Thèse de doctorat : « Localisation basée sur l’apprentissage artificiel en 5G »

L'Ecole doctorale : Ecole Doctorale de l'Institut Polytechnique de Paris et le Laboratoire de recherche SAMOVAR - Services répartis, Architectures, MOdélisation, Validation, Administration des Réseaux présentent l’AVIS DE SOUTENANCE de Monsieur Abdallah SOBEHY, autorisé à présenter ses travaux en vue de l’obtention du Doctorat de l'Institut Polytechnique de Paris, préparé à Télécom SudParis en : Informatique

«Localisation basée sur l’apprentissage artificiel en 5G »

Le VENDREDI 6 NOVEMBRE 2020 à 14h00 (Télécom SudParis - Salle C06
9 rue Charles Fourier, 91000 Evry-Courcouronnes).

Membres du jury :

• M. Eric RENAULT, Maître de conférences, Télécom SudParis, Professeur, ESIEE Paris, FRANCE - Directeur de thèse
• M. Paul MUHLETHALER, EVA Team Leader, Inria, FRANCE - CoDirecteur de thèse
• M. Nadjib AIT SAADI, Professeur des Universités, Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines, FRANCE - Examinateur
• M. Sidi-Mohammed SENOUCI, Professeur, Université de Bourgogne, FRANCE - Rapporteur
• Mme Hamida SEBA, Maître de conférences, Université Claude Bernard Lyon 1, FRANCE - Rapporteur
• M. Stephane MAAG, Professeur, Télécom SudParis, FRANCE - Examinateur
• Mme Oyunchimeg SHAGDAR, Research Team Leader, VEDECOM, FRANCE - Examinatrice
• M. Urko ZURUTUZA, Maître de conférences, Mondragon University, ESPAGNE - Examinateur

Résumé :

La localisation est le processus d'estimation de la position d'une entité dans un système de coordonnées local ou global. Les applications de localisation sont largement réparties dans des contextes différents. Dans les événements, le suivi des participants peut sauver des vies pendant des crises. Dans le domaine de la santé, les personnes âgées peuvent être suivies pour répondre à leurs besoins dans des situations critiques comme les chutes. Dans les entrepôts, les robots transférant des produits d'un endroit à un autre nécessitent une connaissance précise de ses positions, la position des produits ainsi que des autres robots.

Dans un contexte industriel, la localisation est essentielle pour réaliser des processus automatisés qui sont assez flexibles pour être reconfiguré à diverses missions. La localisation est considérée comme un sujet de grand intérêt tant dans l'industrie que dans l'académie, en particulier avec l'avènement de la 5G avec son "Enhanced Mobile Broadband (eMBB)" qui devrait atteindre 10 Gbits/s, "Ultra-Reliable Low-Latency Communication (URLLC)" qui est moins d'une milliseconde et "massive Machine-Type Communication (mMTC)" permettant de connecter environ 1 million d'appareils par kilomètre.

Dans ce travail, nous nous concentrons sur deux principaux types de localisation; la localisation basée sur la distance entre des appareils et la localisation basée sur les empreintes digitales. Dans la localisation basée sur la distance, un réseau d'appareils avec une distance de communication maximale estime les valeurs de distances par rapport à leurs voisins. Ces distances ainsi que la connaissance des positions de quelques nœuds sont utilisées pour localiser d'autres nœuds du réseau à l'aide d'une solution basée sur la triangulation.

La méthode proposée est capable de localiser environ 90% des nœuds d'un réseau avec un degré moyen de 10. Dans la localisation basée sur les empreintes digitales, les réponses des chaînes sans fil sont utilisées pour estimer la position d'un émetteur communiquant avec une antenne MIMO. Dans ce travail, nous appliquons des techniques d'apprentissage classiques (K-nearest neighbors) et des techniques d'apprentissage en profondeur (Multi-Layer Perceptron Neural Network et Convolutional Neural Networks) pour localiser un émetteur dans des contextes intérieurs et extérieurs.

Notre travail a obtenu le premier prix au concours de positionnement préparé par IEEE Communication Theory Workshop parmi 8 équipes d'universités de grande réputation du monde entier en obtenant une erreur carrée moyenne de 2,3 cm.