodes starting to transmit at the same time instant. The CSMA algorithm is therefore both <em>unpredictable</em> and <em>unfair</em> besides the fact that it <em>scales badly</em> for broadcasted CAMs. STDMA, on the other hand, will always grant channel access for all packets before a predetermined time, regardless of the number of competing nodes. Therefore, the STDMA algorithm is <em>predictable</em> and <em>fair</em>. STDMA, using parameter settings that have been adapted to the vehicular environment, is shown to outperform CSMA when considering the performance measure <em>distance between concurrently transmitting nodes</em>. In CSMA the distance between concurrent transmissions is random, whereas STDMA uses the side information from the CAMs to properly schedule concurrent transmissions in space. The price paid for the superior performance of STDMA is the required network synchronization through a global navigation satellite system, e.g., GPS. That aside since STDMA was shown to be scalable, predictable and fair; it is an excellent candidate for use in VANETs when complex communication requirements from traffic safety applications should be met.</p>

Vehicular networking is envisioned to be a key technology area for significant growth in the coming years. Although the expectations for this emerging technology are set very high, many practical aspects remain still unsolved for a vast deployment of vehicular networks. This dissertation addresses the enabling physical layer techniques to meet the challenges in vehicular networks operating in mobile wireless environments. Considering the infrastructure-less nature of vehicular networks, we envision cooperative diversity well positioned to meet the demanding requirements of vehicular networks with their underlying distributed structure. Cooperative diversity has been proposed as a powerful means to enhance the performance of high-rate communications over wireless fading channels. It realizes spatial diversity advantages in a distributed manner where a node uses others antennas to relay its message creating a virtual antenna array. Although cooperative diversity has garnered much attention recently, it has not yet been fully explored in the context of vehicular networks considering the unique characteristics of vehicular networks, this dissertation provides an error performance analysis study of cooperative transmission schemes for various deployment and traffic scenarios. In the first part of this dissertation, we investigate the performance of a cooperative vehicle-to-vehicle (V2V) system with amplify-and-forward relaying for typical traffic scenarios under city/urban settings and a highway area. We derive pairwise error probability (PEP) expressions and demonstrate the achievable diversity gains. The effect of imperfect channel state information (CSI) is also studied through an asymptotical PEP analysis. We present Monte-Carlo simulations to confirm the analytical derivations and present the error rate performance of the vehicular scheme with perfect and imperfect-CSI. In the second part, we consider road-to-vehicle (R2V) communications in which roadside access points use cooperating vehicles as relaying terminals. Under the assumption of decode-and-forward relaying, we derive PEP expressions for single-relay and multi-relay scenarios. In the third part, we consider a cooperative multi-hop V2V system in which direct transmission is not possible and investigate its performance through the PEP derivation and diversity gain analysis. Monte-Carlo simulations are further provided to con firm the analytical derivations and provide insight into the error rate performance improvement.