Gestion de la QoS et évaluation des performances des réseaux WiMAX dans les environnements fixes et à forte mobilité
Institution:
Paris,Télécom ParisTechDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
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.
Abstract FR:
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.