Dissertations / Theses on the topic 'Réseau Wimax'

Les principales visions des futurs scénarios de communication présument l'émergence de nouveaux modèles de communication basés sur les comportements de mobilité collective, de groupe et de concentration d'utilisateurs. Dans ces modèles, chaque regroupement d'utilisateurs formera un réseau mobile appelé MONET (MObile NETwork). Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à la gestion de la mobilité des réseaux MONET. Dans la première partie de la thèse dédiée à l'étude de la mobilité IP des réseaux MONET, nous avons présenté deux solutions qui adressent cette problématique de routage. Dans un second axe de la thèse, nous nous sommes focalisés sur la partie radio. Nous avons proposé un mécanisme de réservation des ressources radio. Cette solution, que nous avons baptisée TBR (pour Time-based Bandwidth Reservation), est basée sur la prédiction des mouvements des utilisateurs. Dans une dernière partie de la thèse, nous avons voulu étudier la faisabilité et l'interaction du mécanisme TBR avec la couche MAC du réseau WiMAX mobile (IEEE 802. 16e)
Major visions of future communication scenarios presume the emergence of new communication models based on the collective, group and concentration dependent mobility behaviors. Users will form moving networks called Mobile Networks (MONET). In this thesis, we were interested in the mobility support for MONET networks. In the first part of the study dedicated to the study of MONET networks IP mobility, We proposed two solutions that address this routing problem. The second part of the thesis was devoted to study the wireless mobility. We focused on QoS-aware services that Mobile Network nodes are supposed to handle. Thus, we propose a solution we called TBR for Time-based Bandwidth Reservation. Our scheme is based on the users mobility prediction using real-time measures. In the last part of this thesis, we aimed to study the feasibility and the interaction of the TBR mechanism with a MAC layer of an existing radio interface. We chose to study the application of TBR in a mobile WiMAX network (IEEE 802. 16e)

Dans le contexte du développement des technologies sans fils, la technologie IEEE 802. 11a connu un vif succès sous le nom commercial de WiFi. Les nouveaux standards IEEE 802. 16 récemment publiés donnent naissance à une technologie nommée WiMax encore plus performante que le WiFi en terme de capacité et de couverture. Afin d'introduire une nouvelle technologie sans fils sur le marché, l'approche des réseaux hybrides est prometteuse. Cette approche attire l'attention autant du côté académique que du côté industriel car elle permet de combiner les avantages des deux technologies WiFi et WiMax, à savoir un débit élevé, un support multi-service, une large couverture, un déploiement rapide, une grande flexibilité. Dans le cadre de cette thèse, nous introduisons l'architecture d'un réseau sans fils hybride présentant trois niveaux hiérarchiques. Les utilisateurs se situant au niveau 1 se connectent aux points d'accès WiFi qui se trouvent au niveau 2. Ces derniers se connectent à la station WiMax qui se trouve au niveau 3. On suppose que les stations WiMax sont déployées de manière régulière tandis que les points d'accès WiFi sont placés de manière aléatoire. Nous nous sommes concentrés sur le dimensionnement et sur l'optimisation de la couverture selon les paramètres aléatoires. Notre cadre de travail concerne plusieurs types de fonction économique qui tiennent compte des contraints à respecter. L'optimisation de tel réseau se résume à la recherche des optimums des fonctions économiques. Grace à notre analyse statistique et notre outil de simulation, nous pouvons optenir les optimums de ces fonctions afin de determiner la configuration optimale de tels réseaux
The IEEE 802. 11 technology has had a major success in the market place under the name WiFi. Recently, the new IEEE 802. 16 standards have been released promising a wireless technology called WiMAX that is even more efficient in terms of coverage and capacity than WiFi. To introduce this new broadband wireless technology into the market, hybrid wireless networks seem to be a good solution which is receiving a lot of attention in the academic field as well as in industrial domain. As a matter of fact, this solution allows combining all advantages of the two technologies, such as high speed network, multi-services support, high range of coverage, rapidity of deployment, flexibility of system lower infrastructure costs. In this thesis, we have introduced an architecture for hybrid wireless networks in which the network is organized in three hierarchical levels. The users are present in level one, which connects to WiFi access points in level two ; the latter in turn connects to the WiMAX base stations in level three. The WiMAX base stations are supposed to be deployed in regular pattern and the WiFi access points are supposed to be randomly placed. We focus on the dimensioning and parameter optimization problems. We introduce a framework consisting of several economic functions which takes into account all basic trade-offs ; optimizing the network then becomes equivalent to finding the optimum of these economic functions. Our simulation and numerical results assessed the behavior of these economic functions. Based on our analysis and simulation, the optimum of the economic function can be derived to obtain an optimum configuration of the hybrid network

La tendance actuelle est d'utiliser les systèmes multi-antennes en émission et en réception afin d'utiliser au mieux le spectre radioélectrique et d'améliorer la liaison radio pour les systèmes de communications sans fil. C'est dans ce contexte que s'inscrit ce mémoire de thèse qui porte sur l'étude et l'optimisation d'un démonstrateur d'antennes intelligentes. Après avoir effectué une étude approfondie des méthodes de détection de directions d'arrivée des signaux RF et développé une technique de formation de lobe, deux prototypes de système d'antenne adaptative ont été développés dans la bande WiMax (3. 4 - 3. 5 GHz) et validé expérimentalement. Le premier prototype fonctionnant en réception est basé sur les liaisons de type Uplink. Il utilise les démodulateurs cinq-ports et le système de formation numérique de faisceau où les poids sont calculés par l'algorithme SQP (technique de synthèse développée) et appliqués directement aux signaux en bande de base afin d'améliorer la qualité des signaux reçus c'est-à-dire améliorer le rapport signal à interférent plus bruit. Le deuxième fonctionnant en émission est basé sur les liaisons de type Downlink, c'est un système analogique de formation de faisceau utilisant les modulateurs vectoriels commandés numériquement à partir de la loi d'alimentation donnée par la synthèse de diagramme (algorithme SQP) afin de concentrer le rayonnement émis dans la direction privilégiée du récepteur utile. Ces deux systèmes sont complémentaires dans la mesure où ce dernier utilise les résultats de mesure de DoA du premier pour adapter son diagramme de rayonnement en fonction de la position angulaires des sources
The current tendency is to use the multi-antennas systems in emission and/or reception in order to optimize the radioelectric spectrum as well as possible and to improve the radio connexion for the wireless communication systems. It is in this context that this thesis is related to the study and optimization of a demonstrator of smart antennas. After having carried out a thorough study of the detection methods of directions of arrival of the RF signals and having developed a beamforming technique, two prototypes of adaptive antenna system were developed in the WiMax band (3. 4 - 3. 5 GHz) and experimentally validated. The first system functioning in reception is based on the Uplink. It uses the five-port demodulators and the numerical beamforming system where the weights are calculated by the SQP algorithm (technique of pattern synthesis developed) and directly applied to the signals in baseband in order to improve quality of the received signals i. E. To improve the signal to interference plus noice ratio. The second system functioning in emission is based on the Downlink ; it is an analogical beamforming system using the vectors modulators controlled numerically, starting form the weight given by the array pattern synthesis (SQP algorithm) in order to concentrate the radiation emitted in the desired direction of the useful receiver. These two systems are complementary insofar as the last one uses the results of measurement of DoA of the first one to adapt its radiation pattern according to the position angular of the sources

Ce travail concerne un lien de communication sans fil depuis des bus urbains vers un ou plusieurs postes de contrôle pour des applications d'audio et de vidéo surveillance. La solution imaginée s'appuie sur les techniques MIMO et OFDM. Nos travaux se décomposent en trois axes principaux: L'étude et la modélisation du canal de propagation MIMO en milieu urbain dense, le développement et l'évaluation en simulation d'une chaîne de transmission MIMO, le développement d'une chaîne de transmission réelle pour des essais grandeur nature. Un état de l'art sur le canal de propagation MIMO et sa modélisation est d'abord présenté. Des mesures de canaux réels correspondant à un environnement transport ont été réalisées. L'émetteur de la chaîne de transmission réalisée s'inspire du standard WiMAX. En réception, un récepteur simple aux performances moyennes et un Turbo récepteur plus performant mais plus complexe sont étudiés. Plusieurs types de canaux ont été utilisés pour l'évaluation de la chaîne. Les résultats en simulation montrent un Turbo récepteur plus performant en termes de taux d'erreurs, plus résistant aux erreurs d'estimation du canal et à la corrélation spatiale. Ils montrent également que la corrélation du canal a un impact prédominant sur la dégradation des performances de ce type de système comparé notamment à la présence d'un trajet prépondérant. En parallèle de ces travaux, une chaîne de transmission réelle a été développée. Elle est composée des parties radio fréquence du système et de PC générant et traitant les signaux. Les tests réalisés en milieu urbain montrent une dégradation des performances par rapport aux résultats de simulation. Des solutions alternatives sont proposées
This works deals with a wireless link between a bus and a control centre for embedded audio and video monitoring. Our work is split in three part: the MIMO channels and its modelling, the development of the transmission chain in simulation and its evaluation, the development of a real transmission chain. First, a state of the art of the modelling of the MIMO channel is presented. Real channels are measured and its modelling by the Kronecker and Weichselberger models are studied. The transmitter of the considered chained is based on the WiMAX standard. Two receivers are presented and evaluated: a simple receiver and a turbo receiver. Several channel models are used for the evaluation of the performance. The Turbo receiver proved more effective in terms of bits errors rate. It is more resistant to the spatial correlation and to the errors on the channel estimation. The correlation shows more prejudicial than line of sight for the system. Last, a real transmission module has been developed. The real chain corresponds to the RF part. The generation and the treatments of the signals are realized with developed software. First real transmissions show us a degradation of the performance in comparison with simulations. Alternatives solutions are proposed

Poussé par la demande croissante de services multimédia dans les réseaux Internet à haut débit, la technologie WIMAX a émergé comme une alternative compétitive à la solution filaire d’accès à haut débit. L’IEEE 802.16 constitue une solution qui offre des débits élevés en assurant une qualité de service (QoS) satisfaisante. En particulier, elle est adaptée aux applications multimédia qui ont des contraintes de QoS à satisfaire. Cependant, avec la présence d’utilisateurs hétérogènes qui ont des caractéristiques diverses en termes de bande passante, de conditions radio et de ressources disponibles, de nouveaux défis posés doivent être résolus. En effet, les applications multimédia doivent interagir avec leur environnement pour informer le réseau d’accès de leurs besoins en QoS et s’adapter dynamiquement aux variations des conditions du réseau.Dans ce contexte, nous proposons deux solutions pour la transmission des flux vidéo sur les réseaux 802.16 sur la base de l’approche Cross-layer. Nous nous intéressons à la fois à la transmission unicast et multicast sur le lien montant et descendant d’une ou plusieurs cellules WIMAX.Premièrement, nous proposons une architecture Cross-Layer qui permet l’adaptation et l’optimisation du streaming vidéo en fonction des ressources disponibles. Nous avons défini une entité CLO (Cross-Layer Optimizer) qui exploite des messages de gestion des flux de service, échangés entre BS et SS, au niveau MAC, pour déterminer l’adaptation nécessaire et optimale afin d’assurer le bon fonctionnement de l’application. Les adaptations se produisent en deux temps, lors de l'admission du flux et au cours de la session de streaming. L’analyse des performances, par simulations, de notre solution montre l’efficacité du CLO à adapter, d’une façon dynamique, le débit vidéo en fonction des conditions du réseau afin d’assurer une QoS optimale.Deuxièmement, nous proposons une solution de streaming multicast des flux vidéo dans les réseaux WIMAX. Cette solution permet de trouver un compromis entre la diversité des clients, en termes de conditions radio, de schémas de modulation et de ressources disponibles, ainsi que le format de codage vidéo hiérarchique SVC, pour offrir la meilleure qualité vidéo y compris pour les clients ayant de faibles conditions radio. En effet, cette solution permet à chaque utilisateur d’obtenir une qualité vidéo proportionnellement à ses conditions radio et à sa bande passante disponible. Pour atteindre cet objectif, plusieurs groupes multicast sont formés par couches vidéo SVC. Cette solution permet d’optimiser davantage les ressources radio et ainsi d’augmenter la capacité globale du système
Driven by the increasing demand for multimedia services in broadband Internet networks, WIMAX technology has emerged as a competitive alternative to the wired broadband access solutions. The IEEE 802.16 is a solution that provides high throughput by ensuring a satisfactory QoS. In particular, it is suitable for multimedia applications that have strict QoS constraints. However, the users’ heterogeneity and diversity in terms of bandwidth, radio conditions and available resources, pose new deployment challenges. Indeed, multimedia applications need to interact with their environment to inform the access network about their QoS requirements and dynamically adapt to changing network conditions.In this context, we propose two solutions for video streaming over 802.16 networks based on Cross-Layer approach. We are interested in both unicast and multicast transmissions in uplink and downlink of one or more WIMAX cells.First, we proposed an architecture that enables Cross-Layer adaptation and optimization of video streaming based on available resources. We defined the entity CLO (Cross-Layer Optimizer) that takes benefits from service flow management messages, exchanged between BS and SS, at the MAC level, to determine the necessary adaptations / adjustment to ensure optimal delivery of the application. Adaptations occur at two epochs, during the admission of the video stream and during the streaming phase. The performance analysis, performed through simulations, shows the effectiveness of the CLO to adapt in a dynamic way, the video data rate depending on network conditions, and thus guarantee an optimal QoS.Second, we proposed a solution that enables IP multicast video delivery in WIMAX network. This solution allows finding the compromise between the diversity of end-user requirements, in terms of radio conditions, modulation schemes and available resources, along with the SVC hierarchy video format, to offer the best video quality even for users with low radio conditions. Indeed, we define a multicast architecture that allows each user to get a video quality proportionally to its radio conditions and its available bandwidth. Towards this end, several IP multicast groups are created depending on the SVC video layers. Subsequently, our solution allows optimizing the use of radio resources by exploiting the different modulations that can be selected by the end-users

Avec l’évolution rapide des technologies réseaux et télécoms radios mobiles, les chercheurs sont actuellement en train de préparer l’arrivée d’une nouvelle génération baptisée 4G. Le réseau de 4ème génération qui est encore l’objet de travaux de recherche vise à améliorer l’efficacité spectrale et à augmenter la capacité de gestion du nombre des mobiles dans une même cellule. Il tend à offrir des débits élevés en situation de mobilité à grande ou faible vitesse. Il vise aussi à permettre et à faciliter l’interconnexion et l’interopérabilité entre différentes technologies existantes en rendant transparent à l’utilisateur le passage entre les réseaux. Enfin, il vise à éviter l’interruption des services durant le transfert intercellulaire, et à basculer l’utilisation vers le tout IP. Dans ce contexte, nous nous sommes intéressés en premier lieu aux problématiques de la QoS en situation de mobilité au sein d’une technologie candidate à la 4G (WiMAX mobile) pour du trafic temps-réel. Pour cela, nous avons comparé la performance de plusieurs protocoles de mobilité dans le contexte du Handover de niveau 2 et de niveau 3 et plus. Nous avons pour cela fait varier les modèles de mobilité, les configurations et les scénarios. Enfin, nous avons modélisé un algorithme décisionnel qui gère le Handover dans le WiMAX mobile en fonction de plusieurs paramètres d’entrées. Au travers de ces études, nous avons dégagé des protocoles de mobilité qui offrent un niveau de QoS acceptable pour un trafic temps-réel dans le cadre des scénarios envisagés. En deuxième lieu, nous nous sommes concentrés sur les problèmes d’interconnexion et d’interopérabilité entre les réseaux en tenant compte de la mobilité et du Handover vertical entre deux technologies. Pour cela, nous avons proposé de comparer des protocoles de mobilité puis de les combiner afin de diminuer les délais des trafics temps-réel au cours du Handover. Au niveau de l’interconnexion, nous avons proposé des modèles entre WiMAX mobile et de nombreux autres standards (802.11e, UMTS, DVB-S/RCS, LTE). Outre les solutions d’interconnexion, nous avons également mis en évidence la ou les combinaisons de protocoles de gestion de la mobilité qui permettent de garantir de la QoS
With the rapid evolution of mobile radio telecommunications and networks technologies, researchers are currently preparing the arrival of a new generation called 4G. The 4th generation network aims to improve spectral efficiency and increase capacity to manage a large number of mobiles in a cell. It tries to provide high flow rates under high or low mobility. It also aims to enable and facilitate the interconnection and the interoperability between different technologies allowing transparent transition between networks. Finally, it aims to avoid interruption of services during the handover, and to switch an all-IP system. In this context, we are concerned first with QoS and mobility issues in Mobile WiMAX for the real-time traffic. We compared the performance of several mobility protocols in the context of the level 2 and level 3+ handovers. Several mobility models, configurations and scenarios were considered. Finally, we modeled a decision algorithm that manages the handover in mobile WiMAX based on several input parameters.Through these studies, we have identified mobility protocols that provide an acceptable QoS level for real-time traffic under the proposed scenarios. Secondly, we focused on the problems of interconnection and interoperability between networks, taking into account the mobility and vertical handovers between two technologies. For this, we proposed to compare mobility protocols or combine them to reduce delays for real-time traffic during the handover. We also proposed interconnection models between mobile WiMAX and many other standards (802.11e, UMTS, DVB-S/RCS, LTE). Besides interconnection solutions, we also highlighted the combination or combinations of management mobility protocols that can guarantee QoS

Les réseaux WiMAX fixes ont défini quatre classes de QoS pour garantir la différentiation des multiples types de service qu’ils assurent. Cependant, la norme ne détermine aucun mécanisme d’ordonnancement apte à être appliqué dans ces réseaux. Plusieurs propositions ont été proposées dans la littérature, mais la majorité privilégie les trafics de hautes priorités. Notre solution consiste à développer un système de gestion des différents types de trafic dans les réseaux WiMAX. Notre algorithme cherche à améliorer le service des trafics moins prioritaires tout en répondant aux exigences des trafics plus prioritaires. Le principe de notre approche consiste à transmettre les paquets de basse priorité à la place de ceux ayant une haute priorité. Ceci n’est possible que si le seuil de pertes de paquets autorisé de la file d'attente courtoise n’est pas atteint. Par contre, il doit être franchi pour la file d'attente qui souhaite bénéficier de la courtoisie. L’analyse mathématique a été entamée et la validation de notre modèle a été effectuée par simulation. Les résultats de nos simulations montrent que notre algorithme est hautement recommandé dans le cas d’un réseau WiMAX ayant beaucoup plus de connexions FTP que de VoIP.

Les progrès récents des techniques de communication et des réseaux sans fil ont permis le déploiement réussi de plusieurs systèmes tels que Bluetooth, Wifi, GSM/UMTS ou encore DVB-S. L’émergence de la technique WiMAX mobile IEEE 802. 16e vise à compléter cette panoplie. Par conséquent, l’interopérabilité de l’ensemble de ces solutions permettra d’offrir à un nœud mobile équipé de plusieurs cartes réseau une couverture universelle (on parle d’ubiquité) et l’accès à une large palette d’applications à bande passante variable et QoS garantie. Néanmoins, l’intégration de réseaux hétérogènes pose de nombreux défis en particulier en ce qui concerne la coordination des mécanismes de qualité de service et les stratégies d’adaptation de contenus. Cela est particulièrement dû au découpage des systèmes traditionnels en couches dans lesquels de nombreux niveaux sont découplés et sont supposés être aussi indépendants que possible. Ces séparations en nombreux niveaux rendent problématiques dans la pratique l’intégration de services variés dans des réseaux hétérogènes. Dans ces réseaux, le trafic est protéiforme avec des paramètres de qualité de service distincts, les canaux de communications et les conditions environnementales peuvent énormément fluctuer à des échelles de temps très courtes, et le déplacement même des utilisateurs peut être très imprévisible. L’ensemble de ces fluctuations impose le déploiement de protocoles adaptatifs. Cela pousse à mettre en place des solutions inter-couches ou cross-layer où des niveaux non adjacents peuvent communiquer pour essayer d’exploiter au mieux cette dynamicité. Dans cette thèse, nous nous sommes tout d’abord focalisés sur l’allocation de ressources et sur l’ordonnancement dans les réseaux WiMAX mobiles en utilisant des techniques d’optimisation conjointe de niveau couche physique et couche accès (MAC). Au travers de notre solution qui permet de tenir compte du niveau de satisfaction des nœuds mobiles pour un niveau d’allocation donné, nous proposons un cadre cross-layer pour l’allocation des ressources dans un réseau WiMAX mobile reposant sur l’OFDMA. Nous proposons alors une technique d’ordonnancement intitulée CACBQ qui tiendra simultanément compte de la qualité du support et de l’état des files d’attente. Cette technique permet d’améliorer l’efficacité spectrale tout en respectant la qualité de service attendue par les applications. Par ailleurs, nous introduisons un cadre cross-layer pour l’intégration des réseaux Wifi et WiMAX mobiles. Nous avons pris essentiellement en considération les problèmes liés à l’adaptation des protocoles, la mise en correspondance des services, le provisionnement pour la QoS et l’allocation des ressources. Nous proposons un schéma de gestion des ressources qui inclut l’ordonnancement de trafic et l’admission de connexion en se fondant sur l’utilisation courante de la ressource radio et qui contrôle la quantité de ressources utilisées par les stations mobiles qui ont été déplacées du réseau WiMAX vers le réseau Wifi.

Nous assistons ces dernières années à une émergence constante de nouvelles applications, notamment pour les services audiovisuels. Ces applications imposent au réseau un certain nombre de contraintes pour qu’elles puissent fonctionner correctement. Le développement de mécanismes permettant d’offrir une garantie à ces contraintes, est donc devenu un objectif crucial. La norme IEEE 802.16j est l’une des solutions sans fil qui propose plus de ressources afin de supporter les nouveaux services de télécommunications. Dans la présente thèse, nous focalisons notre étude sur la problématique de la qualité de service dans les réseaux WiMAX relais. Nos contributions se regroupent à travers les étapes ci-dessous : Nous proposons un protocole de routage multicast pour les services IPTV (HDTV, SD-TV, Web-TV et Mobile-TV). Ce protocole repose d’une part sur un nouveau mécanisme de construction de l’arbre multicast basé sur les nombres premiers et d’autre part, sur une nouvelle méthode d’agrégation basée sur le standard de compression Vidéo «SVC». L’objectif est de supporter l’hétérogénéité des utilisateurs tout en optimisant la consommation des ressources. Par ailleurs, nous étudions le problème d’ordonnancement dans les réseaux WiMAX. Nous proposons un algorithme d’ordonnancement adaptatif AWRR, ce dernier se base sur une technique à charge pondérée. L’objectif est d’ajuster dynamiquement le poids de chaque classe de service, en prenant en compte la charge de la file d’attente et les contraintes de la QoS. Enfin, nous nous intéressons à l’étude de la problématique du chemin optimal contraint. Nous proposons une solution déterministe basée sur une fonction de coût. Notre fonction permet aussi d’assurer le contrôle d’admission, elle se base sur deux fonctions de coût élémentaires qui prennent en compte quatre critères de QoS
Over recent years, new applications steadily developed in a tremendous space, especially in audiovisual services area. The present applications have some of constraints to work properly. The developments of mechanism which enable to overcome these constraints become a critical issue in this area. The IEEE 802.16j standard is one of wireless communication technology which offering more resources to support new telecommunication services. In this thesis, we focus our research on the problem of quality of service (QoS) inWiMAX relay networks. Our contributions are classified as follows : we proposed a multicast routing protocol for IPTV services (such as HD-TV, SD-TV, Web-TV and Mobile-TV). This proposed protocol used a new multicast tree construction mechanism based-on prime numbers. We also developed a new aggregation method based on standard video compression called Scalable Video Coding (SVC). Our goal is to support user’s heterogeneity while optimizing resources consumption. In addition, we studied the problem of scheduling inWiMAX networks.We proposed an adaptive scheduling algorithm AWRR for IPTV services. The aim of this method is to support QoS constraints by using two schedulers, and assigning a dynamic value to each service queue. Finally, we interested to study about the problem of path selection. We proposed a solution based on a deterministic cost function. This function also ensures admission control based on two basic cost functions which include four QoS criteria. This thesis has been prepared in the MIPS/GRTC laboratory, University of Haute Alsace, under a research contract external (CRE) framework with France Telecom R&D. All proposed mechanisms were evaluated by the simulator QualNet, Matlab and mathematical analysis

Une multitude de systèmes de communication est aujourd'hui déployée sur l'ensemble du spectre radio, et l'attribution des radiofréquences est strictement régulée par des organismes internationaux. De fait, la bande passante attribuée aux réseaux cellulaires commerciaux est une ressource coûteuse et limitée. Les équipementiers et les opérateurs engagent des investissements considérables dans les infrastructures et le développement de ces réseaux cellulaires. Il est donc naturel qu'ils attachent une importance particulière aux problèmes de dimensionnement. Il est en effet indispensable de paramétrer au mieux ces systèmes pour un coût contrôlé, tout en leur garantissant les meilleures performances. Ce travail de thèse s'intéresse à l'étude de deux grandes technologies de réseaux de données cellulaires : les réseaux de deuxième génération (E)GPRS (2,5G) qui sont aujourd'hui largement utilisés dans le monde, et les réseaux WiMAX récemment intégrés dans les technologies de troisième génération (3G) et potentiellement les premiers réseaux de quatrième génération (4G). Pour ces deux technologies, nous proposons le développement de modèles analytiques simples et efficaces offrant des expressions à formes closes de tous les paramètres de performances du système. La vitesse d'exécution de ces modèles nous permet d'obtenir des résultats instantanés, en comparaison avec des simulations qui peuvent prendre de quelques minutes à plusieurs heures. Grâce à ces modèles, nous sommes capables de mener des études d'évaluation de performances complètes pour un nombre très important de configurations des paramètres du système et des paramètres de trafic. Enfin, la rapidité de résolution de ces modèles analytiques nous permet également de répondre à des problèmes complexes de dimensionnement qui seraient absolument inenvisageables à partir de simulations. Ces problèmes consistent par exemple à déterminer les valeurs optimales d'un ou plusieurs paramètres du système tout en garantissant des valeurs cibles sur les performances du réseau

Résumé : La thèse développe une contribution à la spécification, la modélisation et l'évaluation de mécanismes destinés à la fourniture de qualité de service dans les réseaux sans fil locaux et métropolitains. La première partie du travail concerne une modélisation en chaîne de Markov du protocole d'accès EDCA de IEEE 802.11e qui, par rapport aux modèles présents dans la littérature, ajoute des mécanismes du standard qui n'avaient pas été introduits (prise en compte explicite de la collision virtuelle) et corrige des erreurs de conception (prise en compte des périodes AIFS de la procédure de Backoff). Ce modèle a été rendu synthétique pour en faciliter l'usage (réductions réalisées à l'aide des règles de Beizer). Ce modèle a ensuite été utilisé pour définir un algorithme de contrôle d'admission hybride, intégrant dans son processus de décision un modèle analytique et des mesures de l'état du réseau. L'algorithme de contrôle d'admission ainsi développé a été en premier lieu validé puis comparé à d'autres algorithmes de contrôle d'admission par simulation sous ns-2. Notons aussi que nous avons proposé, une modification du comportement de EDCA face à une collision virtuelle assurant une meilleure équité aux catégories d'accès. Cette modification a été évaluée à l'aide du modèle. Une deuxième partie du travail consiste en la proposition pour WiMAX d'une architecture de gestion de bande passante pouvant fournir des garanties de qualité de service. Cette architecture se compose de trois parties interagissantes : 1- une gestion de la bande passante sous WiMAX assimilée à une classe de serveurs dite classe des serveurs latence-débit, 2- un mécanisme de requête-réponse de bande passante agrégée simplifiant la gestion de bande passante et la rendant plus flexible, 3- un protocole de contrôle d'admission associé à l'architecture et qui en garantit le bon fonctionnement. L'architecture ainsi conçue s'inscrit dans une prospective de réseaux hétérogènes sans fil (réseaux métropolitain WiMAX connectant entre eux et à Internet des réseaux locaux WiFi). C'est dans cette optique que s'inscrira la suite de notre travail. Elle consistera en la combinaison des mécanismes que nous proposons afin de fournir une solution complète de qualité de service pour des réseaux hétérogènes sans fil.

Cette thèse porte sur l'interopérabilité et la qualité de service dans les réseaux de 4ème génération. En particulier, nous proposons des solutions d'intégration entre le réseau WiMAX et le système satellite DVB-RCS en s'appuyant sur le standard IEEE 802.21. Trois solutions peuvent être mises en place pour l'interconnexion de réseaux sans fil. Il s'agit de la technologie GAN soutenue par le 3GPP, du protocole FMIP proposé par l'IETF et du standard IEEE 802.21. Notre choix se porte sur ce denier standard car il propose un cadre générique pour l'interopérabilité des réseaux. En fait, nous proposons une architecture satellitaire à base de WiMAX, DVB-RCS et IEEE 802.21 et nous décrivons aussi la procédure de handover WiMAX/DVB-RCS. Par ailleurs, nous améliorons les performances des réseaux WiMAX en utilisant un handover horizontal avec un mécanisme de réservation de ressources. Ensuite, le réseau WiMAX est intégré dans un système satellite DVB-RCS afin d'étudier les performances de cette convergence avec une réservation de ressources. Les résultats obtenus montrent que les mécanismes de réservation améliorent les performances. Afin de permettre au trafic de passer d'un réseau à l'autre en garantissant une qualité de service, une mise en correspondance de la qualité de service entre les réseaux WiMAX et DVB-RCS est proposée. En outre, nous proposons un mécanisme d'admission de connexion CAC dans le cadre de l'interconnexion WiMAX/DVB-RCS. Plusieurs stratégies sont prises en compte afin de permettre une coopérative efficace entre les deux systèmes.

Durant les deux dernières décennies, le développement dans le domaine des réseaux télécoms a façonné notre quotidien grâce au succès de l’accès sans fil et a créé chez le grand public un besoin accru en débit. La technologie WiMAX a émergé afin de répondre à ces nouveaux besoins. Basée sur le standard 802. 16, le WiMAX présente des éléments permettant de supporter les besoins en QoS de plusieurs types de trafics. Dans cette thèse, nous nous intéressons à la gestion de la QoS dans les réseaux WiMAX. En effet, bien qu’il présente des éléments permettant de véhiculer des données, de la voix ainsi que de la vidéo, le protocole MAC de la norme laisse ouverts les problèmes rattachés à l’ordonnancement et au contrôle d’admission; des éléments cruciaux pour l’amélioration de la QoS perçue par les utilisateurs. Nous avons évalué les performances du WiMAX d’abord en se plaçant dans un contexte fixe puis mobile (véhiculaire) en s’intéressant au WiMAX en tant que médium pour les communications V2I. Ensuite, en ce basant sur une étude approfondie de l’état de l’art, nous avons développé une architecture de gestion de la QoS pour les réseaux WiMAX. Cette architecture inclut (i) un ordonnanceur hiérarchique qui exploite la flexibilité de la trame 802. 16 pour adapter les proportions DL/UL à un trafic asymétrique, et (ii) un module de CAC basé sur une approche d’équité Max-Min. Cette approche néanmoins ne considère que les besoins en débit des différentes connexions. Une autre stratégie d’ordonnancement a donc été développée pour répondre aux contraintes de délais des trafics temps-réel. Cette stratégie, baptisée mCoSS se base sur un mécanisme de shaping inspiré du double seau à jetons
Driven by the growing demand for high-speed broadband services, WiMAX technology has emerged as a competitive alternative to wireline broadband access solution. WiMAX technology, considered in this thesis, offers an IP-based framework that provides high data rates at medium and long range with the ability of supporting fixed, nomadic, portable, and mobile access. Moreover, based on the IEEE 802. 16 standard, the technology provides a set of built-in QoS mechanisms to support heterogeneous classes of traffic including data, voice and video. The 802. 16 standard, however, leaves open the resource management and scheduling mechanisms, which are crucial components to guarantee QoS performance for these services. In this thesis, we evaluate the performance of WiMAX systems in both fixed and highly mobile environments. More particularly, mobile WiMAX is investigated as a V2I communication medium since it is expected to play a major role in ITS. Moreover, after surveying, classifying and comparing different scheduling and admission control mechanisms proposed in this work-in-progress area, we propose two QoS solutions. Both solutions address PMP systems operating in TDD mode. The first solution includes a hierarchical scheduling algorithm that adapts the DL/UL allocations to serve unbalanced traffic. The amounts of these grants are set by the CAC module that adopts a Max-Min fairness approach. The second QoS solution presented in this thesis is a multi-Constraints Scheduling Strategy (mCoSS). In addition to data rate constraints, it supports delay constraints of real-time applications and handles bursty traffics. MCoSS is based on a modified dual-bucket traffic shaping mechanism

La thèse développe une contribution à la spécification, la modélisation et l’évaluation de mécanismes destinés à la fourniture de qualité de service dans les réseaux sans fil locaux et métropolitains. La première partie du travail concerne une modélisation en chaîne de Markov du protocole d’accès EDCA de IEEE 802. 11e qui, par rapport aux modèles présents dans la littérature, ajoute des mécanismes du standard qui n’avaient pas été introduits (prise en compte explicite de la collision virtuelle) et corrige des erreurs de conception (prise en compte des périodes AIFS de la procédure de Backoff). Ce modèle a été rendu synthétique pour en faciliter l’usage (réductions réalisées à l’aide des règles de Beizer). Ce modèle a ensuite été utilisé pour définir un algorithme de contrôle d’admission hybride, intégrant dans son processus de décision un modèle analytique et des mesures de l’état du réseau. L’algorithme de contrôle d’admission ainsi développé a été en premier lieu validé puis comparé à d’autres algorithmes de contrôle d’admission par simulation sous ns-2. Notons aussi que nous avons proposé, une modification du comportement de EDCA face à une collision virtuelle assurant une meilleure équité aux catégories d’accès. Cette modification a été évaluée à l’aide du modèle. Une deuxième partie du travail consiste en la proposition pour WiMAX d’une architecture de gestion de bande passante pouvant fournir des garanties de qualité de service. Cette architecture se compose de trois parties interagissantes : 1- une gestion de la bande passante sous WiMAX assimilée à une classe de serveurs dite classe des serveurs latence-débit, 2- un mécanisme de requête-réponse de bande passante agrégée simplifiant la gestion de bande passante et la rendant plus flexible, 3- un protocole de contrôle d’admission associé à l’architecture et qui en garantit le bon fonctionnement. L’architecture ainsi conçue s’inscrit dans une prospective de réseaux hétérogènes sans fil (réseaux métropolitain WiMAX connectant entre eux et à Internet des réseaux locaux WiFi). C’est dans cette optique que s’inscrira la suite de notre travail. Elle consistera en la combinaison des mécanismes que nous proposons afin de fournir une solution complète de qualité de service pour des réseaux hétérogènes sans fil
This thesis is a contribution to specifying, modelling and evaluating Quality of Service mechanisms destined to Wireless Local and Metropolitan networks. The first part of this work is the modelling, using Markov chains, of the IEEE 802. 11e EDCA access scheme. The model we introduce adds, with regards to state of the art models, mechanisms present in the standard which were not accounted for (explicit consideration of the virtual collision phenomena) and corrects misconceptions with regards to the standard (considering the AIFS periods within the Backoff procedure). The model was rendered synthetic in order to make easier it to use (for this purpose we used the Beizer rules of reduction). The model was then used within a hybrid admission control algorithm, using in its decision process both the model and network state measures. The algorithm was validated and compared to other admission control algorithms using ns-2 simulations. In parallel, we proposed a modification of EDCA’s behaviour towards virtual collisions making it fairer. This modification was evaluated using the Markov chain model. A second part of this work was the development, for WiMAX, of bandwidth management framework offering QoS guarantees. This framework is made out of three interacting parts : 1- a bandwidth management for WiMAX that can be modelled as a Latency-Rate server ; 2- an aggregated bandwidth request-response mechanism making the management simpler and more flexible ; 3- an admission control algorithm associated to the architecture guaranteeing its correct functioning. The framework was prospectively developed for heterogeneous wireless networks (WiMAX WMAN interconnecting WiFi WLANs). Our work’s perspectives are on this track : defining a complete QoS solution for heterogeneous wireless networks

Les systèmes cellulaires modiles WiMAX ont pour objectif de fournir des services multimédias à haut débit à n'importe quel moment, n'importe quel endroit avec un prix abordable. La combinaison d'orthogonale accès multiples (OFDMA) et le relais en Wimax donnent plusieurs opportunités pour des réseaux moins coûteux et plus performances. La norme Wimax 802.16j élargit non seulement la couverture de la cellule, mais aussi augmente le débit moyen des utilisateurs. Plusieurs recherches de cette norme ont été publiées afin d'optimiser la performance du réseau. Cependant, lorsque nous étudions les architectures existantes du Wimax 802.16j standard et leur rendement, nous nous sommes aperçus que le débit du système pourrait être encore amélioré à l'aide de la réutilisation de fréquence. Dans la première partie de ce travail de recherche, nous avons examiné l'architecture existante de la norme 802.16j. Le débit total du système est légèrement plus élevé dans ces architectures que dans la norme sans relais. Afin d'améliorer le rendement du système de cette norme, nous avons proposé une nouvelle architecture de cette norme avec réutilisation de fréquence et de la technique de sectorisation. Le débit total augmente fortement dans notre approche comparant aux études existantes. Dans la deuxième partie, nous avons étudié l'impact de l'interférence dans notre modèle de relais. Les résultats de simulation montrent que les SINR de station mobile augmentent très légèrement. Cet impact d'interférence est assez faible et pourrait être négligeable. Nous concluons que notre proposition fournit toujours une meilleure performance. Dans la troisième partie, nous avons proposé une nouvelle approche d'allocation de ressources en liaison descendante afin de garantir les mêmes qualités de service pour les utilisateurs en maintenant un haut débit total. Les résultats de simulation montrent qu'il existe un compromis entre l'équité de la qualité de service et le débit total du système.

IEEE 802. 16 définit un mécanisme d’allocation de la bande passante basé sur réservation. Dans ce mécanisme, sont définis les deux principaux modes de polling : le polling mode unicast et le polling mode contention. Il faudrait avoir un mécanisme pour adopter les deux modes de polling afin d’optimiser la performance. Nous proposons un simple mais efficace mécanisme de polling pour adopter les deux modes de polling d’une manière efficiente et équitable, qui optimise enfin la performance. Le mode contention est utilisé par les applications comme nrtPS et BE pour demander la bande passante à lien montant. Le nombre de la bande passante alloué aux requêtes sur contention va influencer d’une façon significative la performance. Nous analysons et développons un simple modèle mathématique pour évaluer la performance. Une période optimale contention-request dans cette trame est introduite. La taille optimale est aussi influencée par le nombre des terminaux dans le réseau, ceci est aussi analysé

Ce mémoire s’inscrit dans le cadre du développement des communications terrestres avec les véhicules mobiles. Dans ce domaine en plein expansion, nous avons conçu les antennes à intégrer sur le toit du train de manière à optimiser la communication WIMAX avec les stations de base pour le projet THDT (Très Hauts Débits dans les Trains) en partenariat avec la région du Limousin et d’autres partenaires industriels. Le but de ce projet est de fournir du très haut débit dans les trains de la région en utilisant une liaison de type WiMAX mobile entre la station de base et le train. Les antennes proposées sont les réseaux d’antennes fil-plaques à fort gain. Elles répondent aux cahiers des charges particuliers que nous avons élaborées à partir des études sur le bilan de liaison et les contraintes d’environnement du train
This Ph. D thesis takes place in the development of land communications with mobile vehicles. In this expanding field, we have designed the antennas to integrate on the roof of the train so as to optimize communication WIMAX with the base stations for the project VHDT (Very High Data-rates in Trains) in partnership with the region of Limousin and other industrial partners. The aim of this project is to provide high data rates in the trains in this region using a mobile WiMAX link between the base station and train. The proposed antennas are the high gain wire-patch arrays. They are designed to fulfill some particular requirements that we have developed from the studies in the link balance and environmental constraints of the train

Les travaux de cette thèse s'inscrivent dans le contexte des réseaux sans fil et des réseaux d'accès par Satellite en particulier, qui facilitent l'installation d'infrastructures réseau dans les zones géographiquement reculées et faiblement peuplées. Cependant, ces derniers présentent certains inconvénients lorsqu'il s'agit de déployer des applications multimédia interactives. En effet, de telles applications requièrent un délai de bout en bout aussi faible que possible et plus généralement exigent une meilleure Qualité de Service (QdS) du système de communication que le classique Meilleur-Effort (BE) afin de fonctionner correctement. Or, les réseaux d'accès par satellite géostationnaires souffrent déjà d'un délai de propagation non négligeable d'autant plus accru que la transmission des données est assurée par des mécanismes d'allocation dynamique, par exemple dans un système DVB-S2/RCS. Dans ces travaux de thèse, nous proposons d'utiliser les informations de signalisation de session des applications multimédia basées sur le protocole de session SIP afin d'ajuster le paramétrage du système de communication selon une approche " cross-layer " qui permet alors d'améliorer de façon significative la réactivité du système. Nous avons proposé plusieurs solutions pour, d'abord réduire le temps entre la demande de communication et le démarrage effectif du transfert des flux multimédia, ensuite réduire le délai de transmission des données multimédia durant la communication (tout en utilisant de manière optimale les ressources réseau disponibles sur la voie retour), et enfin accroître le nombre de flux multimédia admissibles dans le réseau satellite tout en leur garantissant un niveau de QdS satisfaisant. Afin de faciliter l'intégration et l'implémentation des solutions proposées dans un système de communication réel, un mécanisme de communication inter-couches d'optimisation est proposé et développé. De plus, une architecture orientée web services est utilisée afin de faciliter la découverte et l'invocation des différentes niveaux de services de communication présents dans de tels réseaux d'accès. Les solutions proposées ont été évaluées dans des environnements sans fil émulés et réels

Le standard IEEE 802. 16 est une véritable révolution dans les réseaux métropolitains sans fil (WirelessMANs). Il permet d'échanger à haut-débit des données, de la vidéo et de la voix. La dénomination commerciale donnée à la version 802. 16-2004 est WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access). Le standard ou supporte le mode point à multi-point (PMP) ainsi que Mesh (maillé). Dans le mode PMP, plusieurs stations clientes (SS, subscriber station) sont connectées à une station de base (BS). Le canal descendant (DL, downlink) permet à une SS de recevoir une donnée en provenance d'une BS, le canal montant (UL, uplink) permettant l'échange en sens inverse. WiMAX intègre la qualité de service (QoS) principalement par différentiation de cinq classes de trafic: unsolicited grant service (UGS), real-time polling service (rtPS), extended realtime polling service (ertPS), non-real-time polling service (nrtPS) et best effort (BE). L'architecture de la QoS est définie dans la couche MAC qui différencie les trafics associés aux classes précédentes et ordonnance la voie montante pour la classe UGS. Les grands défis de recherche dans ce domaine sont : 1) comment partager la bande passante entre les différentes stations clientes en tenant compte de la QoS demandée et 2) comment supporter plus d'utilisateurs sans impacter la QoS globale ? Cette thèse se concentre sur ces deux questions. Nous avons surtout contribué au contrôle d'admission, à la gestion de trafic et à l'ordonnancement UL/DL. Nous proposons une nouvelle architecture de QoS distribuée, où la station cliente prends une part importante dans le contrôle de la QoS à travers la classification, le modelage de trafic et l'ordonnancement. Un modèle analytique basé sur les chaînes de Markov est utilisé pour analyser la performance du contrôle d'accès (AC), où différentes priorités sont attribuées aux classes de trafic. A partir de ce modèle a été conçu un algorithme auto configurable d'AC fondé sur la logique floue. Pour contrôler le taux d'utilisation du réseau, un gestionnaire de trafic est mis en place côté client (SS) pour chaque classe de trafic (multi-gestionnaire). Et pour partager les ressources équitablement, nous avons implémenté un ordonnanceur temps-réel adaptatif (RTAS) utilisant l'ordonnancement Deficit Round Robin
IEEE 802. 16 standard is a real revolution in wireless metropolitan area networks (WirelessMANs) that enables high-speed access to data, video, and voice services. Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX) is the industry name given to the 802. 16-2004 amendment. The standard supports point-to-multipoint (PMP) as well as mesh mode. In the PMP mode, multiple subscriber stations (SSs) are connected to one base station (BS). The access channel from the BS to the SS is called the downlink (DL) channel, and the one from the SS to the BS is called the uplink (UL) channel. WiMAX is designed to provide inbuilt quality of service (QoS) mainly through the differentiation of five types of traffic flows: unsolicited grant service (UGS), real-time polling service (rtPS), extended realtime polling service (ertPS), non-real-time polling service (nrtPS) and best effort (BE). QoS architecture is defined in the MAC layer that supports classification for the pre mentioned classes and uplink scheduling for only UGS class. The great challenge of research activities in this domain is 1) how to share the bandwidth between the different stations (SS) according to the needed QoS and 2) how to increase the number of users without decreasing the overall QoS? The objective of this thesis is focused on these two points. Our contributions are essentially in admission control, traffic policing, and UL/DL scheduling. A new distributed QoS architecture is proposed, where the SS takes an important part in controlling the QoS through classification, traffic shaping and scheduling. An analytical model based on Markov chains is used to analyse the performance of the AC , where different priorities are assigned between the different traffic classes. This analytical study leads to the design of a self-configuring AC algorithm based on fuzzy logic. To control traffic rate in the network, a traffic policer is implemented in the SS side for each traffic class (multi-policer). And to share the available resources fairly, a real-time adaptive scheduler (RTAS) based on deficit round robin concept is constructed

Cette thèse est dédiée à l'étude des systèmes de communications pour application aux services vidéo fournis par les réseaux radio mobiles. Ce travail met l'accent sur les systèmes point à multipoints et propose plusieurs améliorations : Dans un premier temps, on définit un système qui combine le décodage robuste aux retransmissions ARQ, et ce de telle façon à réduire le nombre de retransmissions tout en gardant le même niveau de qualité. Contrairement aux systèmes actuels (avec ou sans retransmissions), ce systèmes offre également la possibilité de choisir le compromis débit/qualité via un paramètre du système. Par la suite, on considère les sytèmes de transmission d'une vidéo scalable vers plusieurs terminaux. Des extensions des systèmes Go-Back-N (GBN) Automatic Repeat reQuest (ARQ) et Selective Repeat (SR) ARQ sont étudiées et comparées à un nouveau système. On montre que ce dernier limite les besoins de bufferisation au niveau du terminal récepteur tout en ayant des performances optimales (en termes de quantité de données transmises avec succès sur une période donnée). Finalement, on montre que même sous une contrainte débit on peut utiliser les retransmissions dans les communications point à multipoints à condition de ne pas dépasser une certaine limite sur le nombre d'utilisateurs. Si l'utilisation des retransmissions ARQ est introduite dans les sytèmes de Multicast/Broadcast 3GPP et/ou WiMAX, le système pourra garantir une qualité nominale à un certain nombre d'utilisateurs, ce qui n'est pas le cas des systèmes de Multicast/Broadcast actuels.

Ces travaux portent sur la mise en place théorique et expérimentale d'un système de communications numériques MIMO-OFDM basé sur les spécifications de la norme IEEE802. 16d (WiMAX) et fonctionnant à une fréquence de 3,5GHz. Tout d'abord, un simulateur modélisant le système étudié a été développé. Les performances théoriques de ce système ont pu, ainsi, être évaluées dans des canaux de type AWGN, Rice et Rayleigh. La transposition de ce simulateur sur une plateforme de mesure a, ensuite, permis la caractérisation expérimentale de ses performances en environnements maîtrisés (chambre anéchoïque et chambre réverbérante à brassage de modes) et réels (Extérieur vers Intérieur). Les limitations du système étudié dans ces environnements ont pu être identifiées. En environnement Extérieur vers Intérieur, les signaux travaillant à 3,5GHz rencontrent des problèmes de pénétration à l'intérieur des bâtiments. Dans le but d'y remédier, une solution efficace à base de relais a été introduite. Cette solution a été testée, en simulation, sur le site ESTER - ENSIL
This thesis deals with the characterization of a MIMO-OFDM system based on the IEEE802. 16d (WiMAX) standard specifications. First, simulations of the studied system were set up with Matlab in order to evaluate its performances using AWGN, Rice and Rayleigh channels models. The implementation of the corresponding numerical blocks on a measurement platform allowed the evaluation of these performances through measurements done in controlled and real (Outdoor to Indoor) environments. In the Outdoor to Indoor context, we noticed that signal, at the working frequency (3. 5GHz), were highly faded when attempting the receiver inside the building. A relaying based solution has been adopted to get through this limitation. Its contribution was tested through simulations and the obtained performances were presented

Dans les futurs réseaux mobiles, différentes technologies d’accès radio, telles que GSM, UMTS, WiMAX, WIFI coexisteront. Pour réaliser un handover vertical sans couture (handover inter-RAT) entre ces technologies, des architectures d’interconnexion et des moyens pour gérer le handover inter-RAT sont proposés. Nous allons d’abord analyser la solution FMIPv6. Les analyses numériques démontrent les défauts de FMIPv6 et les exigences de handover inter-RAT. En considérant une architecture de couplage intégré, nous proposons une nouvelle sous-couche commune d’interconnexion (IW sublayer) au niveau 2 sur le RNC (Radio Network Controller) et le MS (Mobile Station) pour offrir un handover inter-RAT sans couture entre les systèmes UMTS et WiMAX. Cette sous-couche IW permet d'éliminer la perte des paquets et de réduire la latence de handover. Cette sous-couche IW est également étendue à l'architecture de couplage serré. En outre, deux types de solution basées sur TCP Proxy, qui utilisent la sous-couche IW, sont également introduites sur le RNC pour résoudre deux problèmes rencontrés avec l’utilisation du trafic TCP dans un handover inter-RAT: le « BDP mismatch » et le « spurious RTO ». Les résultats de simulation montrent que notre deuxième type de solution a le mérite de maintenir la pile de protocole TCP existante inchangée. Après, pour les systèmes LTE et WiMAX dans à l'architecture de couplage intégré, deux modules nommés « precoder » et « combiner » sont proposés respectivement sur les stations de base et sur le MS au niveau physique afin de réaliser un « soft » handover inter-RAT. Ce « soft » handover inter-RAT au niveau physique est entièrement nouveau à notre connaissance
N future mobile networks, different radio access technologies, such as GSM, UMTS, WiMAX, WIFI, will coexist. In order to realize a seamless vertical handover (inter-RAT handover) between these technologies, a variety of interworking architectures and inter-RAT handover mobility managements have been proposed. We first analyze a typical Layer 3 solution- FMIPv6. The numerical analysis demonstrates its drawbacks of uncertain handover latency and possible packet losses, and reveals the requirements for a seamless inter-RAT handover. Then, based on an integrated coupling architecture, we propose a novel common interworking sublayer (IW sublayer) at Layer 2 on RNC (Radio Network Controller) and MS (Mobile Station) to provide a seamless inter-RAT handover between UMTS and WiMAX systems. This IW sublayer solution focuses on eliminating packet loss and reducing handover latency. Then, the IW sublayer solution is applied to the tight coupling architecture. In addition, two kinds of TCP Proxy, which interacts with the IW sublayer, are introduced on the RNC in the integrated coupling architecture to resolve two typical inter-RAT handover problems for TCP traffics: BDP mismatch and spurious RTO. Compared with other vertical handover solutions, our second TCP Proxy scheme with cross-layer mechanism has the merits of keeping existing TCP protocol stacks unchanged. For the future LTE and WiMAX systems in the integrated coupling architecture, two common modules named precoder and combiner are proposed respectively on Base Stations and on MS at physical layer to realize soft inter-RAT handover. This soft inter-RAT handover physical scheme is totally new to the best of our knowledge

Cette thèse étudie un certain nombre d'outils (rassemblés dans la WiBox) nécessaires pour une réception fiable de vidéo diffusée sur WiMAX, puis rediffusée sur Wifi. Il s'agit de fournir des services WiMAX à des utilisateurs WiFi, avec une qualité de réception vidéo raisonnable, même avec un très faible signal WiMAX. Pour cela, des techniques de décodage conjoint de paquets erronés sont indispensables afin de limiter les retards liés aux retransmissions. Dans la première partie de cette thèse, nous considérons le problème de la délinéation de paquets agrégés en macro-paquets. Cette opération d'agrégation est réalisée dans de nombreux protocoles afin d'améliorer le rapport en-tête/charge utile des systèmes de communication. Plusieurs méthodes de délinéation sont proposées. Elles exploitent d'une part les informations souples provenant des couches protocolaires basses ainsi que la redondance présente dans les paquets devant être séparés. L'ensemble des successions possibles de paquets au sein d'un macro-paquet est décrit à l'aide d'un trellis. Le problème de délinéation est transformé en un problème d'estimation de l'état d'une variable aléatoire Markovienne, pour lequel de nombreux algorithmes (BCJR, Viterbi) sont disponibles. Cette technique est très efficace mais complexe. De plus, elle nécessite la réception de l'ensemble du macro-paquet, ce qui peut induire des latences importantes. Dans une deuxième étape, nous proposons une technque où le décodage se fait sur une fenêtre glissante contenant une partie du macro-paquet. Un treillis glissant est considéré cette fois. La taille de la fenêtre permet d'ajuster un comproimis entre complexité et efficacité de décodage. Enfin, une méthode de décodage à la volée exploitant un automate à 3 état et des tests d'hypothèses Bayésiens permet de réaliser une délinéation moins efficace, mais sans latence. Ces méthodes sont comparées sur un problème de délinéation de paquets MAC dans des macro-paquets PHY dans WiMAX. Dans la deuxième partie de la thèse, nous proposons de réaliser un décodage souple des codes en blocs utilisés dans certaines couches de piles protocolaires pour le multimédia. Cdes sorties souples sont générées afin de permettre un décodage conjoint des en-têtes et de la charge utile au niveau des couches supérieures. Nous avons en particulier étudié des outils de décodage souple ldans le cas de la norme RTP FEC, et avons comparé les performances du décodeur proposé avec des approches classiques de décodage. En résumé, les techniques de décodage conjoint proposées permettent de réduire le nombre de paquets perdus, d'augmenter le nombre de paquets transmis vers les couches applicatives où des décodeurs source-canal conjoints peuvent être utilisés pour améliorer la qualité de la vidéo reçue.

Les réseaux maillés sans fil (RMSF), grâce à leurs caractéristiques avantageuses, sont considérés comme une solution efficace pour le support des services de voix, vidéo et de données dans les réseaux de prochaine génération. Le standard IEEE 802.16-d a spécifié pour les RMSF, à travers son mode maillé, deux mécanismes de planifications de transmission de données; à savoir la planification centralisée et la planification distribuée. Dans ce travail, on a évalué le support de la qualité de service (QdS) du standard en se focalisant sur la planification distribuée. Les problèmes du système dans le support du trafic de voix ont été identifiés. Pour résoudre ces problèmes, on a proposé un protocole pour le support de VoIP (AVSP) en tant qu’extension au standard original pour permettre le support de QdS au VoIP. Nos résultats préliminaires de simulation montrent qu’AVSP offre une bonne amélioration au support de VoIP.
Wireless mesh networks (WMNs), because of their advantageous characteristics, are considered as an effective solution to support voice services, video and data in next generation networks. The IEEE 802.16-d specified for WMNs, through its mesh mode, two mechanisms of scheduling data transmissions; namely centralized scheduling and distributed scheduling. In this work, we evaluated the support of the quality of service (QoS) of the standard by focusing on distributed scheduling. System problems in the support of voice traffic have been identified. To solve these problems, we proposed a protocol for supporting VoIP, called Assisted VoIP Scheduling Protocol (AVSP), as an extension to the original standard to support high QoS to VoIP. Our preliminary simulation results show that AVSP provides a good improvement to support VoIP.