et de simulation

|Université Libanaise (Faculté de |Université Saint-Joseph (Faculté |
|Génie) |d'Ingénierie - ESIB) |
Sous l'égide de l'Agence des Universités Francophones
AUPELF - UREF Diplôme d'études Approfondies
Réseaux de Télécommunications Etude des Schémas Dynamiques d'Allocation
dans les Réseaux Cellulaires par
Ghassan El-Hélou Soutenu le 22 Décembre 1998 devant le jury composé de : |MM. |Samir TOHME |Président |
| |Maroun ASMAR |membre |
| |Imad MOUGHARBEL |membre |
| |Maroun CHAMOUN |membre |
| |Mahmoud DOUGHANE |membre |
| |Amjad HAJJAR |membre |
| |Nicolas ROUHANA |membre | Remerciements
Je tiens tout d'abord à exprimer mes plus vifs remerciements au
Professeur Guy Pujolle, qui a accepté d'être le directeur de mon stage ; il
m'a fourni l'opportunité unique d'effectuer ce stage au sein de son équipe
de développement. J'adresse mes remerciements à toute l'équipe PRiSM pour l'accueil et
la gentillesse dont elle a fait preuve à mon égard, ce qui m'a permis de
m'intégrer sans difficulté. Particulièrement Khaldoun Al-Agha pour
l'encadrement de mes travaux et de son suivi, Khaled Boussetta pour le
temps qu'il m'a accordé et Houda Labiod pour ses corrections pertinentes. Je tiens à témoigner de ma plus haute gratitude à l'armée Libanaise
grâce à qui ce stage a vu le jour. Je dois également à mes supérieurs pour
leurs encouragements durant mes études au Liban. Je voudrais ensuite remercier la direction du DEA, tout spécialement
Monsieur Maroun Asmar et Monsieur Samir Tohmé, qui ont toujours su se
rendre disponibles. Sans oublier tous les membres du jury qui m'ont fait
l'honneur de participer au jury lors de ma soutenance. Enfin, j'adresse mes sentiments affectueux à ma femme Nathalie et à
mes parents. Leur soutien extraordinaire m'a aidé à poursuivre mes études
de DEA.
Résumé
Il est indéniable que la révolution des services mobiles est l'une
des plus importantes qu'ait observé le secteur des télécommunications
depuis le début des années 1990. La croissance exponentielle de la demande
en services mobiles et le déploiement des applications multimédias
demandent une optimisation des rares ressources radio. Dans les réseaux mobiles traditionnels, les canaux sont attribués aux
stations de base selon des prédictions sur le trafic offert. Ceci a montré
une efficacité raisonnable dans les systèmes de charge uniforme. Cependant,
cette distribution fixe est incapable de fournir une grande capacité. Ceci
dérive de la présence des variations brutales et instantanées du trafic
d'une part, et des conditions de propagation des mobiles d'autre part. Ces
problèmes sont à la base de la proposition des schémas dynamiques
d'allocation de ressource. Tout d'abord, un aperçu général s'est porté sur les concepts de base
du domaine cellulaire. Ensuite, l'attention s'est concentré sur l'étude des
schémas d'allocation dynamique de ressources. Les efforts sont enfin
dirigés vers une étude comparative qui nous permet de valider
l'amélioration apportée par les schémas dynamiques. Abstract
It is undeniable that wireless services are one of the strongest
growth areas in telecommunications since 1990. The exponetial increase in
the personal communication services and the deployment of mulimedia
applications require efficient reuse of the scarce radio spectrum allocated
to wireless/mobile communications. Traditional cell planing, where channels are allocated to base
stations according to predictions about propagation and trafic load
conditions, has been shown to be reasonably effective in systems with
constant load. However, these fixed plans fail to provide high capacity
when faced with changing traffic and propagation conditions due to mobile
movements. These problems have brought dynamic channel assignment into the
focus of attention. First of all, an overview is made about the basic concept of cellular
systems. A deeper study follows, focusing on the dynamic channel assignment
schemes. Efforts then shifted towards comparative studies between channel
allocations. These studies denote the performence gain brougth by the
dynamic schemes. Table des matières Chapitre 1 Introduction générale 2
Chapitre 2 LES SYSTEMES DE COMMUNICATIONS RADIO-MOBILES 2 2.1. Introduction 2
2.2. Propagation en contexte radiomobile 2
2.3. Interférences et brouillages 2
2.3.1. Bruit 2
2.3.2. Interférences 2
2.3.2.1. Interférences sur canal adjacent 2
2.3.2.2. Interférences co-canal 2
2.4. Canaux radio 2
2.5. Les réseaux cellulaires 2
2.5.1.Concept cellulaire 2
2.5.2. Réutilisation des ressources 2
2.5.3. Distance de réutilisation 2
2.5.4. Limitations des interférences 2
2.6. Gestion de la mobilité 2
2.7. Allocation de ressources 2
2.7.1. Allocation fixe des canaux 2
2.7.2. Allocation dynamique des canaux 2
2.7.3. Allocation Hybride des canaux 2
2.8. Conclusion 2
Chapitre 3 ALLOCATION DYNAMIQUE DE RESSOURCES 2 3.1. Introduction 2
3.2. Les schémas centralisés 2
3.3. Les schémas distribués 2
3.3.1. Les schémas distribués «Cell Based» 2
3.3.2. Signal Strength Measurment-Based Distributed DCA Schemes 2
3.3.3. Les systèmes cellulaires unidimensionnels 2
3.4. Comparaison de performance entre les Schémas DCA 2
3.5. Partage de la réutilisation 2
3.5.1. Fixed Reuse Partitioning 2
3.5.2. Adaptive Channel allocation Reuse Partitioning 2
3.6. Contrôle de puissance 2
3.7. La gestion de la mobilité 2
3.7.1. Guard Channel Scheme 2
3.7.2. HandOff Queuing Scheme 2
3.7.3. Overlaying Macrocellular Scheme 2
3.8. Conclusion 2
Chapitre 4 OUTILS DE MODELISATION ET DE SIMULATION 2 4.1. Intérêt de la modélisation 2
4.2. Evaluation des performances des systèmes 2
4.3. Les techniques d'évaluation 2
4.3.1.Techniques quantitatives 2
4.3.1.1. Méthodes analytiques 2
4.3.1.2. La simulation 2
4.3.2. Techniques qualitatives 2
4.4. QNAP : Outil logiciel de simulation 2
Chapitre 5 Etude comparative des schémas d'allocation 2 5.1. Présentation du modèle de simulation 2
5.1.1. Modèle d'une cellule 2
5.1.2. Transition entre cellules 2
5.1.3. Cheminement des mobiles 2
5.2. Performances du schéma FCA 2
5.2.1. Description de l'algorithme 2
5.2.2. Résultats et discussion 2
5.3. Performances du schéma DCA séquentiel 2
5.3.1. Description de l'algorithme 2
5.3.2. Résultats et discussion 2
5.4. Performances du schéma DCA aléatoire 2
5.4.1. Description de l'algorithme 2
5.4.2. Résultats et discussion 2
5.4.2.1. Probabilité de blocage 2
5.4.2.2. Nombre de tentatives d'allocation 2
5.5. Performances du schéma MSIR 2
5.5.1. Description de l'algorithme 2
5.5.2. Résultats de simulation 2
5.5.2.1. Probabilité de blocage 2
5.5.2.2. Qualité des canaux 2
5.6. Performances du schéma MINMAX 2
5.6.1. Description de l'algorithme 2
5.6.2. Résultats de simulation 2
5.7. Performances du schéma CS 2
5.7.1. Description de l'algorithme 2
5.7.2. Résultats et discussion 2
5.8. Conclusion 2
Chapitre 6 Conclusion générale 2
ANNEXE Annexe 1 Programme de simulation de la stratégie
FCA.........................A 2
Annexe 2 Programme de simulation de la stratégie
SCS.........................A 2
Annexe 3 Programme de simulation de la stratégie DCA
aléatoire............A2
Annexe 4 Programme de simulation de la stratégie
MSIR.......................A 2
Annexe 5 Programme de simulation de la stratégie MINMAX.................A
2
Annexe 6 Programme de simulation de la stratégie
CS.........................A 2
Bibliographie ii Table des illustrations
Figure 2.1. Interférence sur canal adjacent. 2
Figure 2.2. Interférence co-canal(A, B, C émettent sur le même canal). 2
Figure 2.3. Représentation schématique des trois techniques d'accès
multiple. 2
Figure 2.4. La couverture cellulaire. 2
Figure 2.5. Réutilisation de fréquence. 2
Figure 2.6. Exemple de motif cellulaire (K=4, K=3). 2
Figure 2.7. Distance de réutilisation. 2
Figure 2.8. Calcul de CIR (carrier-to-interference ratio). 2
Figure 2.9. Déroulement d'un handover inter-cellulaire. 2
Figure 2.10. Zone de recouvrement. 2 Figure 3.1. Illustration du schéma Moving Direction. 2
Figure 3.2. Sous-cellules concentriques. 2
Figure 3.3. Principe d'allocation ACCA. 2
Figure 3.4. Architecture d'une cellule dans le schéma DCCA. 2
Figure 3.5. Réservation prioritaire des appels HandOffs. 2
Figure 3.6. HandOff Queuing. 2
Figure 3.7. Réseaux cellulaires hiérarchiques. 2 Figure 4.1. Modélisation. 2
Figure 4.2. Processus de modélisation. 2
Figure 4.3. Approches d'évaluation. 2 Figure 5.1. Un cluster de 30 cellules. 2
Figure 5.2. Station possédant N canaux de communications. 2
Figure 5.3. New Call & HandOff Call. 2
Figure 5.4. Modèle d'une cellule. 2
Figure 5.5. Numérotation des c