La QoS dans les réseaux Wifi et WiMAX

GENERALITES SUR LES TECHNOLOGIES RESEAUX SANS FIL

Les réseaux sans fil ont été introduits dans le but de se substituer aux réseaux filaires à l’intérieur des bâtiments et de fournir un accès radio du type Ethernet en offrant des gammes de service avec des débits inférieurs, mais avec l’avantage d’une mobilité supplémentaire même si elle est faible par rapport à celle de réseaux cellulaires mobiles. Cet objectif initial a été étendu à un accès sans fil large bande et une connectivité aux réseaux IP mais a également donné naissance à d’autres types de réseaux sans fil qu’on peut désigner sous l’acronyme WxAN, qui se distinguent par la nature des services offerts et donc des débits, des bandes de fréquence et qui sont conçus pour être adaptés au mieux à leur environnement. Un réseau sans fil est un réseau dans lequel au moins deux terminaux sont capables de communiquer entre eux grâce à des signaux radioélectriques. Les réseaux sans fil ne sont pas tout récents, mais avec le développement de l’informatique et des systèmes d’information, la technologie est venue répondre au besoin primaire de l’homme : la mobilité et la facilité d’utilisation de déploiement et d’extension. Ces réseaux dits sans fil sont de plusieurs sortes : WiFi, Bluetooth, BLR, UMTS… Dans ce chapitre nous allons introduire quelques notions générales sur les réseaux sans fil en commençant par un petit historique suivi par un aperçu sur l’architecture et la classification des réseaux sans fil. La dernière partie du chapitre parlera des tendances actuelles en matière de gestion de qualité de service et l’évolution des réseaux sans fil, ceci nous amènera ainsi à justifier la motivation de cette thèse.

LES ORIGINES

Une meilleure étude des réseaux nouvelle génération NGN sans fil tel que le Wifi ou le WiMAX devrait passer par l’exploration et la compréhension de l’histoire de ces derniers. Ceci remonte aussi loin que 1885 avec les travaux de Heinrich Hertz a qui, les premières transmissions radio sont attribuées. Le travail d’Hertz a réveillé beaucoup d’intérêt scientifique et l’émergence du sens des affaires des scientifiques a déplacé ces découvertes vers le domaine commercial. Un certain scientifique italien Guglielmo Marconi est considéré comme le père des systèmes de radio mobiles d’aujourd’hui puisqu’il a pu réaliser des transmissions de quelques kilomètres entre un émetteur et un récepteur. Marconi se voit accepter le soutien et le sponsoring du bureau de poste du Royaume-Uni pour appliquer son travail dans la marine marchande. La Première guerre mondiale a été un facteur déclenchant pour démontrer la valeur de la radio mobile dans des manoeuvres militaires en ce qui concerne la taille des stations radios. Après la guerre, le développement de la technologie radio était centré principalement autour de la diffusion audio (chaines radios). L’augmentation rapide du nombre de station radio aux USA a abouti à une commercialisation massive des récepteurs radios. Ceci a également généré des efforts pour la coordination de l’utilisation du spectre radio. La première conférence internationale pour la gestion du spectre radio a eu lieu à Washington en 1927. C’est le début de ce qu’on appelle « Standardisation ».

D’autres applications ont été expérimentées comme la Radio Mobile Privée (RMP) où en 1921, la police de Detroit l’a utilisé dans la transmission unidirectionnelle de la voix de la centrale vers les voitures. La seconde guerre mondiale a conduit à la fabrication en série d’équipements de radio mobile pour équiper le nombre croissant d’avions et des bateaux militaires. Après la guerre, les constructeurs ont commencé à viser le marché du RMP où des téléphones mobiles ont été installés dans des taxis à partir de 1950. Par la suite, le développement du transistor a radicalement réduit la taille et la consommation électrique des systèmes radio. Ainsi en 1965, le premier téléphone mobile en format de poche a été produit. A ce moment, le déploiement du RMP a commencé à dépendre plus de la manière d’attribution des licences et des politiques régulatrices des gouvernements au lieu de dépendre de l’équipement et de l’accueil du marché. Il faut noter qu’il y a une mince ligne de démarcation entre le RMP et ce que l’on connaît aujourd’hui comme la radio mobile (typiquement système radio cellulaire).

Le premier service de téléphone mobile a été présenté par AT&T (American Télécommunication and Telegraphy) dans 25 villes américaines en 1946 et appelé le Service Téléphonique Mobile (STM). Ce n’était pas un système cellulaire parce que des cellules singulières sont utilisées uniquement. En Suède, le premier système de radio mobile européen a été introduit en 1955 par Televerket alors qu’en Angleterre le premier système commercial appelé système-1 a été introduit à Londres en 1965. La variante suivante, système-3, a réduit la largeur de bande du canal vocal de 100 kHz à 25 kHz en augmentant ainsi la capacité. Une grande partie des travaux sur les systèmes cellulaires est originaire des États Unis. Le concept cellulaire a été d’abord développé par Bell Labs en 1948 et sa société mère, AT&T. En 1977, ceci a conduit vers l’affectation de la bande 800 MHz.

HISTORIQUE RECENT

Autour de 1998, les monopoles de télécommunication sont arrivés à leur fin dans beaucoup de pays Européens, ainsi les prix ont baissé significativement dès les premières semaines et mois de l’entré en vigueur du nouveau règlement. Pendant ce temps, La technologie modem de ligne fixe avec des vitesses de 30-56 kbit/s s’était développée et a été lentement adoptés par les étudiants et par d’autres utilisateurs d’ordinateur pour l’Accès à Internet. La communication à base de texte a aussi commencé à se développer ainsi que l’apparition des navigateurs Internet qui permettait l’affichage des pages Web à contenance graphique. Tandis que les communications vocales sur des réseaux mobiles sont devenues rapidement un succès, l’accès mobile à Internet était toujours à ses débuts. À l’époque, les réseaux GSM permettait des débits de 9.6 à 14.4 kbit/s sur des connexions à commutation de circuit et peu de personnes se sont servies de données mobiles, cependant, principalement à cause des prix très élevés et du manque d’applications et des dispositifs. Néanmoins, la fin de la décennie a vu les premières applications de données mobiles comme des navigateurs Internet et le courrier électronique mobile sur des dispositifs comme des Assistants Numériques Personnels (PDAs), qui pouvait communiquer avec des téléphones mobiles via un port infrarouge.

Une des percées majeures durant la période 2000 et 2005 était la hausse d’Accès à Internet via des Lignes d’Abonné Numériques (DSL) qui pouvait atteindre des vitesses de 1 MBIT/S et même plus. Comparé avec les 56 kbit/s via des connexions du modem analogiques, les temps de téléchargement pour les pages Web avec un contenu graphique et des grands fichiers se sont améliorés significativement. À la fin de cette période, la majorité des gens dans beaucoup de pays avait accès à l’Internet haut débit qui leur a permis de voir de nouvelles manières de communication comme les Blogs et les Wikis. Soudainement, les utilisateurs n’étaient plus seulement des consommateurs de contenu, mais pouvaient aussi être des créateurs pour un auditoire mondial. C’est le Web 2.0. Dans le monde de la téléphonie de ligne fixe, les prix des appels nationaux et internationaux ont continué à baisser. Vers la fin de cette période, Il y a eu la découverte de l’utilisation de la téléphonie Internet pour effectuer des appels téléphoniques sur Internet via les lignes DSL. Des programmes propriétaires comme Skype ont soudainement permis aux utilisateurs d’appeler n’importe quel abonné Skype dans le monde. De plus, beaucoup de start-ups ont commencé à offrir des convertisseurs téléphoniques analogique-Internet qui utilisent le protocole standardisé SIP (Session Initiation Protocol) pour transporter de la voix téléphoniques sur Internet.

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Table des matières

Liste des figures
Liste des tableaux
I Généralités sur les technologies réseaux sans fil
I.1 Introduction
I.2 Historique
I.2.1 Les Origines[1]
I.2.2 Historique Récent[2]
I.3 Architecture des réseaux sans fil
I.4 Classification des réseaux sans fil
I.5 Les Tendances actuelles et leur évolution
I.5.1 Développement Récent[4]
I.5.2 Evolution
I.6 Conclusion
II La QoS dans les réseaux Wifi et WiMAX
II.1 Introduction
II.2 Généralités sur le réseau Wifi [5]
II.2.1 Normalisation
II.2.2 Architecture
II.2.3 La gestion de QoS dans le WiFi
II.2.4 Les Modèles de gestion de la QoS basés DCF
II.2.5 Modèle de gestion de la QoS basée EDCA
II.2.6 Conclusion
II.3 Généralités sur le réseau WiMAX
II.3.1 Normalisation et le standard IEEE802.16
II.3.2 La structure WiMAX
II.3.3 La gestion de la QoS dans le réseau WiMAX
II.4 Conclusion
III Extension de la QoS Wifi au WiMAX
III.1 INTRODUCTION
III.2 Généralité sur la convergence Wifi-WiMAX
III.3 Notre proposition
III.4 Choix du simulateur
III.5 Simulation NS-3
III.5.1 Implémentation du Wifi dans NS-3:
III.5.2 Implémentation du WiMAX dans NS-3:
III.5.3 Les détails de l’implémentation de notre proposition dans NS-3
III.6 Résultats et Discussion
III.7 Conclusion
Conclusion et Perspectives
Bibliographie