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Aujourd’hui, les systèmes de communication sans fil sont de plus en plus présents dans notre vie quotidienne et ils tendent à remplacer l’utilisation excessive de câbles. Bien que les connexions à haut-débit de type ADSL se multiplient dans le monde, elles ne permettent pas la souplesse d’utilisation que procure un réseau radio sans fil. Pour améliorer la qualité de service qu’ils offrent, les chercheurs préparent l’arrivée de la future génération baptisée 4G. Dans le contexte de l’arrivée de la 4G, notre travail de mémoire s’est concentré sur des principaux problèmes liés à cette nouvelle génération : le transfert intercellulaire sans coupure et avec un niveau de qualité de service acceptable dans une technologie 4G, et l’interconnexion et le Handover vertical transparent avec un minimum de délai entre une technologie 4G et un autre réseau. Pour cela, nous allons proposer plusieurs scénarios de mobilité dans une même technologie ou entre deux technologies différentes, et dans chaque scénario nous allons essayer une combinaison de protocoles de mobilité, et à la fin de chaque scénario nous allons dégager la combinaison qui fonctionne le mieux pour un ou plusieurs types de trafic utilisés dans un scénario.
Introduction à WiMax mobile
Objectif
Le standard IEEE 802.16 vise à offrir un moyen de communication sans fil à la fois innovant, rapide à déployer et à bas coût. En plus de cela, il entretient une interopérabilité complète avec l’ensemble des produits existants chez tous les constructeurs respectant les normes de l’IEEE. De par ses fonctionnalités, ce type de standard est un outil puissant facilitant la compétition des fournisseurs d’accès à l’internet sans-fil en fournissant une alternative performante aux méthodes d’accès filaires.
Par ailleurs, le standard est implicitement destiné à étendre le marché des solutions d’accès sans-fil en prenant en compte, dans son principe même, le caractère mobile des données multimédia ainsi que de leurs usagers. Ainsi, le standard IEEE802.16 cherche principalement à combler l’écart existant entre les solutions de communication sans-fil haut débit et celles de bien plus faible débit, mais qui assurent une gestion efficace de la mobilité.
Le standard IEEE 802.16 WiMax
Afin d’introduire WiMax, nous devons commencer à partir de la norme IEEE 802.16. IEEE 802 définit les normes internationales (plus précisément, pour être reconnu par l’ISO ultérieurement) pour les réseaux locaux (LAN) et les réseaux métropolitains (MAN), telles que IEEE 802.3 bien connus comme Ethernet. IEEE projets 802 portent généralement sur la transmission de la couche physique (PHY) et de contrôle d’accès au support (MAC), et laissent la couche réseau et au-dessus à d’autres normes internationales ISO. Depuis 1990, il y a eu quelques normes sans fil IEEE Project 802:
❖ IEEE 802.11 réseaux locaux sans fil (WLAN);
❖ IEEE 802.15 réseaux personnels sans fil (WPAN);
❖ IEEE 802.16 réseaux métropolitain sans fil (WMAN);
❖ IEEE 802.20 et plusieurs autres.
Avec des applications populaires WiFi (c’est-à dire réseaux locaux sans fil), surtout après le déploiement hot-spot, une technologie plus fiable à haut débit sans fil d’accès à Internet attire un grand intérêt. Le concept de réseaux métropolitains sans fil (WMAN) a donc été mis en place au cours des dernières années. Parmi les nombreux efforts, la norme IEEE 802.16 définit l’origine du point d’accès à large bande (FBW ou Fixed Broadband wireless) est largement considéré comme une technologie de nouvelle génération pour remplacer la boucle locale radio passé (WLL ou Wireless Local Loop) dans les télécommunications, et pour offrir des performances comparables au câble traditionnel, T1, xDSL, etc. Les avantages de la norme IEEE 802.16 sont les suivants:
➤ déploiement rapide, même dans les domaines où il est difficile pour l’infrastructure filaire à atteindre;
➤ la capacité à surmonter les limites physiques de l’infrastructure filaire traditionnelle;
➤ les coûts d’installation raisonnable pour supporter l’accès à haut débit.
En d’autres termes, FBW standardisée peut prendre en charge des services d’accès flexibles, rentables et à haut débit dans une large gamme d’appareils. Le forum WiMax ( Worldwide Interoperability for Microwave Access) est une société à but non lucratif formé par des fournisseurs de matériel et de composants afin de promouvoir l’adoption de IEEE Équipement 802.16 conformes par les exploitants de systèmes d’accès sans fil à large bande, ce qui est comparable à la WiFi Alliance dans la promotion IEEE 802.11 LAN sans fil. WiMax est en train d’établir «des profils de système» pour tous les équipements conformes, ce qui peut également s’attaquer aux contraintes du spectre réglementaires rencontrés par les opérateurs dans différentes régions géographiques. Le forum WiMax est également en train développer des spécifications de couche supérieure pour correspondre IEEE 802.16. En attendant, WiMax définissant les tests de conformité en collaboration avec l’interopérabilité permettent aux fournisseurs de services de choisir plusieurs fournisseurs. WiMax travaille en collaboration avec l’ETSI (European Telecommunications Standards Institute) pour élaborer la norme de HIPERMAN.
En Avril 2002, l’IEEE 802.16 a été publié pour les opérations 10 – 66GHz, alors que la transmission line-of-sight est considérée comme une application principale. Afin de promouvoir des applications immédiates plus larges, IEEE 802.16a a été publié en Janvier 2003, qui vise à utiliser la bande de fréquence 2-11GHz pour des performances non-line-ofsight. La topologie du réseau point d’accès à large bande (FBW) est basée sur l’application point-à-multipoint comprennent principalement :
● cellulaire (ou réseau fixe) backhaul;
● à large bande sur demande;
● résidentiel à large bande;
● services dans les zones mal desservies;
● services sans fil nomades.
En conséquence, (ultérieurement raffiné comme étant Broadband Wireless Access, BWA, pour la norme IEEE 802.16) les systèmes et réseaux FBW sont :
● à haut débit;
● haut degré de modularité;
● la qualité de service (QoS) de capacité;
● un degré élevé de sécurité;
● excellente couverture radio .
L’IEEE 802.16 MAN sans fil dispose d’un MAC orienté connexion et PHY est basée sur le fonctionnement de la radio non-line-of-sight dans 2-11 GHz. Pour les bandes sous licence, la bande passante du canal est limité à la bande passante provisionnée réglementaire divisé par une puissance de 2, pas moins de 1,25 MHz. Trois technologies ont été définies:
● porteuse unique (SC ou single carrier);
● Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM);
● Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA).
La communication de trame basée IEEE 802.16 est basée sur le concept fondamental en définissant des profils d’éclatement dans chaque liaison de communication BS-SS. Afin de mieux refléter les nouveaux scénarios d’application, IEEE 802.16 est maintenant connu comme étant l’accès haut débit sans fil. IEEE 802.16 a eu une révision publiée en Octobre 2004, ce qui est connu sous le nom IEEE 802.16-2004. La version mobile IEEE 802.16 a été développée dans la norme IEEE 802.16e (nom officiel, «Couches de contrôler d’accès physique et moyennes pour des opérations fixe et mobile combinée dans les bandes sous licence»), ce qui est communément connu comme le WiMax mobile, en particulier compte tenu de son OFDMA (fréquence accès multiple par répartition orthogonale) PHY. Un tel accessoire mobile 802.16e de l’IEEE est principalement indiqué pour les bandes sous licence et la coréenne WiBro fournit des services mobiles basés sur la norme IEEE 802.16-2004 et IEEE 802.16e. A l’UIT-R réunion de mai 2007 au Japon, WiMax Mobile a été recommandé comme OFDMA TDD WMAN (mais fera encore l’objet d’une approbation formelle), laissant ainsi la bande passante disponible au niveau international de 50MHz à 2,57 à 2,62 GHz de spectre TDD 3G, sur une base par nation.
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE 1 Introduction à WiMax mobile
1.1 Objectif
1.2 Le standard IEEE 802.16 WiMax
1.3 IEEE 802.16 MAC
1.4 IEEE 802.16e WiMax mobile
1.5 Architecture End-to-Ends du réseau WiMax mobile
1.6 IEEE 802.16m
1.7 Conclusion
CHAPITRE 2 Le réseau WiMax mobile et son architecture réseau
2.1 Introduction
2.2 L’architecture réseau du WiMax mobile
2.2.1 Entités fonctionnelles
2.2.2 Construire le réseau WiMax au-delà de l’ASN
2.2.3 Caractéristiques de l’architecture réseau WiMax
2.3 Gestion de la mobilité
2.3.1 Réseau WiMax modèle de référence pour la mobilité
2.4 Les profils ASN (Access Service Network)
2.4.1 Exemple de profil B mise en œuvre
2.5 Le IP mobile
2.5.1 MIPv6: Mobilité IP dans les réseaux IPv6
2.5.2 MIP dans des réseaux IPv4
2.6 Interface à d’autres réseaux
2.6.1 Est-ce que les réseaux WiMax ont nécessairement besoin d’IMS?
2.7 Générique de réseau d’accès: 3gpp ts43.318
2.7.1 Exemple d’accès UMA dans le WiMax et les réseaux cellulaires 3G
2.7.2 UMA de T-Mobile USA
2.8 Architecture de réseau pour applications de diffusion pratiques
2.8.1 Mise en multidiffusion des réseaux sans fil
2.9 Conclusion
CHAPITRE 3 La mobilité Supportée
3.1 Introduction
3.2 Le concept cellulaire
3.2.1 La gestion d’interférences intercellulaire
3.2.1.1 Planification de cellule
3.2.1.2 La réutilisation de partitionnement
3.2.2 La gestion de Handover
3.2.2.1 Les Critères de handover
3.2.2.2 La politique de Canal de Garde
3.3 La procédure de handover
3.3.1 Topologie du réseau Acquisition
3.3.2 L’exécution de Handover
3.3.2.1 Le handover initie par la MS
3.3.2.2 Le handover initie par le réseau
3.3.3 Le soft handover
3.3.3.1 Le MDHO (Macro Diversity Handover)
3.2.3.2 Le FBSS (fast Base Station switching)
3.4 L’économie d’énergie
3.4.1 Le sleep Mode (ou mode veille)
3.4.1.1 Economie d’énergie classe type I
3.4.1.2 Economie d’énergie classe type II
3.4.1.3 Économie d’énergie Classe Type III
3.4.2 Le mode ralenti ou idle mode
3.4.2.1 Initiation du Mode ralenti
3.4.2.2 Opération de pagination
3.4.2.3 Mise à jour de la localisation
3.4.2.4 La résiliation du Mode ralenti
3.5 Conclusion
CHAPITRE 4 Comparaison entre WiMax mobile et LTE et simulation sur l’étude et performance de soft handover en WiMax mobile
4.1 Comparaison entre WiMax mobile et LTE
4.1.1 Les normes LTE et WiMax mobile
4.1.1.1 Quelques points communs
4.1.1.1.1 Modulation multi-porteuses OFDM
4.1.1.1.2 Technique OFDMA
4.1.1.1.3 Le SC-FDMA
4.1.2 La norme WiMax mobile
4.1.3 La norme LTE
4.1.4 Les systèmes de type ULB
4.1.5 Comparaison sur la couche physique entre WiMax mobile et LTE
4.2 Simulation sur l’étude et performance de soft handover en WiMax mobile
4.2.1 Présentation d’OPNET® Modeler
4.2.1.1 Description d’OPNET
4.2.1.2 La boîte à outils d’OPNET
4.2.1.2.1 Les systèmes (devices)
4.2.1.2.2 Les protocoles
4.2.1.2.3 Conception du réseau : La logique d’OPNET
4.2.1.2.4 Project level
4.2.1.2.5 Network level
4.2.1.2.6 Node level
4.2.1.2.7 Process level
4.2.1.2.8 Programmer le comportement des processus
4.2.2 Simulation de Soft Handover
4.2.2.1 Introduction
4.2.2.2 Scenarios de Handover
4.2.2.2.1 Conception du réseau à simuler
4.2.2.2.2 Résultats et interprétations
4.3 Conclusion
Conclusion générale
