Soutenance mémoire
Etudes des technologies de réseaux mobiles
Avant de pouvoir exposer le principal objet de ce travail, nous pensons qu’il serait pertinent de présenter brièvement les différentes technologies ayant précédé la cinquième génération. Nous allons donc décrire les plus connues d’entre elles par ordre d’apparition sur le marché mobile.
Définition et concept de base
Un réseau mobile permet aux téléphones mobiles, d’établir des communications. Il en existe plusieurs types, les plus connus étant les WLAN (Wireless Local Area Network (e.g. les réseaux Wi-Fi)) et les réseaux cellulaires. Les réseaux cellulaires sont généralement classifiés en plusieurs générations reflétant leur niveau de technicité et leur apparition chronologique. Ils sont appelés PLMN (Public Land Mobile Network), chacun d’eux étant mondialement identifié par un MCC (Mobile Country Code) et un MNC (Mobile Network Code). Ces réseaux sont généralement connectés au PSTN (Public Switched Telephone Network) pour permettre à leurs usagers de communiquer avec les autres PLMN et d’appeler des numéros fixes. Parfois ces réseaux sont aussi connectés à Internet (à partir de la 2,5G).
Les Systèmes cellulaires de première génération
Les systèmes de première génération ont été les premiers à exploiter le concept de téléphonie cellulaire développé par les laboratoires Bell en collaboration avec quelques industriels américains dans les années 1960 et 1970.Ces systèmes ont la particularité d’utiliser la modulation en fréquence (FM) qui est du type analogique. Le système américain AMPS (Advanced Mobile Phone Services) introduit en 1983 est considéré comme l’exemple le plus représentatif de la première génération.
Accès multiples de première génération
Dans les systèmes analogiques dits de première génération, FDMA (Frequency Division Multiple Access) est le mode d’accès utilisé. FDMA est intégré dans les systèmes de deuxième et troisième génération de téléphonie mobile ou il cohabite avec d’autre type de multiplexage. Dans cet accès multiple, on alloue à chaque utilisateur une bande de fréquence unique. De ce fait, un seul utilisateur peut se servir de ce canal pendant la période où la communication a lieu. En effet pendant toute la durée de la communication, même si l’utilisateur ne transmet pas, un autre utilisateur ne peut pas se servir de ce canal. La ressource radio élémentaire dans un système FDMA est donc une largeur spectrale finie.
Les Systèmes cellulaires de deuxième génération
Etude du GSM
Les réseaux Global System for Mobile communications (GSM) appartiennent aux réseaux cellulaires 2G. Cette norme utilise le principe de la commutation de circuit. Un chemin physique est réservé par chaque connexion/communication. L’architecture du PLMN GSM est schématisée à la figure suivante, elle est reliée au PSTN et contient plusieurs types de nœuds comme décrits dans [1]:
❖ Base Transceiver Station (BTS) est une antenne réseau montée sur une station de base. Elle est en liaison radio avec le Mobile Terminal (MT).
❖ Base Station Controller (BSC) est un contrôleur de Base Transceiver Station (BTS), elle gère la bande passante, les ressources radio et contrôle la procédure de relève entre deux BTS.
❖ Mobile Switching Center (MSC) est chargé d’aiguiller le trafic et les informations de contrôle des différents nœuds du réseau. Il gère la localisation des MT (Mobile Terminal) en coordination avec le VLR (Visitors Location Register), l’aiguillage des appels (commutation de circuit), la sécurité en coordination avec le AuC (Authentication Center) et la mobilité (gestion des relèves).
❖ Home Location Register (HLR) est une base de données contenant toutes les informations relatives aux MT appartenant au PLMN de l’opérateur, par exemple : la zone (correspondant à un VLR) courante où se trouve le MT. Elle est unique dans le PLMN.
❖ Visitors Location Register(VLR) est une base de données contenant les informations relatives au MT se trouvant dans la zone qu’elle dessert avec son MSC. Elle contient entre autre la BTS sur laquelle se trouve le MT.
❖ Authentication Center est une base de données contenant les informations de sécurité des MT du PLMN.
❖ Equipment Identity Register est une base de données contenant une liste de tous les International Mobile Equipment Identity (IMEI) des MT enregistrés sur le PLMN.
Accès multiples de deuxième génération
Les systèmes cellulaires de deuxième génération sont hybrides, dans le sens où ils font appel à plusieurs méthodes d’accès multiples. En effet il utilise à la fois les techniques Time Division Multiple Access (TDMA) et Frequency Division Multiple Access (FDMA). Le réseau d’accès GSM s’appuie sur la technique FDD (Frequency Division Duplexing) pour séparer les trafics uplink et downlink. Les bandes de fréquences utilisées initialement sont celles des 900 MHz soit 890 à 915 MHz pour le trafic uplink et 935 à 960MHz pour le trafic downlink. Cette bande de fréquence fût étendue de 10 MHz soit 880 à 915MHz (uplink) et 925 à 960MHz (downlink). Avec la technique TDMA, une même bande de fréquence est partagée par un certain nombre d’utilisateur qui se voient attribuer un intervalle de temps unique. La trame TDMA contient 8 time-slots et les fréquences de transmission et de réception d’un terminal peuvent changer à chaque intervalle de temps. Le réseau GSM offre divers services comme la transmission de la voix (téléphonie, appels d’urgence), les services de messagerie et Fax (transmission alternée voix/fax, Transmission automatique fax). Malgré les services qu’elle offre le GSM est limité par son débit qui ne le permet de proposer des services multimédias.
Etude du GPRS (General Packet Radio Services)
L’ETSI (European Telecommunications Standards Institute) propose une extension au réseau GSM appelée GPRS pour répondre à la demande croissante des technologies liées au réseau Internet (mail, web). Le réseau GPRS supporte la commutation de paquets, en utilisant le protocole IP et permet ainsi la connexion du mobile à Internet.
GPRS est aussi appelé le réseau cellulaire 2,5G. Elle propose pour sa première version un débit théorique de 40 Kbps en downlink et 14 Kbps en uplink. Celle-ci fut modifier et offre débit théorique maximal de 171 Kbps évalué en pratique à 60 Kbps. L’architecture du GPRS est similaire à celle du GSM à la différence de l’ajout de deux services (SGSN, GGSN) pour la commutation en mode paquet. Ceci constitue un énorme avantage pour les opérateurs avec la diminution du cout de déploiement.
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
PROBLEMATIQUE
OBJECTIFS
METHODOLOGIE
ETUDE THEORIQUE
CHAPITRE 1 : Etat de l’art des systèmes cellulaire et véhiculaires
1.1 Introduction
1.2 Etudes des technologies de réseaux mobiles
1.2.1 Définition et concept de base
1.2.2 Les Systèmes cellulaires de première génération
1.2.2.1 Accès multiples de première génération
1.2.3 Les Systèmes cellulaires de deuxième génération
1.2.3.1 Etude du GSM
1.2.3.2 Accès multiples de deuxième génération
1.2.3.3 Etude du GPRS (General Packet Radio Services)
1.2.3.4 Etude du EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution)
1.2.4 Les Systèmes cellulaires de troisième génération
1.2.4.1 Accès multiples de troisième génération
1.2.4.2 Etude du HSPA (High Speed Packet Access)
1.2.4.3 Etude du HSPA+
1.2.5 Les Systèmes cellulaires de quatrième génération
1.2.5.1 Etude du LTE (Long Term Evolution)
1.2.5.2 Accès multiple de quatrième génération
1.2.5.3 Etude du LTE-Advanced
1.3.1 Définition de la voiture autonome
1.3.2 Types de capteurs dans la voiture autonome
1.3.2.1 Les lidars
1.3.2.2 Les caméras
1.3.2.3 Les Ultrasons
1.3.2.4 Les radars
1.3.2.4 Capteurs de mouvement et de position
1.3.3 La technologie V2V
1.3.4 La technologie V2I
1.4 Etude de réseau véhiculaire : VANET
1.4.2 Caractéristiques des réseaux de véhicules
1.4.3 Les types de messages
1.4.3 .1 Message lié à la sécurité
1.4.3.2 Message à valeur ajoutée
1.5 Conclusion
CHAPITRE2: Les caractéristiques performances de la 5G dans le domaine urbain
2.1 Introduction
2.2 Etude de la technologie 5G
2.2.1 Architecture de la 5G
2.2.2 Objectifs de la technologie 5G
2.2.3 Catégories d’usages de la 5G
2.2.3.1 Objectifs de l’eMBB
2.2.3.2 Objectifs de l’uRLLC
2.2.3.3 Objectifs de l’mMTC
2.4 Caractéristiques techniques 5G
2.5 Appréhension de la voiture autonome dans son environnement
2.5.1 Perception de l’environnement
2.5.2 Analyse des données reçues
2.6 Performances de la 5G dans le domaine urbain
2.7 Etudes du Network Slicing
2.7.1 Performances du Network Slicing dans le domaine urbain
2.8 Conclusion
ETUDE PRATIQUE
CHAPITRE 3 : Etudes de phénomènes pour la gestion du trafic urbain
3.1 Introduction
3.2 Etudes de performances de phénomènes routiers envisageables
3.2.1 Détection d’embouteillage
3.2.2 Détection d’une voiture d’urgence
3.2.4 Comportement inapproprié des voitures
3.3 ETUDE CONCEPTUELLLE
3.3.1 Description de l’architecture proposée
3.3.2 Etude du voisinage des voitures
3.3.3 Description du scénario de détection obstacle
3.3.4 Transmission du message sur le réseau 5G
3.3.5 Caractéristiques du réseau dans le scénario
3.3.5 Caractéristiques du réseau dans le scénario
3.3.6 Qu’en est-il de la 5g au niveau mondiale
3.4 Conclusion
CONCLUSION GENERALE
BIBLIOGRAPHIE
WEBOGRAPHIE
