Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CarlosGM_DISSERT.pdf: 4338321 bytes, checksum: 5834ff97d013cae154b31036fbc6dbe6 (MD5) Previous issue date: 2011-12-29 / Even living in the XXI century are still some difficulties in access to broadband Internet in several Brazilian cities, due to the purchasing power of people and lack of government investment. But even with these difficulties, we seek to encourage the use of wireless technology, which is based on the IEEE 802.11b protocol - also known as Wi-Fi (Wireless Fidelity) Wireless Fidelity Communications, having wide range of commercial applications in the world market, nationally and internationally. In Brazil, this technology is in full operation in major cities and has proved attractive in relation to the access point to multipoint and point-to-point. This paper is a comparative analysis of prediction field, using models based on the prediction of propagation loss. To validate the techniques used here, the Okumura-Hata models, modified Okumura-Hata, Walfisch-Ikegami model, were applied to a wireless computer network, located in the neighborhood of Cajupiranga in the city of Melbourn, in Rio Grande do Norte . They are used for networking wireless 802.11b, using the Mobile Radio to measure signal levels, beyond the heights of the antennas and distances from the transmitter. The performance data versus distance are added to the graphs generated and compared with results obtained through calculations of propagation models / Mesmo vivendo em pleno s?culo XXI ainda encontram-se dificuldades no acesso ? internet banda larga nos diversos munic?pios brasileiros, em decorr?ncia do poder aquisitivo dos habitantes bem como falta de investimento do governo. A tecnologia das redes de acesso sem fio baseadas no protocolo IEEE 802.11b - tamb?m denominada de Wi Fi, (Wireless Fidelity) Fidelidade em Comunica??es sem Fio, possui larga gama de aplica??es atualmente no mercado mundial comercial, nacional e internacional. No Brasil, esta tecnologia encontra-se em plena opera??o nas principais cidades e tem-se mostrado atrativa no que concerne aos acessos ponto multiponto e ponto-a-ponto. Neste trabalho s?o elaborados, uma an?lise comparativa de predi??o de campo, e analisados modelos de predi??o das perdas de propaga??o, Modelo Okumura-Hata, Lee, Modelo de Ikegami-Walfisch, para uma rede de computadores sem fio, no bairro de Cajupiranga e no Centro, no munic?pio de Parnamirim, no Rio Grande do Norte. S?o usados equipamentos de redes sem fio do padr?o 802.11b, analisador de espectro, onde os n?veis de sinais s?o medidos, al?m das alturas das antenas e das dist?ncias em rela??o ao transmissor. Os dados de pot?ncia versus dist?ncia s?o adicionados nos gr?ficos gerados e comparados com os resultados obtidos

Esta tese analisa aplicações de transmissão de voz e vídeo sobre redes Wi-Fi (IEEE 802.11). Os principais problemas observados foram a maior incidência de tráfegos em rajada e os problemas associados à execução de handoffs. Foram propostos algoritmos adaptativos para monitorar e contornar esses problemas. / This thesis examines applications for transmitting voice and video over Wi-Fi (IEEE 802.11). The main problems observed were the higher incidence of bursty traffic and disconnection during handoffs. Adaptive algorithms have been proposed to monitor and work around these problems.

Submitted by bruna ortiz (brunaortiz.f@gmail.com) on 2016-07-04T15:34:48Z No. of bitstreams: 1 Dissertação-Laura Michaella Batista Ribeiro.pdf: 5196443 bytes, checksum: 44f8d0ba69aa5d5fb4454331819feaa4 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2016-07-18T13:11:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação-Laura Michaella Batista Ribeiro.pdf: 5196443 bytes, checksum: 44f8d0ba69aa5d5fb4454331819feaa4 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2016-07-18T13:25:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação-Laura Michaella Batista Ribeiro.pdf: 5196443 bytes, checksum: 44f8d0ba69aa5d5fb4454331819feaa4 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-18T13:25:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação-Laura Michaella Batista Ribeiro.pdf: 5196443 bytes, checksum: 44f8d0ba69aa5d5fb4454331819feaa4 (MD5) Previous issue date: 2014-04-07 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / With the significant utilization of the Wi-Fi networks as one of the main mass media and transmission of data, some problems of traffic reliability have been related and increasing day by day. The unplanned use of Access’ Points – AP, chained to the interferences resulting from coexistence of other technologies occupying the same frequency spectrum 2.4GHz, has constantly affected the performance of these networks. In order to propose a solution to interference’s problem between networks 802.11, this work describe an approach of attribution of channels based in many aspects such as received signal strength indicator, signal-to-noise ratio, link quality and channels overlap factor. This approach, named MFDCA (Multi-Factor Dynamic Channel Assignment) is composed by detection interferences modules, as well as selection and attribution of channels. The approach attributes in a dynamic way operation of channels in the networks 802.11, considering the characteristics noted in the spectral environment where which AP is inserted. The MFDCA was developed so that to operate in low cost of access points, as long as they withstand an installation of a firmware based in Linux. The results of the tests accomplished in a pilot network show that a MFDCA is able to benefit the network as a whole, including non-administered networks, by increasing its throughput and decreasing the rate losses of packages. / Com a utilização significativa das redes Wi-Fi como um dos principais meios de comunicação e transmissão de dados, problemas relacionados à confiabilidade no tráfego dessas redes foram surgindo. O uso não planejado de pontos de acesso (do inglês, Access Point - AP), aliado com as interferências decorrentes da coexistência de outras tecnologias compartilhando o mesmo espectro de frequências 2,4GHz, tem constantemente afetado o desempenho das redes sem fio. Com o intuito de propor uma solução para o problema de interferência entre redes sem fio 802.11, este trabalho descreve uma abordagem para atribuição de canais baseada em múltiplos fatores como a indicação da intensidade do sinal recebido, a relação sinal-ruído, a qualidade de link e o fator de sobreposição de canais. Esta abordagem, denominada de MFDCA (Multi-Factor Dynamic Channel Assignment) é composta pelos módulos de detecção de interferências e de seleção e atribuição de canais. A abordagem atribui de forma dinâmica canais de operação nas redes 802.11, considerando as características presentes no ambiente espectral onde cada AP está inserido. AMFDCA foi projetada para operar em pontos de acesso de baixo custo, desde que suportem a instalação de um firmware baseado em Linux. Os resultados dos testes realizados em uma rede piloto mostram que a MFDCA é capaz de beneficiar as redes como um todo, incluindo redes não administradas, proporcionando um aumento na vazão de dados e a diminuição das taxas de perdas de pacotes.

This master’s thesis investigates the technology and security awareness associated with wireless networks (WLAN). It has been stated by the media and theories that many wireless networks are unprotected. This has sparked an interest to investigate the phenomenon in the Jonkoping region. The study is based on the following research questions: - What security weaknesses are present with the WLAN-technology and how can these be avoided? - How does the wireless infrastructure in the Jonkoping region look like? - Why do companies implement the WLAN-technology? - Are the companies aware of the risks involved with WLAN? We conducted this study in three steps; the first step was to hack a wireless network in a controlled environment in order to investigate the weaknesses of the commonly used security measures. The second step of the study was to scan the wireless networks in Jonkoping, Gnosjo and Nassjo in order to create a picture of the wireless infrastructure of the region. The third step of the study was to contact companies that we found in the second step for interviews to investigate their awareness of the technology and its weaknesses. We found that WLANs and their security measures have weaknesses. The commonly used WEP encryption can quite easily be broken and can lure users into a false sense of security. The study shows that companies are aware of this weakness, but use the encryption be-cause it offers a good level of usability and security. It is a compromise between usability and security. Usability is one of the major factors for companies when implementing wireless networks, companies strive for mobility, easy access and ease of use, which the WLAN technology offers. This has lead to an extended wireless infrastructure in cities within the region where one, with ease, can find wireless networks outside buildings. We have noticed an increase in the security awareness as our empirical findings differ from earlier research conducted in other cities. When these studies are compared you can see a trend where the number of unprotected networks decreases. Our contribution to increased wireless security is a checklist of possible security measures to minimize the security threats. / Denna magisteruppsats undersöker tekniken och säkerhetsmedvetandet gällande trådlösa nätverk (WLAN). Då det tidigare uppmärksammats i media och teori att många trådlösa nätverk står oskyddade har detta skapat intresse att undersöka fenomenet i Jönköpingsregionen. Studien baseras på följande frågeställningar: - Vilka säkerhetsluckor finns i WLAN och hur kan dessa undvikas? - Hur ser WLAN-infrastrukturen ut i Jönköpingsregionen? - Varför implementerar företag WLAN-tekniken? - Är företag medvetna om riskerna med trådlösa nätverk? För att skapa en helhetsbild har vi genomfört studien i tre steg varav vi, i det första steget, genomfört dataintrång i en kontrollerad miljö för att undersöka svagheterna med säkerhetsfunktionerna som används i trådlösa nätverk. I det andra steget undersökte vi med hjälp av bärbar dator trådlösa nätverk i Jönköping, Gnosjö och Nässjö. Detta för att skapa oss en uppfattning om hur WLAN-infrastrukturen ser ut i dagsläget. Steg tre innebar intervjuer med företag som vi funnit i samband med steg två rörande deras medvetenhet om tekniken och dess brister. Teorin och vår empiri gav oss underlag att dra slutsatser utifrån våra frågeställningar. Vi fann att WLAN och dess säkerhetsfunktioner har vissa sårbarheter. Den mest förekommande krypteringstekniken, WEP, kan dekrypteras tämligen enkelt och kan vagga in användarna i en falsk säkerhet. Studien visar att företagen är medvetna om detta, men att det handlar om en medveten kompromiss mellan användarvänlighet och säkerhet. Användarvänligheten står till grund för varför företagen väljer att implementera den trådlösa tekniken. Företag eftersträvar mobilitet, smidighet och enkel access, vilket den trådlösa tekniken erbjuder. Detta har lett till en utökad trådlös infrastruktur i städer runtom i regionen där man med lätthet kan hitta trådlösa nätverk utanför byggnader. Vi har noterat ett ökat säkerhetsmedvetande då våra empiriska resultat skiljer sig något från tidigare undersökningar i andra städer. När dessa ställs mot varandra anar man en trend där antalet oskyddade trådlösa nätverk minskar. Vårt bidrag till ökad trådlös säkerhet är en checklista med möjliga åtgärder för att minimera säkerhetsriskerna.

Konfigurationsprotokollet Wi-Fi protected setup (WPS) har vissa brister idess design gällande hur autentiseringen av den PIN-kod som används för attansluta en enhet till ett trådlöst nätverk är implementerad. Dessa brister kanutnyttjas av en attackerare för att utföra en bruteforce-attack som på enrelativt kort tid kan identifiera den korrekta koden. Detta arbete har tagit frammetoder för att motverka eller fördröja attacker mot WPS-protokollet sommed relativt enkla medel kan implementeras i befintliga nätverk. Genomutförda praktiska experiment där en fristående server upptäckt en attack ochgenomfört olika försvarsmetoder har de mekanismer som presenterats utvärderats. Slutsatsen är att den effektivaste metoden för att avbryta en bruteforce-attackmot protokollet är att automatiskt byta ut PIN-koden då en attack upptäcks. / Wi-Fi protected setup (WPS), a protocol used to configure wireless clients, isflawed in regard to the design of the authentication procedure for the PIN-code used to connect a new device. This flaw can be exploited by an attackerto perform a brute force attack to identify the code. This report presentsmethods to counteract brute force attacks performed against the WPS-protocol. The study has been performed by practical experiments where thecountermeasures have been evaluated and their performance has beenmeasured. With simple means, such as a third party acting on the routersbehalf in implementing countermeasures against the attacker, the attack canbe counteracted. The conclusion is that the most effective way of countering the WPS-bruteforce attack presented is to automatically replace the PIN-code with arandomly generated one when an attack is detected.

Wireless Protected Setup (WPS) är ett säkerhetsprotokoll för trådlösa nätverk. Dess design medför en allvarlig säkerhetsbrist som kan möjliggöra att obehöriga kan få åtkomst till ett lösenordskyddat trådlöst nätverk. Vid attack finns det olika verktyg tillgängliga att använda. I denna rapport jämförs mjukvaruverktygen Reaver och Bully i attack mot WiFi’s WPS-protokoll, där Bullys prestanda tidigare har påvisats vara mer effektiv och förutsätts snabbare utföra brute-forceattack jämfört med Reaver. Ett praktiskt laborationsexperiment har utförts för att undersöka vilken skillnad i hastighet som kan ses mellan verktygen Reaver och Bully i en brute-forceattack. Experimentet utfördes genom att mäta tiden det tog för de två verktygen att testa 100 PIN-nycklar mot en router utan skyddsmekanismer hos WPS. Resultatet visar att Bully utför en brute-forceattack i högre hastighet jämfört med Reaver. Dock, med den högre attackhastigheten som Bully innehar, kan stabilitetsproblem vid attack medföras, vilket öppnar upp för framtida diskussion om högre hastighet bör prioriteras över stabilitet för lyckade attacker. / Wireless Protected Setup (WPS) is a security protocol for wireless networks. Its design contains a serious security flaw that could allow an attacker access to a password-protected wireless network. An attack can be executed using various tools available. In this report, the software-tools Reaver and Bully are compared in performance against WiFi’s WPS-protocol, where Bully previously has been shown to be more effective and predicted faster to execute a bruteforce-attack. A practical laboration has been executed in order to determine differences in speed that can be seen between the tools Reaver and Bully in a bruteforce-attack. The experiment was done by measuring the time it took both tools to test 100 PIN-numbers against a router without protection for WPS. The result shows that Bully performs a bruteforce-attack in higher speed compared to Reaver. However, with the higher attack-speed that Bully uses, some stability issues may follow, opening the topic of future discussion regarding priorities of speed vs. stability for successful attacks.

Les réseaux sans fil sont en plein développement du fait de la flexibilité de leur interface, qui permet aux utilisateurs de se communiquer directement entre eux ou de se connecter facilement à Internet en onde radio sans mettre en place préalablement d'infrastructures lourdes, telles que des câbles filaires. Parmi les différentes technologies de réseaux sans fil, l'IEEE 802.11/Wi-Fi est devenu une technologie plus connue et plus utilisée pour construire des réseaux sans fil à haut débit dans une zone à forte concentration d'utilisateurs, telle que les aéroports, les campus ou les sites industriels. L'engouement pour les réseaux sans fil et notamment pour les réseaux Wi-Fi a fait émerger de nouvelles nécessités, tel que se déplace dans les réseaux sans fil tout en restant connecté à Internet. Dans les réseaux sans fil, le déplacement d’un utilisateur implique parfois un changement de Point d’accès (AP) au réseau. On désigne généralement ce fait un handover de niveau 2, du fait que le changement d'AP n’implique que les deux premières couches du modèle OSI. Si les deux APs se situent dans des réseaux différents, le changement d'AP implique aussi le changement de réseau pour cet utilisateur. On dénomme généralement cette situation un handover de niveau 3, par le fait que cet utilisateur devrait changer son réseau d’attachement et son adresse IP pour maintenir la connexion à Internet et que ce changement intervient sur la couche réseau du model OSI. La procédure du handover de niveau 2 dans les réseaux Wi-Fi est gérée par la norme IEEE 802.11 et celle de niveau 3 est gérée par le protocole IP Mobile. Le protocole IP Mobile est un protocole standardisé par l'IETF qui permet à l'utilisateur de maintenir ses communications en cours et de rester connecté à Internet tout en masquant d'une manière transparente le changement de réseau. Ainsi, l'utilisateur peut se déplace dans les réseaux Wi-Fi tout en maintenant les communications en cours et restant connecté à Internet grâce à la norme IEEE 802.11 et au protocole IP Mobile. Cependant, le délai introduit par ces deux procédures du handover est trop long, les communications en cours sont interrompus pendant ces procédures, naturellement, cela ne peut pas répondre aux exigences qualitatives des applications temps réel comme la vidéo conférence ou la voix sur IP. Diverses propositions qui ont été faites pour réduire le délai de ces procédures du handover et améliorer leur performance. Cependant, ces propositions sont soit imparfaites, soit non-implémentables à cause de leur complexité. En partant du principe que les réseaux Wi-Fi et les routeurs d'accès sont déjà massivement implantés dans le monde universitaire et dans les entreprises, nous proposons d'ajouter une nouvelle fonctionnalité, appelé E-HCF (Extended Handover Control Function) dans un routeur sans modifier les autres équipements du réseau. Le routeur pourvu de cette fonctionnalité est dénommé le routeur E-HCF. Pour réduire le délai des procédures du handover, la fonctionnalité E-HCF permet au routeur de générer une topologie des APs en utilisant la théorie des graphes de voisinage et de maintenir un pool d'adresses IP disponibles dans sa base de données. Quand le Nœud mobile (MN) a besoin de changer son AP, le routeur E-HCF peut proposer au MN une liste des APs potentiellement utilisables qui sont choisis et classés par un algorithme de sélection et de classement que nous avons élaboré dans la thèse. Si le changement d'AP implique un changement de réseau, le MN doit changer d'adresse IP. Dans ce cas, le routeur E-HCF peut attribuer une adresse IP unique à ce MN. Le MN peut donc utiliser cette adresse sans exécuter la phase d'Auto-configuration d'adresses ni exécuter la procédure de Détection d'adresse dupliquée. Avec cette nouvelle fonctionnalité E-HCF, nous pouvons réduire le délai des procédures du handover de quelques secondes à une centaine de millisecondes. / Wireless networks are in full development because of the flexibility of their interfaces, which allow users to be easily connected to the Internet. Among various technologies of wireless networks, IEEE 802.11/Wi-Fi technology is becoming better known and more used to construct high speed wireless networks in areas with high concentration of users, such as airports, campuses or industrial sites. The passion for wireless networks and in particular for Wi-Fi networks has given rise to new uses of the Internet, such as moving in wireless networks while still being connected. In Wi-Fi networks, the user's movement may sometimes lead to a change of Access Points (APs) to the network. This fact is generally named the handover of layer 2 because this change involves only the first two layers of the OSI model. If the two APs are located in different networks, the change of AP would entail a change of network for the user. This situation is generally termed, the handover of layer 3 because the user should change his network and his IP address to maintain connection to the Internet. Therefore, this change intervenes on the network layer of the OSI model. The process of the handover of layer 2 is handled by the IEEE 802.11 standard and that of layer 3 is controlled by the Mobile IP protocol. The Mobile IP protocol is a protocol standardized by IETF, which allows users to change network, while maintaining their actual connection to the Internet. Consequently, users can connect to the Internet, while keep moving in Wi-Fi networks in control of the IEEE 802.11 standard and the Mobile IP protocol. However, the delay induced by these procedures of handover is too long. As such, this generally leads to the cut-off of current communications, hence impacting adversely on the qualitative requirements of real-time applications, such as video conferencing or voice over IP. Various proposals have been made to reduce the delay of handover procedures and to improve their performances. However, these proposals are either imperfect, or non-implementable because of their complexity. Based on the premise that Wi-Fi networks and access routers are already massively implanted in academia and in industry, we propose to add a new functionality, called E-HCF (Extended Handover Control Function) in routers, without modifying other network equipments. A router equipped with this functionality is called an E-HCF router. To reduce the delay of handover procedures, the E-HCF functionality allows a router to generate a topology of APs by using the neighbourhood graph theory and to maintain a pool of available IP addresses in its database. When a Mobile Node (MN) needs to change its AP, the E-HCF router may propose to the latter a list of potentially usable APs, which are selected and classified by an algorithm of selection and classification that we developed in the thesis. If the change of APs involves a change of network, the MN must change its IP address. In this case, the E-HCF router can assign a unique IP address to this MN. The MN can thus use this address without engaging in the process of Stateless Address Autoconfiguration or the procedure of Duplicate Address Detection. With this new E-HCF functionality, we can reduce the delay of handover procedures from a few seconds to one hundred milliseconds.

Malgré leur réussite remarquable, les premières versions des normes de réseaux locaux sans fil IEEE 802.11, IEEE 802. 11 a/b/g WLAN, sont caractérisées par une efficacité spectrale faible qui est devenue insuffisante pour satisfaire la croissance explosive de la demande de capacité et de couverture. Grâce aux progrès considérables dans le domaine des communications sans fil et l'utilisation de la bande de fréquence autour de 5 gigahertz le standard IEEE 802.11n et plus récemment 1'IEEE 802.11ac ont amélioré les débits offerts par la couche physique. Cela été possible grâce principalement à l'introduction des techniques multi-antennaires (MIMO, pour Multiple-Input) et des techniques avancées de modulation et de codage. Aujourd'hui, deux décennies après sa première apparition, le Wi-Fi est présenté comme une technologie WLAN permettant des débits supérieurs à 1 gigabit par seconde. Cependant, dans la plupart des scénarios de déploiement du monde réel, il n'est pas possible d'atteindre la pleine capacité offerte par la couche physique. Avec la croissance rapide de la densité des déploiements des WLANs et l'énorme popularité des équipements Wi-Fi, la réutilisation spatiale doit être optimisée. D'autre part, des nouveaux cas d’utilisation sont prévus pour décharger les réseaux cellulaires et pour couvrir des grandes surfaces (stades, gares, etc.). Ces environnements de haute densité représentent un vrai défi pour les générations actuelles de Wi-Fi qui doivent offrir une meilleure qualité à moindre coût. C'est dans ce contexte que s’inscrit l'objectif de cette thèse qui porte sur l'amélioration de l'efficacité des protocoles de la couche MAC des réseaux WLAN de haute densité. Notamment, un des buts de cette thèse est de contribuer à la préparation de la prochaine génération du standard Wi-Fi : IEEE 802.11ax High Efficiency WLAN (HEW). Plutôt que de continuer à cibler l'augmentation des débits maximums théoriques, nous nous concentrons dans le contexte de HEW sur l'amélioration du débit réel des utilisateurs. Pour cela, on prend en compte tous les autres équipements associés à des WLANs voisins, qui essayent d'accéder au même canal de transmission d’une manière simultanée. Pour améliorer la performance du Wi-Fi dans ces environnements denses, nous proposons une adaptation dynamique du mécanisme de détection de signal. Comparé au contrôle de la puissance de transmission, le mécanisme proposé est plus incitatif parce que l'utilisateur concerné bénéficie directement de son application. Les résultats de nos simulations montrent des gains importants en termes de débit atteint dans les scénarios de haute densité. Ensuite, nous étudions l’impact de la nouvelle adaptation sur les mécanismes de sélection de débit actuellement utilisés. D'après les résultats obtenus, 1'adaptation proposée peut être appliquée sans avoir besoin de modifications substantielles des algorithmes de sélection de débit. Pour améliorer l'équité entre les différents utilisateurs, nous élaborons une nouvelle approche distribuée pour adapter conjointement le mécanisme de détection de signal et le contrôle de la puissance de transmission. Cette approche est évaluée ensuite dans différents scénarios de simulation de haute densité où elle prouve sa capacité à résoudre les problèmes d'équité en particulier en présence de nœuds d'anciennes générations dans le réseau, cela tout en améliorant le débit moyen d'un facteur 4 par rapport à la performance conventionnelle du standard. Enfin, nous concevons et mettons en œuvre une solution centralisée basée sur l'apprentissage à base de réseaux de neurones. Cette approche repose sur l'adaptation conjointe de puissance de transmission et du mécanisme de détection du signal. [...] / Despite their remarkable success, the first widely spread versions of the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802.11 Wireless Local Area Network (WLAN) standard, IEEE 802. 11 a/b/g, featured low spectral efficiencies that are becoming insufficient to satisfy the explosive growth in capacity and coverage demands. Thanks to the advances in the communication theory and the use of the 5 GHz frequency band, the IEEE 802.11n and recently the IEEE 802.1lac amendments improved the Physical Layer (PHY) data rates by introducing Multiple-Input Multiple Output (MIMO) techniques, higher Modulation and Coding Scheme (MCS), etc. Today, after almost two decades of its first appearance, Wi-Fi is presented as a gigabit wireless technology. However, the full potential of the latest PHY layer advances cannot be enabled in all real world deployment scenarios. With the rapidly increasing density of WLAN deployments and the huge popularity of Wi-Fi enabled devices, spatial reuse must be optimized. On another hand, the new challenging use case environments and the integration of mobile networks mainly for cellular offloading are limiting the opportunity of the current Wi-Fi generations to provide better quality at lower cost.In this thesis, we contribute to the current standardization efforts aiming to leverage the Wi-Fi efficiency in high density environments. At the time of writing this document, the IEEE 802.11ax Task Group (TG) is developing the specification for the High Efficiency WLAN (HEW) standard (next Wi-Fi evolution). Rather than continuing to target increased theoretical peak throughputs, we focus in the context of HEW on improving the throughput experienced by users in real life conditions where many other devices, belonging to neighboring overlapping networks, simultaneously contend to gain access. To enhance this performance, we propose a dynamic adaptation of the carrier sensing mechanism. Compare to controlling the transmission power, the proposed mechanism has more incentives because it benefits directly the concerned user. Extensive simulation results show impor1ant throughput gains in dense scenarios. Then, we study the impact of the new adaptation on the current rate control algorithms. We find that our adaptation mechanism operates efficiently without substantially modifying these algorithms that are widely used in today's operating WLANs. Furthermore, after analyzing the fairness performance of the proposed adaptation, we devise a new approach to jointly adapt the carrier sensing and the transmission power in order to preserve higher fairness degrees while improving the spatial reuse. This approach is evaluated in different dense deployment scenarios where it proves its capability to resolve the unfairness issues especially in the presence of legacy nodes in the network, while improving the achieved throughput by 4 times compared to the standard performance. Finally, we design and implement centralized learning-based solution that uses also an approach based on joint adaptation of transmission power and carrier sensing. This new solution takes benefit from the capability of artificial neural networks to model complex nonlinear functions to optimize the spatial reuse in dense WLANs while preserving fairness among contending nodes. The different contributions of this work have helped bring efficient solutions for future WiFi networks. We have presented these solutions to the IEEE 802.11ax TG where they were identified as important potential technical improvements for the next WLAN standard.

Depuis plusieurs années, les technologies de l’information et de la communication connaissent un développement spectaculaire. Le trafic d’information augmente exponentiellement alors que l’évolution de l’efficacité énergétique des réseaux, définie généralement comme le rapport entre l’énergie utile en sortie du système et l’énergie totale fournie au système, n’augmente que de manière linéaire. Pour soutenir la demande de trafic, il est alors nécessaire de multiplier les équipements réseaux ce qui augment la facture énergétique des opérateurs et les émissions de gaz carbonique. Devant l’urgence de la situation, de nombreux projets et consortiums ont été créés avec l’objectif de renforcer l’efficacité énergétique des réseaux. Par exemple, le consortium GreenTouch™ fondé en 2010 a pour objectif d’améliorer l’efficacité énergétique des réseaux d’un facteur 1000 d’ici 2015 et de réduire leur consommation énergétique de 90% d’ici 2020 (par rapport à 2010). Le projet METIS a pour objectif de définir les télécommunications de 2020 (5G) cherche des solutions efficaces minimisant les coûts, les ressources et la consommation énergétique. Le projet MiWEBA qui intègre les ondes millimétrique aux communications mobiles dans le but d’augmenter la capacité du réseau d’un facteur 1000 avec un coût raisonnable.Dans cette thèse, nous abordons deux solutions répondant aux challenges de la 5G et permettant de réduire les niveaux des puissances rayonnées par les systèmes de télécommunications : l’amélioration de la couche physique via les techniques de focalisation spatiale et l’adaptation de lien multi-technologies. L’objectif principal de la thèse est de réaliser des transmissions de données très haut débit à forte efficacité énergétique à l’aide d’une connectivité multi-technologies sans coutures y compris dans des réseaux comprenant une multitude de périphériques à faible complexité.L’organisation de la thèse est la suivante : tout d’abord, l’implémentation de techniques de focalisation spatiale, le Retournement Temporel (RT) et l’EGT (Equal Gain Transmission), dans un système utilisant les dernières évolutions du standard IEEE 802.11, notamment l’intégration d’une composante 60 GHz, est étudiée. Les performances de ces techniques sont analysées de manière à identifier les conditions optimales de leur utilisation et il est montré qu’avec un minimum de deux antennes de transmission, elles permettent d’améliorer les performances énergétiques des systèmes tout en ayant une faible complexité d’implémentation. Des modifications du standard permettant d’augmenter l’efficacité énergétique sont également proposées. Une analyse cross-layer est ensuite réalisée afin de définir protocoles d’estimation de canal tenant compte des spécificités du RT. De plus, les améliorations énergétiques liées à l’utilisation du RT sont confirmées en tenant compte des dégradations des performances de la couche de liaison. Enfin, une métrique d’occupation temporelle est définie et associée à des techniques d’adaptation de lien mono et multi-technologies existantes dans le but d’améliorer la sélection d‘interfaces de transmission pour augmenter l’efficacité énergétique sans affecter les performances des systèmes utilisant un accès aléatoire au canal de communication. L’utilisation de cette métrique permet, dans certaines configurations, d’augmenter d’un facteur sept l’efficacité énergétique d’un système utilisant le Wi-Fi et, dans le cas multi-technologies, de répartir le trafic sur les différentes interfaces de transmission afin d’éviter la saturation des canaux de communication. / Over the past few years, information and communications technologies have experienced a spectacular development. Traffic demand grows exponentially while energy efficiency of networks –usually defined as the ratio between delivered power and supplied power- only increases linearly. In order to supply the data traffic, it is necessary to duplicate networks equipments increasing energy costs for operators and carbon dioxide emissions. To face this dramatic situation, several projects and consortiums have been created and aim to increase networks energy efficiency. For instance, the GreenTouch™ consortium funded in 2010 aims to improve networks energy efficiency by a factor 1000 by 2015 and to reduce energy consumption of TICs by 90% by 2020 (compared with 2010 levels). METIS project aims to define 2020s communications (5G) search for efficient solutions with low costs, low resources use and low power consumption of systems. MiWEBA project brings millimeter-waves into the mobile radio word to extend the network capacity by 1000 at reasonable cost.In this thesis we study two solutions to answer 5G challenges and reduce radiated power levels of telecommunications systems: physical layer improvements through spatial focalization techniques and multi-technologies link adaptation. This thesis main goal is to achieve very high data transmission rates with high energy efficiency and seamless connectivity using multiple-interfaces technologies even in networks composed of a high number of low-complexity devices.The thesis is organized as follows: first, Time Reversal (TR) and Equal Gain Transmission (EGT) implementation is studied and applied to a system using the latest amendments of IEEE 802.11 standard, including 60 GHz transmissions. Performance of these techniques is analyzed in order to identify optimal conditions of use and it is shown that they only require a minimum of two transmit antennas to increase the energetic performance of systems while having a low implementation complexity. Standard modifications allowing an increase of energy efficiency are proposed. Then, a cross-layer analysis is performed to define channel estimation protocols taking TR specificities into account. Moreover, TR energetic benefits are validated considering its drawbacks at the link layer level. Finally, a time-availability metric is defined and associated to existing mono or multi-technologies adaptation techniques and aim to increase energy efficiency without degrading the performance of systems using random access to the communication channel. This metrics allows –in some configurations- to increase by a factor seven the energy efficiency of a system using Wi-Fi and, in a multi-technologies scenario, to allocate the data traffic to the several interfaces in order to avoid communication channels saturation.

The healthcare environment is a complex one, saturated by wireless medical devices and sensitive patient data flowing through the network traffic. With the increased popularity of wireless medical devices in the healthcare domain together with the announcement of the new wireless security standard WPA3 comes a need to prepare for a new generation shift in wireless security. The goal of this study is therefore to investigate what challenges the healthcare sector can encounter when faced with the inevitable transition to WPA3. By performing a literature review on the security state of WPA3 compared to its predecessor and performing qualitative interviews with network technicians working in the healthcare sector, three major challenges were identified. IT professionals in the healthcare domain struggle with integrating legacy software systems, keeping middleware software solutions secure, and with handling hardware medical devices that come with outdated wireless standards. By analysing existing literature, several mitigating actions to battle these challenges were presented in this study.