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DE DONCKER Philippe
Unités
Groupe de communications sans fil
Responsable d'Unité : Oui
Le groupe de communications sans fil a été créé en 2007. Sa vision stratégique est centrée sur le développement d’une équipe de recherche travaillant en synergie aux nouveaux défis posés par la conception des systèmes de télécommunications sans fil émergents, allant de la physique de la propagation des ondes jusqu’aux architectures réseau, en passant par le modem. Le groupe possède de l’expertise dans trois domaines complémentaires : (i) la caractérisation et la modélisation du canal de propagation des ondes (Prof. Philippe De Doncker) ; (ii) le traitement de signal pour communications numériques (Prof. François Horlin) ; (iii) la cybersécurité et les architectures et protocoles réseaux (Prof. Jean-Michel Dricot). La mission de l’équipe canal est la caractérisation théorique et expérimentale, puis la modélisation des phénomènes de propagation pour les systèmes de communications émergents. L’expérience acquise comprend la propagation en milieu indoor, urbain, et dans le champ proche du corps humain, pour des fréquences allant de l’HF aux ondes millimétriques. La mission de l’équipe traitement de signal est développer des solutions pour systèmes de communications numériques émergents, en prenant particulièrement en compte les contraintes liées à l’implémentation hardware et l’intégration système. L’équipe étudie les techniques de modulation et d’accès au canal, d’égalisation de canal et de synchronisation des terminaux communicants. L’équipe réseau porte son attention sur la définition d’architectures logicielles pour les réseaux sans-fils ainsi que l’implémentation de protocoles de sécurité. Le domaine de recherche couvre les réseaux sans-fil, l’internet des objets et, par extension, les systèmes cyber-physiques. L’équipe réseau fait également partie du Centre de recherches en Cybersécurité de l’ULB.
Projets
L’émergence progressive des appareils électroniques connectés a ouvert la voie au concept de « smart city », ou de ville intelligente. Dans le paradigme des smart cities, chaque appareil électronique devient une plate-forme de calcul miniature, équipée de multiples senseurs et interagissant avec l’infrastructure grâce à une connectivité sans-fil. Dans le cadre des smart cities, les lampadaires constituent une ressource particulièrement convoitée, pour deux raisons: (i) l’accès au réseau électrique permet d’équiper le lampadaire avec des senseurs multiples, sans devoir se soucier des problèmes de consommation ; (ii) le déploiement régulier des lampadaires permet d’avoir un maillage des senseurs régulier et répétitif. Ce projet étudiera principalement les systèmes RF pour assurer la localisation, le suivi et la classification des usagers de la route. Chaque lampadaire est équipé de capteurs de signaux sans-fil (permettant de détecter les émetteurs WiFi) ainsi que d’un système radar, fournissant chacun une estimation indépendante de la localisation d’un usager. La densité élevée de lampadaires donne accès à de nombreuses estimations de localisation des usagers, qui peuvent être combinées en utilisant des algorithmes de fusion de données afin d’obtenir un positionnement précis. Dans ce projet, nous nous proposons de : (i) concevoir des algorithmes qui permettront de localiser, suivre et classifier des usagers, en exploitant pleinement la haute densité et la nature multi-technologies des lampadaires intelligents ; (ii) caractériser les performances de ces algorithmes par simulations ; (iii) valider les algorithmes expérimentalement.
Advanced MaPping of residential ExposuRE to RF-EMF sources (AMPERE)
The AMPERE project aims to develop an advanced approach of spatio-temporal EMF exposure mapping by means of advanced statistical tools. The spatial and temporal EMF distribution assessment can request long computation times, extensive measurements and data that are not always publicly available. The combination of EMF exposure, usage of ICT, population density and environment characteristics involved in the data fusion is therefore facing strong limitations. To overcome these latters, AMPERE will develop advanced methods based on statistics and surrogate models
Le but du projet SWS est d’augmenter la sécurité des armes par l’intégration de nouvelles technologies.
Multi-fidelity Intelligent Network System for Crowd Monitoring (MUFINS)
An intelligent crowd monitoring system for large public events will be developed. The system will be based on a multi-fidelity approach: cellular networks will be used as large-scale coarse estimates of the crowd density, while Wifi access points deployed through the event area will provide small-scale estimations. By combining the two estimates, the system will be able (i) to provide crowd density and directional fluxes maps in real-time; (ii) to anticipate abnormal crowd movements, especially for safety issues, by learning crowd dynamics.
Positionnement de terminaux de haute précision basé sur les formes d'onde 5G émergentes
La localisation est récemment devenue une fonctionnalité clé dans les réseaux cellulaires pour permettre à l’utilisateur d’utiliser des services géolocalisés. Les techniques actuelles utilisées en 4G estiment la position en deux étapes. Le temps d’arrivée du signal depuis plusieurs stations de base est tout d’abord estimé en utilisant un signal dédié à cet effet : le Positioning Reference Signal (PRS). La position est ensuite déterminée sur base de la différence de temps d’arrivée observée en utilisant une technique de multilatération. Cependant, les canaux multi-trajets typiques des environnements urbains ou intérieurs dégradent fortement l’estimation de temps d’arrivée, entraînant une importante erreur de position (20 m à 50 m). Ce problème n’est que partiellement couvert dans la littérature. Le but de ce projet est de développer un système de localisation pour des réseaux 5G fournissant une position précise de l’utilisateur (erreur de l'ordre du mètre) dans environnements urbains ou intérieurs. La première étape est de concevoir un système d’estimation de temps d’arrivée adapté aux nouvelles formes d’onde prévues pour la 5G. De nouveaux signaux de référence seront conçus pour optimiser l’estimation du temps d’arrivée. La deuxième étape sera d’étudier comment les algorithmes de positionnement basés sur la différence de temps d’arrivée peuvent être améliorés pour des environnements urbains/intérieurs en exploitant la connaissance de la réponse de canal estimée à l’aide des signaux de référence. La dernière étape du projet consistera à explorer la possibilité d’itérer entre deux étapes successives généralement appliquées pour la localisation d’un terminal mobile (estimation du temps d’arrivée/multilatération) pour davantage bénéficier de toute l’information présente dans les signaux observés.
COPINE-IoT - Convergence of Power and Information Networks for Internet of Things Applications
Radio frequency (RF) energy harvesting is founded on the ability of converting the energy carried by an electromagnetic wave through the air into electrical energy at the point of use. Though the physics behind RF energy harvesting is extremely simple and clear, transposing these principles into marketable technological solutions poses challenging issues. COPINE-IoT proposes the development of an original WPT technology in which the traditional wireless information gateways (IGs) are complemented with additional distributed and coordinated radiating elements, also referred to as remote power heads (RPHs). The RPHs shall be able of intercepting the flow of information from the wireless sensors to the IGs in order to enable the beamforming of the electromagnetic waves and sensors localization. The integration with the data communications system will permit the development of context-aware algorithms for energy management at the whole network scale. ULB-WCG is responsible for the design of the indoor localization of the ultra-low power sensors based on the estimation of the communication signals angle-of-arrivals at the RPHs equipped with multiple antennas.
Geostatistics for Electromagnetic Monitoring System (GEMS)
L’objectif scientifique du projet GEMS est de développer un système distribué de monitoring et analyse des réseaux de télécommunications sans fil, 3G/4G et WiFi. Les méthodes actuelles de monitoring basées sur des drive-tests ou walk-tests sont très couteuses en temps et en matériel, et ne permettent d’obtenir une analyse qu’en un instant donné et en certains points de mesure. Le système GEMS permettra une analyse détaillée de la couverture et des performances établie sur une longue période de temps (plusieurs jours) et sur l’ensemble de la zone considérée. Pour atteindre cet objectif, deux challenges scientifiques devront être abordés : - Développer de nouvelles méthodes de mapping des paramètres réseaux (en terme de puissance, d’interférence, de diversité,..) sur bases des techniques de la géostatistique. -Développer des réseaux de capteurs de monitoring des réseaux. L’objectif n’est pas de réaliser les capteurs, mais bien d’intégrer des solutions existantes en un réseau facile à déployer sur site.
GEOHYPE - GEOcasting for HYPEr resolution spatial data focusing
L'association d'informations sans fil à certains emplacements physiques est une fonctionnalité intéressante dont de nombreuses applications peuvent tirer parti. Cette capacité est appelée géocastie. Tout comme les images sont marquées avec l'emplacement où elles ont été cliquées, la géocastification permet de marquer un emplacement physique réel en transmettant sans fil des données décodables uniquement dans les zones délimitées souhaitées. Ainsi, les utilisateurs peuvent recevoir des informations relatives à l'endroit où ils se trouvent. En conséquence, GEOHYPE se consacre à la recherche de solutions physiques permettant la diffusion d’informations vers des zones géographiques spécifiques, en utilisant des infrastructures limitées. D'un point de vue scientifique, le problème consiste à trouver un moyen pour une station de base de transmettre sans fil des données décodables uniquement dans les zones souhaitées. Pour ce faire au niveau de la couche physique, les stations de base doivent présenter des capacités de focalisation spatiale. Les architectures MISO (Multiple-Input Single-Output) peuvent être utilisées à cette fin. L'objectif est de focaliser les données transmises plutôt que de focaliser sur la puissance transmise, comme cela est habituellement fait avec la technologie de formation de faisceau. L'idée est de traiter le précodage du signal pour ne pouvoir être décodé qu'à un endroit prédéterminé.
Channel Aware Localization for 5G Networks
The project general objective is to develop a localization system that will complement the 5G functionalities by delivering localization with one-meter accuracy together with an uncertainty indicator. This system will use anchor devices foreseen already for 5G networks: simple and cheap devices of known location that can be deployed to help the network infrastructure to localize efficiently.
MUSE-WINET - MUlti-SErvice WIreless NETwork
Capitalizing on the paradigms of wireless network virtualization and slicing, and of densification promoted all across the wireless ecosystem, this project intends to investigate multi-service wireless networks (MUSE-WINETs) based on a common and shared infrastructure made of Cloud/Fog servers and radio heads equipped with large antenna arrays. The targeted wireless services significantly extend the concept of data transfer slicing, towards power transfer, positioning and wireless access to shared computational resources for cooperative sensing and IoT applications. To enable the optimization of the performance jointly achievable for all radio and computational services, the project will investigate a cross (X)-service design paradigm. X- service design combines initial slicing of the resources for the different services, a cooperative management of the resources across services in view of their coupling, and inter-service message passing to exploit possible synergies between services. The project intends to understand the performance trade-offs achievable with MUSE-WINETs and the synergies and inter-service fertilization originating from the X-service design, and to design optimized algorithms for the transceivers, the resource management, and the computational load distribution. This requires the setting up of proper stochastic analytical frameworks. The research questions will be instantiated to use cases and the answers illustrated and corroborated by prototype elements. In MUSE-WINET, ULB-WCG will focus on the interplay existing between communication and positioning services supported by the network. While communications signals can serve as a reference to improve positioning of a terminal, the information on the location itself is interesting to enhance communications with the terminal.
