Thèse Approche Centrée sur les Données pour l'Iot Basée sur la 5G H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Technologie de Compiègne École doctorale : Sciences pour l'ingénieur Laboratoire de recherche : Heuristique et diagnostic des systèmes complexes Direction de la thèse : Ghada JABER Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-09-30T23:59:59 Les nouvelles applications et modèles d'architectures IoT nécessitent de nouveaux critères de performance tels qu'une connectivité massive, la sécurité, la fiabilité, une faible consommation d'énergie, une couverture totale et en continu des communications sans fil, la garantie d'un débit et d'une faible latence [1,2].
Dans les applications 5G basées sur l'IoT, l'efficacité énergétique est apparue comme un problème difficile car une vitesse de transmission encore plus rapide et des appareils intelligents connectés consommeront plus d'énergie. En plus de cela, des milliards d'appareils seront connectés avec diverses exigences de qualité de service. Plusieurs questions se posent alors : comment gérer le nombre massif d'utilisateurs dans les futures applications IoT ? Et comment optimiser la consommation énergétique tout en satisfaisant les besoins des utilisateurs en termes de délai ?
La plupart des travaux de recherche existants sur l'efficacité énergétique se sont concentrés sur la réduction de la consommation d'énergie via une planification efficace de la transmission [5,6]. Cependant, pour réaliser l'ambition de l'IoT basée sur la 5G, une refonte de l'architecture réseau est nécessaire pour arriver à connecter un nombre massif des appareils avec un taux de transmission rapide, chose que les technologies d'aujourd'hui ne permettent pas de le faire (Zigbee, Bluetooth, 4G, etc) [4].
Dans cette thèse, nous nous concentrerons sur l'optimisation de la consommation d'énergie tout en réduisant la latence.
Par conséquent, pour gérer le nombre massif d'utilisateurs et fournir plus de données plus rapidement et en toute sécurité, nous proposons d'utiliser la 5G comme protocole de communication dans les futures applications IoT. Nous envisageons également d'étudier et de démontrer l'intégration correcte des approches centrées sur les données dans l'IoT se basant sur la 5G pour une gestion intelligente de l'énergie. L'Internet des objets (IoT) connaît une croissance rapide, avec des applications dans de nombreux domaines, allant des villes intelligentes aux systèmes industriels connectés. Cette expansion pose des défis majeurs, en particulier liés aux ressources limitées des objets connectés, à la gestion efficace de l'énergie, et à la prise en compte de l'hétérogénéité des dispositifs pour garantir l'interopérabilité entre différentes technologies.
Les technologies sans fil existantes (Zigbee, Bluetooth, Wi-Fi, 4G) peinent à répondre aux exigences croissantes de connectivité, de bande passante et de latence, en particulier dans les scénarios massifs où le nombre d'appareils dépasse largement leur capacité. Elles souffrent de congestion et n'arrivent pas à assurer un niveau de qualité de service (QoS) suffisant [1].
Pour surmonter ces défis, la 5G émerge comme la technologie la plus prometteuse à utiliser dans les environnements IoT. Elle est en pleine expansion à l'échelle mondiale, capable de gérer les complexités de l'IoT, telles que l'hétérogénéité et la connectivité, tout en optimisant la consommation d'énergie [2]. De plus, la technologie 5G répond aux exigences de l'IoT en gérant une communication centrée sur les données, ce qui est très prometteur pour certains besoins de communication. Pour des raisons d'efficacité et vu que les utilisateurs ont besoin d'accéder à des données par le contenu demandé plutôt que par l'établissement d'une connexion avec un noeud où pourrait se trouver la donnée, le routage dans les paradigmes centrés sur les données (CCN ou Content Centric Networking) est plutôt basé sur le nom du contenu recherché plutôt que l'hôte (IP) sur lequel se trouve la donnée recherchée. Les approches centrées sur les données permettent de relever
divers défis de l'IoT dus à la limitation de ressources en termes de mémoire et de puissance de calcul. En outre, le déploiement à grande échelle de solutions IoT basées sur IP reste à ce jour un défi majeur, en particulier pour les solutions soumises à des exigences strictes en termes d'efficacité énergétique et de scalabilité [3].
Cependant, l'intégration de la 5G et du CCN soulève des défis critiques :
- Compatibilité et intégration complexe : adapter les protocoles et architectures de manière cohérente
reste un défi majeur ;
- Évaluation réaliste de la consommation énergétique : le coût énergétique de l'infrastructure 5G et
les variations dues aux conditions environnementales doivent être pris en compte, ainsi que l'évolution du réseau et l'usage continu sur le long terme.
Pour répondre aux défis identifiés, le projet prévoit :
- La conception de mécanismes d'adaptation croisée entre la gestion de service 5G (Network Slicing,
QoS Management) et les stratégies de routage et de caching du CCN, afin d'assurer une compatibilité fonctionnelle et protocolaire ;
- Le développement d'algorithmes de gestion de contenu à complexité contrôlée, fondés sur des approches d'optimisation et d'apprentissage automatique pour réduire la charge computationnelle et
énergétique ;

étudiant M2 ou ingénieur ayant des compétences en réseau et IoT