Soutenance de thèse — Florent Dobler — 23 novembre

Direct-to-satellite iot: modélisation analytique, caractérisation expérimentale et routage dans les constellations #

Soutenance prévue le lundi 23 novembre 2026 à 14h, Domaine universitaire, 38400 Saint Martin d’Hères.

Résumé #

L’IoT direct-vers-satellite (DtS-IoT) utilise un satellite en orbite basse (LEO) comme passerelle pour des objets connectés à basse consommation, sans infrastructure terrestre. Cette thèse apporte trois contributions : un modèle analytique de la capacité de canal LR-FHSS, une caractérisation expérimentale de LR-FHSS sur des liaisons longue portée, et le routage satellite étendu à l’IoT lunaire. Le modèle analytique de LR-FHSS est développé en premier lieu. Il modélise la réception réussie des répliques d’en-tête et des fragments de charge utile sous collision, puis dérive l’utilisation du canal et le débit utile. Comparé aux travaux antérieurs basés sur la simulation, le modèle prédit une amélioration triple du débit utile. Le nombre de répliques d’en-tête est optimisé en fonction de la taille de charge utile: pour un taux de codage de 1/3, la valeur par défaut de 2 ou 3 répliques n’est pas toujours optimale. Deux campagnes de ballon stratosphérique suivent. Le ballon sert de proxy pour une liaison satellite. La campagne 2024 a confirmé une propagation en espace libre et, par extrapolation, un bilan de liaison suffisant au-delà de 500 km. La campagne 2025 devait comparer LR-FHSS à mioty. Cependant, elle a rencontré plusieurs défaillances matérielles ; sa contribution est méthodologique plutôt que quantitative. La dernière contribution passe de la liaison d’accès à la couche réseau. Les constellations satellites sont générées avec STK, et le trafic est routé sur ces constellations avec DtnSim, selon un routage par graphe de contacts. Le nombre de plans orbitaux joue un rôle dans le délai pour un trafic IoT tolérant au délai, bien que ce résultat soit intimement lié aux configurations des scenarios étudiés. Cette approche de routage s’étend aux orbites lunaires, une direction motivée par les programmes actuels : Artemis, Moonlight et LCRNS. Selenet, un outil de visualisation et de description de lien, basé sur SPICE est présenté. La discussion de faisabilité conclut que les constellations, relais terrestre comme IoT lunaire, restent de petite taille. Ensemble, ces contributions fournissent un modèle analytique de capacité pour LR-FHSS prédisant un débit utile et un nombre d’objets supportés nettement supérieurs aux estimations précédentes, un bilan de liaison confirmé expérimentalement couvrant des portées à l’échelle satellite avec une marge confortable même à faible puissance d’émission, et une analyse de routage montrant que les réseaux satellites tolérants au délai dépendent du nombre de plans orbitaux plutôt que du nombre de satellites.