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Stratégies d’allocation des ressources radio dans les réseau

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by

Ghlissi Fethi

on 31 August 2015

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Transcript of Stratégies d’allocation des ressources radio dans les réseau

Stratégies d’allocation des ressources radio dans les réseaux mobiles 4G


Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche
Scientifique
   *** * ***
Université de Gabès
*** * ***
Ecole National d’ingénieurs de Gabès

Projet Fin D'études
Stratégies d'allocation des ressources radio
dans les réseaux mobiles 4G
Soutenu le 08 Septembre 2015
Realisé par :
Ghlissi Fethi
Encadré par :
Mr Dadi Mohamed Béchir
Président de jury :
Membre :
2014-2015
Problématique et objectif
Objectifs
problèmes
Meilleur Qualité de service
Partage équitables des ressources radio
Réponse à tous les besoins d'allocation
Méthodes d'accès parfaite
Meilleur Qualité de service
Partage équitable des ressources radio
Accroître le débit du système
LTE et l'ordonnancement
Évolution des réseaux cellulaires
1G
2G
3G
4G
5G
Transmissions analogiques des communications vocales
Exemple d'un réseau de 1G est l'AMPS , 1976 en USA
Passage de l'analogique au numérique
Acheminement non seulement de la voix mais aussi cdes données
CDMA, TDMA et FDMA
Débit de transmission plus élevés (171.2 Kbps)
WCDMA
La bande passante est 5 Mhz avec un débit parole peut attendre 2 Mbps
OFDMA et SC-FDMA
MIMO
Débit dans le sens descendant atteint 100 Mbps et 50 Mbps dans l'autre sens
Diversité dans la bande fréquences
Évolution ou révoltions ???
débit plus élevés ???
Architectures ???
Réseau d'accès
UE
EnodeB
Serving Gateway
Rx IP
Rx IP
PDN Gateway
SAE
MME
PCRF
IMS
Plan Usager
Plan de contrôle
Architecture de réseau EPS
HSS
Les caractéristiques de réseau LTE-4G
Flexibilité dans l'usage de la bande de la bande (en Mhz)
1.25
2.5
5
10
15
20
Débit sur l'interface radio
100 Mbit/s en DL
50 Mbit/s en UP
Délai pour la transmission de données < 5 ms
Méthode d'accès
OFDMA en DL
SC-FDMA en UP
Technique de diversité
MIMO
On va s'intéresser dans notre projet sur l'allocation des ressources radio dans le sens
Downlink
principalement l'
OFDMA

Comment faire le meilleur partage des éléments ressources ?
Comment assurer la meilleur QoS et répondre aux besoins d'allocation ?
Pour répondre à toutes ces questions un élément clé appelant l'ordonnanceur se trouvant sur la station de base et qui intègre différentes stratégies(algorithmes ou méthodes) d'allocation des ressources
Ordonnanceur
Les principales fonctions de l'ordonnanceur sont :
Acheminer le maximum d'information vers la destination
Assurer l'équité entre les différents utilisateurs
Assurer la différenciation de service
Garantir la meilleur qualité de service possible
Meilleur partage des ressources
Gain en temps et en fréquences
Atteindre la qualité de service souhaitable
Éviter toutes les contraintes d'allocation
Les classes et les critères d'ordonnancement
Les classes d'ordonnancement
classe classique (Unware class channel)
classe opportuniste (Aware class channel)
FIFO (First In First Out)
RA (Random Access)
RR (Round Robin)
FQ (Fair Quening)
WFQ (Weighted Fair Quening)
MaxSNR (Maximum Signal-to-Noise Ratio
PF (Proportional Fair)
EXPPF (Exponential Proportional Fair)
M-LWDF (Modified Largest Weighted Delay First)
1ère Classe
Round Robin
2émme Classe
Proportional Fair
MaxSNR
Le principe du Proportional Fair est d’allouer un intervalle de temps de la sous-porteuse
à l’utilisateur qui a les conditions de transmission les plus favorables par rapport à sa moyenne avec :


W_ij=r_ij/Rl


La valeur de r_ij est calculée par le module AMC en considérant la valeur du CQI sur le sous-canal j envoyé par l’UE à qui est destiné le flux i.
r_ij
: le débit instantané disponible pour le flux i
Rl
: le débit moyen (calculé à l’instant k-1) du flux i

Avec le MaxSNR, la priorité est donnée à l’utilisateur actif qui a le plus grand rapport signal sur bruit
SNR=Ps/Pb
Simple à implémenter

Niveau faible d'équité

Round Robin alloue les unités de ressource sans prendre en considération la position, la capacité et les besoins de chaque utilisateur
Ne garantir pas un certain niveau de QoS

Avantages
Inconvénients
Avantages
Inconvénients
Maximiser le débit total du réseau

Garantir une équité entre les flux

Pas de différenciation entre les services

Equitabilité non parfaite

Avantages
Inconvénients
Allouer la ressource radio à l’utilisateur qui a la meilleure efficacité spectrale
Le plus efficace du point de vue maximisation du débit

Incapable d’assurer une quelconque différentiation de service

Le moins équitable

Il ne tient pas compte des besoins des utilisateurs lors de l’attribution des priorités
Les critères d'ordonnancement
Métrique
Débit
Équité
Différenciation de service
Qualité de service
Allocation des ressources radio
L’équité est l’une de facteur important dans l’ordonnancement, tous les utilisateurs souhaitent d’accéder équitablement sur les ressources quelque soit leurs position ou leurs conditions sur le canal et de garantir un bon niveau d’équité reste probablement non impossible avec quelque algorithmes et non avec tous.
Être équitable consiste à assurer à tous les flux un même degré de qualité de service et en particulier un même pourcentage de paquets à différentes charges de trafic en portant une attention particulière sur la différence de traitement entre les mobiles localisés à une distance différente du point d’accès.

Le débit est le deuxième facteur qu’on va étudier, il est très important car tous cherchent de communiquer avec le plus haut débit possible .De garantir un bon niveau de débit est reste à conditions des plusieurs facteurs comme les conditions du canal, la charge sur le système, vitesse de mobile, etc. Le débit permet d’optimiser les performances du système.
On va simuler selon différents scénarios avec trois méthodes différentes l’évaluation de débit au cours de temps.

Le modèle de simulation se base sur la technique OFDM dans un système multiutilisateur.
on simule sept utilisateurs différent : A (rose) , B (noir), C (tricoises), D (rouge), E (bleu), F (vert), G (jaune).
On suppose que les utilisateurs ont les mêmes données à transmettre.


Chaque sous-porteuse est attribuée à chaque utilisateur en fonction de trois algorithmes différents, RR, MaxSNR et PF.
Modèle et scénarios de simulation
Dans les simulations, on considère un système OFDM opérant sur un support de fréquence de 2,4 GHz.
On suppose que les utilisateurs ont les mêmes données à transmettre.
Étude d'équité
Résultats et interprétation de simulation
Conclusion
Étude de débit
Résultats et interprétation de simulation
Conclusion
Conclusion et perspective
Conclusion
Perspectives
Partage non équitables des ressources
Le débit globale de système est faible
Solution non répondue à tous les besoins d'allocation
Mauvaise Qualité de Service
Scénario 1
Scénario 2
Scénario 3
Scénario 4
En conclusion, plus que le nombre des utilisateurs
(la charge) augmente plus que les nombres des ressources radio augmentes plus que le comportement d’équité pour l’algorithme PF et MaxSNR devient plus performent.
Alors que pour RR on remarque le même comportement d’équité pour tous les scénarios et pour toutes les conditions car tout simplement cet algorithme ne prendre pas aucune considération.
Cela indique que les algorithmes opportunistes sont plus efficace et plus performent que les algorithmes classique en terme d’équité.

Scénario 1
Scénario 2
Scénario 3
Scénario 4
Plus que la charge augmente on remarque que le débit des deux algorithmes opportunistes augmente, ils maximisent bien le débit du système.
Alors qu’avec l’algorithme classique RR on ne remarque pas une maximisation de débit, le débit c’est presque le même pour tous les scénarios.
On conclu que les algorithmes opportunistes donne une meilleur importance au débit, meilleur comportement et meilleur performance. Par contre les algorithmes classiques indépendantes de canal n’a aucune relation avec le débit de système donc sont le plus mauvaise lorsqu’on parle de débit.

Les résultats ont montré que les ordonnanceurs peuvent être classés dans un ordre croissant de performance
Le moins performant est le Round Robin. Les résultats ont clairement démontré que cet ordonnanceur n’est pas réellement équitable. Il est de plus incapable de maximiser le débit du réseau et offre des débits bien inférieurs à ceux procurés par les ordonnanceurs opportunistes.
Le MaxSNR et le PF viennent ensuite. Ces deux ordonnanceurs opportunistes bien connus tiennent compte des états des liens et parviennent à augmenter significativement le débit global du système.
Avoir des nouveaux algorithmes plus performant et plus efficace
Atteindre notamment le haut débit avec la forte mobilité tout en respectant la qualité de service exigé pour le trafic temps réel
Nous pouvons aussi étudier et évaluer un environnement multi-cellule et voir l’impact du Handover.
Merci
pour
votre
Attention
Plan
LTE et l'ordonnancement
Les classes et les critères d'ordonnancement
Allocation des ressources radio
Modèle et scénarios de simulation
Étude de d'équité
Étude de débit
Conclusion et perspectives
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Choix de l'outil de simulation
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