Allocation de ressources à prise de décisions distribuées dans des réseaux mobiles hétérogènes

Au cours des dernières années, le domaine des télécommunications a considérablement évolué. En effet, nous avons assisté à l’émergence et au développement de nombreuses technologies radios. Les technologies nouvellement proposées ont permis d’améliorer les services offerts aux utilisateurs en termes de débit, de mobilité, de couverture, de Qualité de Service (QdS), etc. Un aspect intéressant des nouveaux systèmes de transmission est leur tendance à offrir des services convergents. Effectivement, de nombreuses technologies permettent désormais de transmettre simultanément ou alternativement des services vocaux, des services vidéos ainsi que des données. Pour bien comprendre les évolutions des technologies de télécommunication .

Récemment, les évolutions dans le domaine des télécommunications ont été particulièrement importantes, notamment en ce qui concerne les réseaux mobiles cellulaires (WWAN pour Wireless Wide Area Network). En effet, la mise en place de la téléphonie de troisième génération (WCDMA) a permis de répondre à l’accroissement des exigences en terme de débit, sans altérer la qualité du service conversationnel héritée des technologies précédentes (GSM fondé sur le TDMA/FDMA). Toutefois, les limites en terme de débit et de synchronisation ont mené à l’élaboration de nouvelles technologies fondées sur une meilleure utilisation des ressources radios dans chaque cellule (CDMA/TDMA avec HSPA, OFDMA avec LTE).

Parallèlement, le domaine des réseaux cellulaires locaux (WLAN pour Wireless Local Area Network) a nettement évolué. Par exemple, le WiFi bénéficie d’une large couverture en Europe et offre à ses utilisateurs des services attrayants à usage domestique (suppression de la connectique au domicile, délivrance de débits élevés, mise à disposition d’un accès partagé) ou itinérant (extension des couvertures internet et intranet).

Enfin, le domaine des réseaux cellulaires métropolitains (WMAN pour Wireless Metropolitan Area Network) s’est développé sans toutefois atteindre son paroxysme. En effet, l’élaboration de technologies fondées sur l’OFDMA ne s’est pas encore concrétisée par une mise en oeuvre complète. Par exemple, le déploiement du WiMax reste à effectuer. Cette réalisation permettra d’une part l’accomplissement d’une Boucle Locale Radio en vue de combler les zones blanches (zones où la densité d’utilisateurs est faible) et d’autre part l’accroissement des débits fournis aux utilisateurs dans les zones déjà couvertes par d’autres technologies.

Cette multitude de technologies amène à s’interroger sur la rationalisation de l’utilisation des ressources radios. En effet, de nombreuses études ont montré que l’utilisation du spectre radio était inefficace puisque de nombreux réseaux n’utilisent pas la totalité de leurs ressources tandis que d’autres réseaux sont surchargés. Pour résoudre ce problème, deux approches sont généralement envisagées. La première approche consiste à proposer un nouveau standard permettant d’unifier l’ensemble des communications et fondé sur une technologie efficace. Cette approche est celle qui guide les recherches concernant IMT-Advanced. Cette approche présente l’inconvénient de nécessiter la mise en oeuvre d’une nouvelle technologie et/ou la modification des technologies existantes, ce qui se révèle très coûteux. A l’inverse, une seconde approche moins onéreuse, consiste à créer un mécanisme permettant de mieux allouer les ressources radios disponibles sans modifier les technologies actuellement déployées. C’est dans cette optique que s’intègre le travail effectué. Ainsi, l’objectif recherché est de proposer des solutions permettant d’allouer efficacement les ressources dans des réseaux mobiles hétérogènes (i.e. composé de réseaux non-interférants et utilisant des technologies distinctes).

L’allocation de ressources radios (ARR) dans des réseaux mobiles hétérogènes, peut reposer sur l’association de chaque utilisateur avec une unique station de base. Cette approche peut être aisément mise en oeuvre mais se révèle très rigide. En effet, un utilisateur pourra être rejeté parce que le débit qu’il requiert ne peut être atteint sur aucun réseau, alors qu’il pourrait être accepté en partageant sa demande sur plusieurs réseaux. De plus, la mobilité des utilisateurs peut se traduire par la dégradation de leurs conditions radios. Ce phénomène peut alors déclencher, pour un utilisateur, la nécessité d’un basculement (“handover”) vers un réseau avec lequel il possède de meilleures conditions radios.

A l’inverse, une utilisation efficace des ressources radios incite à laisser aux utilisateurs la possibilité de se connecter simultanément à plusieurs réseaux. En effet, tandis que les terminaux multi-modes permettaient initialement de se connecter alternativement à différents réseaux, les nouveaux prototypes offrent désormais la possibilité de se connecter simultanément à différents réseaux. Ainsi, les nouveaux mobiles permettent de transmettre des informations simultanément sur plusieurs réseaux. De plus, ces terminaux sont capables de recouvrer l’information transmise lorsqu’ils sont en phase de réception.

Le rapport de stage ou le pfe est un document d’analyse, de synthèse et d’évaluation de votre apprentissage, c’est pour cela rapport-gratuit.com propose le téléchargement des modèles complet de projet de fin d’étude, rapport de stage, mémoire, pfe, thèse, pour connaître la méthodologie à avoir et savoir comment construire les parties d’un projet de fin d’étude.

Table des matières

1 Introduction
1.1 Motivations
1.2 Etat de l’art
1.2.1 Etat de l’art concernant les systèmes hétérogènes
1.2.2 Etat de l’art concernant l’allocation de ressources radios (ARR)
1.3 Contributions
2 Rappels sur l’Optimisation Convexe
2.1 Résumé du Chapitre
2.2 Expression des Problèmes d’Optimisation
2.2.1 Formulation du Problème Primal dans le Cas Continu
2.2.2 Formulation du Problème Primal dans le Cas Discret
2.2.3 Formulation du Problème Dual
2.3 Algorithmes d’Optimisation Convexe
2.3.1 Algorithmes Disponibles dans le Cas Continu
2.3.2 Algorithmes Disponibles dans le Cas Discret
2.3.3 Algorithme du Sous-Gradient
2.3.4 Algorithme de Shoham et Gersho
3 Position du Problème
3.1 Résumé du Chapitre
3.2 Spécificités techniques du problème générique étudié
3.3 Formulation mathématique du problème générique
3.3.1 Vérification de la Convexité
4 Minimisation de la Puissance Instantanée (Contraintes de Débit Instantané)
4.1 Résumé du Chapitre
4.2 Approche Optimale
4.3 Allocation Sous-Optimale / QdS Instantanée : Approche à Convergence Rapide
5 Maximisation du Débit Moyen avec Équité
5.1 Résumé du Chapitre
5.2 Formulation du problème
5.3 Résolution du problème
5.3.1 Extended Proportional Fair Resource Allocation (EPF)
5.3.2 Vegas-Discrete Convex Optimization (WV)
6 Conclusion