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Université Libanaise (Faculté de Génie)

Université Saint-Joseph (Faculté 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 1

INTRODUCTION GENERALE 1

Chapitre 2 3

LES SYSTEMES DE COMMUNICATIONS 3

RADIO-MOBILES 3

2.1. Introduction  3

2.2. Propagation en contexte radiomobile 3

2.3. Interférences et brouillages 4

2.3.1. Bruit  4

2.3.2. Interférences  4

2.3.2.1. Interférences sur canal adjacent  4

2.3.2.2. Interférences co-canal  5

2.4. Canaux radio 5

2.5. Les réseaux cellulaires 7

2.5.1.Concept cellulaire 7

2.5.2. Réutilisation des ressources 8

2.5.3. Distance de réutilisation 9

2.5.4. Limitations des interférences 11

2.6. Gestion de la mobilité 12

2.7. Allocation de ressources 13

2.7.1. Allocation fixe des canaux 13

2.7.2. Allocation dynamique des canaux 15

2.7.3. Allocation Hybride des canaux 15

2.8. Conclusion 16

Chapitre 3 17

ALLOCATION DYNAMIQUE DE RESSOURCES 17

3.1. Introduction 17

3.2. Les schémas centralisés 18

3.3. Les schémas distribués 20

3.3.1. Les schémas distribués «Cell Based» 22

3.3.2. Signal Strength Measurment-Based Distributed DCA Schemes 25

3.3.3. Les systèmes cellulaires unidimensionnels 28

3.4. Comparaison de performance entre les Schémas DCA 29

3.5. Partage de la réutilisation 30

3.5.1. Fixed Reuse Partitioning 30

3.5.2. Adaptive Channel allocation Reuse Partitioning 31

3.6. Contrôle de puissance 34

3.7. La gestion de la mobilité 37

3.7.1. Guard Channel Scheme 38

3.7.2. HandOff Queuing Scheme 38

3.7.3. Overlaying Macrocellular Scheme 39

3.8. Conclusion 40

Chapitre 4 42

OUTILS DE MODELISATION 42

ET DE SIMULATION 42

4.1. Intérêt de la modélisation 42

4.2. Evaluation des performances des systèmes 43

4.3. Les techniques d'évaluation 45

4.3.1.Techniques quantitatives 46

4.3.1.1. Méthodes analytiques 46

4.3.1.2. La simulation 47

4.3.2. Techniques qualitatives 48

4.4. QNAP : Outil logiciel de simulation 48

Chapitre 5 50

ETUDE COMPARATIVE DES SCHEMAS D'ALLOCATION 50

5.1. Présentation du modèle de simulation 50

5.1.1. Modèle d'une cellule 52

5.1.2. Transition entre cellules 54

5.1.3. Cheminement des mobiles 55

5.2. Performances du schéma FCA 56

5.2.1. Description de l'algorithme 56

5.2.2. Résultats et discussion 57

5.3. Performances du schéma DCA séquentiel (SCS) 59

5.3.1. Description de l'algorithme 59

5.3.2. Résultats et discussion 60

5.4. Performances du schéma DCA aléatoire 63

5.4.1. Description de l'algorithme 63

5.4.2. Résultats et discussion 64

5.4.2.1. Probabilité de blocage 64

5.4.2.2. Nombre de tentatives d'allocation 66

5.5. Performances du schéma MSIR 67

5.5.1. Description de l'algorithme 67

5.5.2. Résultats de simulation 67

5.5.2.1. Probabilité de blocage 67

5.5.2.2. Qualité des canaux 70

5.6. Performances du schéma MINMAX 70

5.6.1. Description de l'algorithme 70

5.6.2. Résultats de simulation 71

5.7. Performances du schéma CS 73

5.7.1. Description de l'algorithme 73

5.7.2. Résultats et discussion 73

5.8. Conclusion 75

Chapitre 6 77

CONCLUSION GENERALE 77

Annexe 1 1

Annexe 2 5

Annexe 3 10

Annexe 4 12

Annexe 5 14

Annexe 6 16

Bibliographie i



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