Ecole Polytechnique Prive (Agrment N02-2009) Boulevard Khalifa Karoui Sahloul 4054 Sousse
Tl. : (00216) 73 277 877 / (00216) 50 995 885 Fax : (00216) 73 243 685 www.polytecsousse.tn
Rapport de Projet de Fin dEtudes
Thme :
Allocation des Ressources Radio dans les
rseaux 4G-LTE
Ralis par :
Mr. Mohamed Amine GRAMI
Encadrant:
Mr. Nabil TABBANE : Matre de Confrence (SupCom)
Mr. Kais AMEUR : Chef Service Optim Radio (Tunisie Tlcom)
Travail propos et ralis en collaboration avec :
Tunisie Tlcom
Anne Universitaire : 2011/2012
i
DEDICACES
Je ddie, ce mmoire de mon projet de fin dtude
A lme de ma chre tante Nejiba Je prie le bon Dieu pour que son me repose en paix.
A mes chers parents Abderrazek et Nabiha
Aucun hommage ne pourrait tre la hauteur de l'amour Et de l'affection dont ils ne cessent de me combler.
Qu'ils trouvent dans ce travail Un Tmoignage de mon profond amour et ternelle reconnaissance.
Que Dieu leur procure bonne sant et longue vie.
A mes surs Rawdha, Noura et Ines Pour tout lamour et laffectation que je leur porte. Je leur souhaite un
grand avenir
A mes oncles, mes tantes A mes trs chers cousins
A mes trs chres cousines Pour tout le soutien moral qui me lapportent
A tous les membres de ma grande famille.
A tous ceux qui mont aid afin de raliser ce travail,
Votre cher Mohamed Amine
ii
REMERCIEMENTS
Cest un devoir bien agrable que de venir rendre hommage, au terme de ce
travail, ceux sans lesquels il naurait pas pu tre ralis.
Il mest agrable dexprimer mes vifs et sincres remerciements Mr. Nabil TABBANE, Maitre de confrence lcole suprieure de
communication de Tunis pour ses qualits humaines, pour son encadrement, sa disponibilit et ses conseils fructueux quil ma prodigus le long de mon projet ;
je le remercie du fond du cur.
Mes vifs remerciements sadressent galement Mr. Kais Ameur Ingnieur
Tunisie tlcom pour son encadrement, sa disponibilit et son aide.
Finalement, je remercie les membres de jury :
Mr. Mr. Mr.
qui me feront lhonneur dvaluer mon travail.
iii
AVANT PROPOS
Ce prsent rapport a t labor dans le cadre de la prparation
du diplme National dingnieur en Tlcommunications et Rseaux
au sein de lEcole Polytechnique de Sousse et en collaboration avec
Tunisie Tlcom.
Ce projet consiste amliorer lallocation des ressources radio
pour les rseaux 4G-LTE.
iv
Rsum
Les rseaux mobiles et sans fil ont connu un essor sans prcdent ces dernires annes.
Ainsi, avec les avances ralises au niveau des couches MAC et physique, une nouvelle
technologie appel LTE class 4G a vu le jour.
Les rseaux radio cellulaires LTE-4G ont opt pour laccs en mode paquets et en utilisant
lOFDMA comme technique daccs multiples en sens descendant - Down Link. La gestion
des ressources a t largement traite dans la littrature ou plusieurs techniques bases sur une
optimisation heuristique ont t proposes. Les ressources sont alloues en fonction de
linformation de ltat du canal radio liant lmetteur et le rcepteur.
Lutilisation optimale de la puissance et de la bande frquentielle permet de donner
laccs un grand nombre dutilisateurs et de rduire linterfrence chez les autres rcepteurs.
La politique dordonnancement pour la gestion de ressource radio nest pas encore standardis
pour la technologie LTE. Le choix est pris par loprateur et dpend de plusieurs facteurs.
Dans notre projet, nous nous sommes intresss aux algorithmes dordonnancement. Nous
avons compar les performances de trois principaux algorithmes : PF, MLWDF et EXPPF et
nous avons mis en exergue lordonnanceur le plus adquat pour chaque situation.
Mots-cls: LTE, Couche MAC, Algorithmes dallocation de ressources, Optimisation
de Schedulers, Techniques daccs OFDMA
v
Sommaire
Introduction .............................................................................................................................. 1
Chapitre 1 : Prsentation gnrale ......................................................................................... 3
Introduction ............................................................................................................................ 3
1.1. Evolution des systmes cellulaires : .............................................................................. 3
1.2. Croissance de nombre dabonns mobiles : ................................................................... 5
1.3. Evolution des services : .................................................................................................. 6
1.4. LTE (Long Term Evolution) : ........................................................................................ 7
1.5. Le rseau EPS (Evolved Packet System) ....................................................................... 8
1.6. Laccs LTE .................................................................................................................... 9
1.6.1. Architecture ............................................................................................................... 9
1.6.2. Caractristiques ....................................................................................................... 10
1.6.3. Mthode daccs ..................................................................................................... 12
1.7. OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Acces) ......................................... 12
1.7.1. Services exigeants et canal radio contraignant : ..................................................... 12
1.7.2. Principe de lOFDMA : .......................................................................................... 13
1.7.3. OFDMA dans le Systme LTE ............................................................................... 14
1.7.4. Ordonnancement en OFDMA ................................................................................. 15
1.8. Advanced LTE : ............................................................................................................. 16
1.9. Importance de lordonnancement .................................................................................. 16
Conclusion ............................................................................................................................ 17
Chapitre 2 : Les algorithmes dordonnancement ................................................................ 18
Introduction .......................................................................................................................... 18
2.1. Algorithmes classiques .................................................................................................. 19
2.1.1. Round Robin (RR) .................................................................................................. 19
2.1.2. Allocation alatoire ................................................................................................. 20
2.1.3. Bilan et discussion ................................................................................................. 20
2.2. Algorithmes quitables .................................................................................................. 21
2.2.1. Fair Queuing (FQ) : ................................................................................................ 21
2.2.2. Max-Min Fair (MMF) ............................................................................................. 21
2.2.3. Le Weighted Fair Queuing (WFQ) ......................................................................... 22
2.2.4. Bilan et discussion .................................................................................................. 22
2.3. Algorithmes opportunistes ............................................................................................. 23
vi
2.3.1 Maximum Signal-to-Noise Ratio (MaxSNR) : ........................................................ 23
2.3.2. Proportional Fair (PF) ............................................................................................. 25
2.3.3. Modied Largest Weighted Delay First (M-LWDF) .............................................. 27
2.3.4. Exponentiel Proportional Fair (EXPPF) ................................................................. 27
2.3.5. Bilan et discussion : ................................................................................................ 27
Conclusion ............................................................................................................................ 28
Chapitre3 : Analyse et Evaluation des performances ......................................................... 30
Introduction .......................................................................................................................... 30
3.1. Choix de l'outil: ............................................................................................................. 30
3.1.1. Network simulation : NS (version2 ou 3) ............................................................... 30
3.1.2. OPNET (Optimized Network Engineering Tools) ................................................. 30
3.1.3. OMNET + + ............................................................................................................ 31
3.1.4. Matlab ..................................................................................................................... 31
3.1.5. LTE-Sim ................................................................................................................. 31
3.2. Evaluation des performances. ....................................................................................... 31
3.2.1. Modle systme ...................................................................................................... 31
3.2.2. Critres de performance .......................................................................................... 34
3.2.3. Scenarios de simulation .......................................................................................... 35
Conclusion ............................................................................................................................ 47
Conclusion gnrale ............................................................................................................... 49
vii
LISTE DES FIGURES
Figure1.1 : Evolution des systmes cellulaires.
Figure 1.2 : Architecture du rseau EPS..
Figure1.3 : Architecture de lE-UTRAN..
Figure 1.4 : Coexistence et Interfonctionnement 3G 4G
Figure 1.5 : Rpartition des sous-porteuses dans lOFDMA..
Figure 1.6 : Les symboles OFDM ..
Figure 1.7 : Rpartition des ressources entre les utilisateurs en OFDMA.
Figure 1.8 : LOrganisation des Ressource Bloc dans LTE
Figure 1.9 : Principe dordonnancement des paquets.
Figure 2.1: Maximisation du dbit via lallocation MaxSNR..
Figure 2.2 : Problme diniquit due au positionnement gographique des utilisateurs..
Figure 3.1: Cellule multi utilisateur..
Figure 3.2 : Modle de mobilit alatoire.
Figure 3.3 : Gnration de flot de donns.
Figure 3.4 : Evolution de taux des paquets perdus en fonction de nombre dutilisateurs.
Figure 3.5 : Evolution de dlai de bout en bout en fonction de nombre dutilisateurs
Figure 3.6 : Evolution de taux des paquets perdus en fonction de nombre dutilisateurs.
Figure 3.7 : Evolution de taux des paquets perdus en fonction de nombre dutilisateurs
Figure 3.8 : Evolution de taux des paquets perdus en fonction de nombre dutilisateurs..
Figure 3.9 : Evolution du dbit utile en fonction de nombre dutilisateurs
Figure 3.10 : Evolution du dlai de bout en bout en fonction du nombre dutilisateurs..
Figure 3.11 : Evolution du dlai de bout en bout en fonction du nombre dutilisateurs..
Figure 3.12 : Evolution de taux des paquets perdus en fonction de nombre dutilisateurs
Figure 3.13 : Evolution de taux des paquets perdus en fonction de nombre dutilisateurs
Figure 3.14 : Evolution de taux des paquets perdus en fonction de nombre dutilisateurs...
Figure 3.15 : Evolution du dbit utile en fonction de nombre dutilisateurs
Figure 3.16 : Evolution du dlai de bout en bout en fonction du nombre dutilisateurs..
Figure 3.17 : Evolution du dlai de bout en bout en fonction du nombre dutilisateurs..
Figure 3.18 : Evolution du taux des paquets perdus en fonction de la vitesse.
Figure 3.19 : Evolution du dbit en fonction de la vitesse..
Figure 3.20 : Evolution du dlai de bout en bout en fonction de la vitesse..
5
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47
47
viii
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 2.1: Classification qualificative des ordonnanceurs
Tableau 3.1 : paramtres de simulation
28
34
ix
GLOSSAIRE
3GPP 3rd Generation Partnership Project
AMPS Advanced Mobile Phone System
BER Bit Error Ratio
CDMA Code Division Multiple Acces
DVB-T Digital Video Broadcasting Terrestrial
DAB Digital Audio Broadcasting
EPS Evolved Packet System
EXPPF Exponentional Proportional Fair
FQ Fair Queuing
GPRS General Packet Radio Service
GSM Global System for Mobile Communications
HARQ Hybrid Automatic Repeat ReQuest
HSDPA High Speed Downlink Packet Access
HSUPA High Speed Uplink Packet Access
IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers
IP Internet Protocol
IMT International Mobile Telecommunications
LTE Long Term Evolution
MAC Medium Access Control
MIMO Multiple-Input Multiple-Output
MMF Max-Min Fair
MLWDF Modied Largest Weighted Delay First
MCS Modulation and Coding Scheme
OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
PF Proportional Fair
QAM Quadrature Amplitude Modulation
QPSK Quaternary Phase Shift Keing
RA Random Allocation
RB Ressource Bloc
RR Round Robin
x
RNC Radio Network Controler
SNR Signal to Noise Ratio
SAE System Architecture Evolution
SC-FDMA Single Carrier - Frequency Division Multiple Access
UE User Equipement
UR Unit de Ressource
VoIP Voice Over IP
WIMAX Worldwide Interoperability for Microwave Access
WFQ Weighted Fair Queuing
Introduction
1
Introduction
Avec lvolution rapide des technologies rseaux et de tlcoms radios mobiles, les
chercheurs sont actuellement en train de prparer larrive dune nouvelle gnration baptise
4G. Le rseau de 4me
gnration qui est encore lobjet de travaux de recherche vise
amliorer lefficacit spectrale et augmenter la capacit du systme en terme de nombre
dabonns. Il tend offrir des dbits levs et supporter la mobilit grande vitesse. Il vise
aussi permettre et faciliter linterconnexion et linteroprabilit entre diffrentes
technologies existantes en rendant transparent lutilisateur le passage entre les
rseaux. Enfin, il vise viter linterruption des services durant le transfert intercellulaire, et
basculer lutilisation vers le tout IP.
Diffrente technologies de tlphonie mobile sont prsents pour la validation 4G, nous
citons principalement le WIMAX Mobile, DVB-S/RCS et la LTE (Long Term Evolution).
Des efforts ont notamment t dploys dans la perspective de grer au mieux la qualit de
service et galement pour diffrencier les services temps rel et best effort. Il sagit doffrir un
service ainsi quun contenu soumis des contraintes de disponibilit de ressources radio et de
charge du rseau, tout en conservant la smantique et en offrant un rendu conforme aux
attentes des utilisateurs. De nouveaux mcanismes simposent alors pour diffrencier les
services et pour fournir la qualit de service exige. Parmi ces mcanismes, on compte les
contrles dadmission, les protocoles de rservation de ressources et les politiques
dordonnancement des paquets. La difficult pour les rseaux de nouvelle gnration est de
maintenir les hauts dbits et la qualit de service sur les liens radio (montant et descendant)
qui sont peu fiables pour les transmissions. Dans ce contexte, nous nous sommes intresss
aux problmatiques de lallocation des ressources radio et son impact sur la QoS au sein dune
technologie candidate la 4G (LTE).
Pour cela, nous avons compar la performance de principaux politiques
dordonnancement de niveau 2. Nous avons pour cela configur diffrent scenario avec
diffrent algorithmes dordonnancement pour des situations de trafic varies.
Au travers de ces tudes, nous avons discut les meilleures techniques dordonnancement qui
offrent un niveau de QoS acceptable pour un trafic temps-rel dans le cadre des scnarios
envisags.
Introduction
2
Dans un premier chapitre, nous avons prsent la technologie LTE, la motivation, le besoin et
les principaux apports quoffre cette technologie considre comme la meilleure candidate
pour la 4 G. Nous allons aussi dtailler larchitecture et la technique daccs de cette
technologie.
Le deuxime chapitre est focalis sur ltude des diffrentes politiques dordonnancement
dploye dans les technologies de tlphonie mobile, plus particulirement les algorithmes
utilis par la technologie LTE.
Dans le troisime chapitre, nous avons trait plusieurs scenarios et nous avons test limpact
de chaque algorithme sur la QoS pour chaque type de trafic temps rel (VoIP et Vido) ou
best effort.
Enfin, nous dresserons une conclusion gnrale du manuscrit et proposerons des
perspectives ce travail.
Chapitre1 : Prsentation gnrale
3
Chapitre 1 : Prsentation gnrale
Introduction
De nos jours, la demande des services multimdia et l'accs linternet sans fils connaissent
un essor croissant. Le succs des rseaux de premires gnrations GSM/GPRS a montr
galement ses limitations pour faire face cette demande croissante d'change de donnes.
Offrir plus de service trs haut dbit aux usagers est un dfi permanent des acteurs de la
communication mobile. La 3G/4G a donc marqu lavnement haut dbit pour servir des
meilleures applications multimdia en mobilit.
Ainsi, les dploiements de la 3,5G (HSDPA, HSUPA) sont peine initis, que les organismes
de normalisation planchent dj sur la gnration suivante. Le 3GPP travaille sur le concept
du Long Term Evolution (LTE) afin d'offrir un systme de communication caractris par un
faible temps de latence, un dbit plus important et une meilleure qualit de service.
1.1. Evolution des systmes cellulaires :
L'essor des communications cellulaires mobiles a t spectaculaire, les 2 nouveaux marchs
du secteur des tlcommunications qui n'existaient pas encore il y a 20 ans, la Tlphonie
mobile et l'Internet, ont t instrumentaux dans la refonte et la croissance de l'industrie. Les
premiers systmes cellulaires analogiques sont ns la fin des annes 60 et au dbut des
annes 70. Les normes du cellulaire ont volu tant au niveau de la fonctionnalit qu'au
niveau de l'utilit. Deux facteurs doivent tre gards l'esprit. Premirement, les rseaux
cellulaires ont volu ce jour au titre d'un certain nombre de spcifications exclusives,
rgionales et mmes nationales. Il n'existe pas actuellement de norme mondiale unique.
Deuximement, le paysage cellulaire actuel comprend une combinaison de systmes.
La premire gnration de tlphonie cellulaire : 1G
Les systmes mobiles de premire gnration, qui font appel la transmission analogique des
communications vocales, ont t lancs au dbut des annes 80. Il s'agissait principalement
des standards suivants :
AMPS (Advanced Mobile Phone System), apparu en 1976 aux USA, constitue le premier
standard du rseau cellulaire.
TACS (Total Access Communication System) est la version europenne du modle AMPS.
Chapitre1 : Prsentation gnrale
4
La deuxime gnration de tlphonie cellulaire : 2G
La seconde gnration de rseaux mobiles (note 2G) a marqu une rupture avec la premire
gnration de tlphones cellulaires grce au passage de l'analogique au numrique. Les
techniques cellulaires numriques prsentent de nombreux avantages par rapport aux
techniques analogiques, le principal atout tant une capacit accrue grce une utilisation
plus efficace du spectre radiolectrique. Autre facteur positif, la transmission numrique
permet d'acheminer non seulement la voix mais aussi des donnes travers le spectre des
frquences radiolectriques, prenant en charge des applications telles que le service de mini
messagerie (SMS, Short Message Service), le courrier lectronique, etc. La tlphonie
numrique amliore galement la scurit des transmissions de la voix et des donnes.
Les principaux standards de tlphonie mobile 2G sont les suivants :
- CDMA (Code Division Multiple Access), utilisant une technique d'talement de
spectre permettant de diffuser un signal radio sur une grande gamme de frquences.
- TDMA (Time Division Multiple Access), utilisant une technique de dcoupage
temporel des canaux de communication, afin d'augmenter le volume de donnes
transmis simultanment.
- GSM (Global System for Mobile communication), a t le premier systme cellulaire
numrique commercialement exploit. Le GSM a t mis au point dans les annes 80
dans le but de promouvoir l'harmonisation rgionale des rseaux cellulaires, il a t le
systme le plus utilis en Europe la fin du 20e sicle.
La troisime gnration de tlphonie cellulaire : 3G
L'UIT (Union Internationale des Communications), dont l'un des rles est d'tablir des normes
mondiales dans le domaine des tlcommunications a commenc laborer des systmes de
troisime gnration (3G) en portant son attention sur la ncessit d'harmoniser, au plan
mondial, les normes relatives au spectre des frquences et aux interfaces radiolectriques.
L'UIT a pour objectif d'tablir une norme mondiale relative aux systmes 3G dans le cadre
d'une initiative appele IMT-2000 (International Mobile Tlcommunications for the year
2000). Les IMT-2000 prsentent trois caractristiques distinctives :
- Compatibilit mondiale, en d'autres termes une itinrance mondiale avec transfert
imperceptible, permettant aux utilisateurs de continuer lancer et recevoir des appels
avec le mme numro et le mme combin lorsqu'ils passent d'un pays l'autre.
- Dbits de transmission plus levs.
Chapitre1 : Prsentation gnrale
5
- Fourniture de services standard, par exemple via des rseaux fixes, mobiles ou
satellite, l'accs Internet devient plus rapide.
Laprs 3G!
La quatrime gnration de tlphonie mobile, qui permet des dbits beaucoup plus levs
qu'aujourd'hui, commence merger. Il existe deux principales technologies candidate la
validation 4G par lorganisation internationale 3GPP qui se charge de la normalisation des
systmes cellulaires des nouvelles gnrations :
IEEE 802.16e (WiMAX) volue galement vers la 4G il sagit de la norme 802.16m et la
LTE (Long Term Evolution). En thorie, ses dernires technologies doivent permettre des
dbits pouvant aller jusqu' 100 mgabits par seconde, soit pour les usagers des connexions
trois ou quatre fois plus rapides que ceux de la 3G ou 3G+.
Figure1.1 : Evolution des systmes cellulaires
1.2. Croissance de nombre dabonns mobiles :
Les abonns mobiles dans le monde dvelopp ont atteint le point de saturation avec au moins
un abonnement de tlphone portable par personne. Selon les dernires statistiques (fin
2011), le nombre d'abonnements mobiles a atteint les 6 milliards estime L'Union
Chapitre1 : Prsentation gnrale
6
internationale des tlcommunications (87 % de la population mondiale). Les abonnements
mobiles sont plus nombreux que les lignes fixes, en plus la pntration du mobile dans le
monde en dveloppement maintenant 79 %, lAfrique tant la rgion la plus basse dans le
monde entier 53%. Selon les estimations de lUIT(2012), il y a 1.2 milliards dabonnements
haut dbit mobile dans le monde (17 % de la population mondiale)
Les ventes de Smartphones ont montr une forte croissance dans le monde entier en 2011
491,4 millions d'units (31,8 %) de tous les combins livrs selon des statistiques faite par
Strategy Analytics et IDC (Fvrier 2012).
1.3. Evolution des services :
Grce au dbit et la qualit de service quoffre la nouvelle technologie de tlcommunication
mobile 3 G et post 3 G, les services ont connu une grande diversit et innovations continue et
elle vise tous les domaines pour rpondre aux besoins professionnels et personnels des
utilisateurs. Avec la communication de la voix qui reste toujours le service de base, la
communication mobile touche plusieurs autres services surtout avec le dveloppement
massif des applications pour les nouvelles gnrations des terminaux mobiles (smartphones et
pc tablette) qui permettent de bnficier dune diversit de services intressant pour les
utilisateurs et dune manire simple et efficace.
Le WEB Mobile : en janvier 2012, 8.49 % des sites web visits sont consult depuis
des terminaux mobiles (selon StatCounter).
Les services Multimdia : TV, Vido streaming,
Marketing et publicit : Courrier et messages SMS.
La sant : des applications mobiles permettent de suivre et contrler les soins
domicile et distance. (Electronic Health Record (EHR), Electronic Medical Record
(EMR)).
Tlmatique : Go localisation : les outils associs peuvent tre personnaliss aux
utilisateurs et permettent de bnficier de plusieurs service surtout pour le secteur de
transport (exemple : Fleet Management Gestion du parc routier avec GPS
embarqu.)
La Vido surveillance et la supervision : gestion du trafic, protection des biens et
contrle total sans fil instantan a distance. (exemple la ville de London)
Chapitre1 : Prsentation gnrale
7
Larchivage : la gestion des archives et la scurisation de donnes multimdia
personnelles comme le principe diCloud, ...etc.
Avec cette croissance de nombre dutilisateurs et le besoin de trs haut dbit avec une
qualit de service meilleure, la technologie ne cesse pas dvoluer et plusieurs oprateurs ont
migr vers la gnration 4G de rseaux mobile plus prcisment la technologie LTE qui
rpond leurs objectifs.
1.4. LTE (Long Term Evolution) :
La LTE (Long Term Evolution of 3G) est un projet men par l'organisme de standardisation
3GPP visant rdiger les normes techniques de la future quatrime gnration en tlphonie
mobile. Elle permet le transfert de donnes trs haut dbit, avec une porte plus importante,
un nombre dappels par cellule suprieur (zone dans laquelle un metteur de tlphonie
mobile peut entrer en relation avec des terminaux) et une latence plus faible.
En thorie, elle permet datteindre des dbits de lordre de 50 Mbit/s en lien ascendant et de
100 Mbit/s en lien descendant, partager entre les utilisateurs mobiles d'une mme cellule [5].
Pour les oprateurs, la LTE implique de modifier le cur du rseau et les metteurs radio. Il
faut galement dvelopper des terminaux mobiles adapts. En termes de vocabulaire, le futur
rseau sappelle EPS (Evolved Packet System). Il est constitu dun nouveau rseau daccs
appel LTE (Long Term Evolution) et dun nouveau rseau cur appel SAE (System
Architecture Evolution).
Chapitre1 : Prsentation gnrale
8
1.5. Rseau EPS (Evolved Packet System)
Figure 1.2 : Architecture du rseau EPS
LEPS (Evolved Packet System) reprsente lensemble du rseau savoir LTE et SAE. Il
possde une architecture plate et simplifie compare celle hirarchique 2G/3G puisque la
fonction de contrleur dantenne disparat. La seule entit prsente dans laccs est leNodeB
qui peut tre assimil un NodeB+RNC (pour la 3G).
Il sagit dune architecture uniquement paquet compare larchitecture 2G/3G qui prsente
les deux modes circuit et paquet. Larchitecture EPS permet une connectivit permanente
tout-IP compare des contextes temporaires ou permanents en 2G/3G dans le domaine
paquet. Son interface radio est totalement partage entre tous les usagers en mode actif
compare des ressources ddies et partages dans larchitecture 2G/3G. Les appels voix et
visiophonie requirent des ressources ddies en 3G.
Il permet des Handover vers les rseaux 2G/3G et CDMA/CDMA2000 afin dassurer des
communications sans coupure en environnement htrogne.
Les grandes fonctions assures par lEPS sont les:
Contrle daccs rseau : Elles permettent dauthentifier lusager lorsque ce dernier
sattache au rseau et demande des ressources pour tablir ses communications. Elles
Chapitre1 : Prsentation gnrale
9
permettent aussi de raliser la taxation de lusager en fonction de lusage des ressources et en
fonction des flux de service mis et reus. Elles permettent enfin de scuriser les flux de
signalisation et les flux mdia des usagers en les encryptant entre lUE et leNodeB.
La gestion de la mobilit : Elles permettent lUE de sattacher, de se dtacher et de
mettre jour sa localisation.
La gestion de session : Elles permettent dtablir des ressources par dfaut et des
ressources ddies afin que lUE dispose de connectivits IP pour ses communications.
Le routage et le transfert des paquets: elle assure lchange des paquets entre lUE et le
PDN GW dans les deux sens.
La gestion des ressources radio : Elle permet ltablissement et la libration de RAB
(Radio Access Bearer) entre lUE et le Serving GW chaque fois que lUE souhaite devenir
actif pour communiquer.
1.6. Accs LTE
1.6.1. Architecture
LeNodeB est responsable de la transmission et de la rception radio avec lUE.
Larchitecture E-UTRAN ne prsente que des eNodeB. Les fonctions supportes par le RNC
(architecture 3G) ont t rparties entre leNodeB et les entits du rseau cur MME/Serving
GW. LeNodeB dispose dune interface S1 avec le rseau cur. Linterface S1 consiste en
S1-C (S1-Contrle) entre leNodeB et le MME et S1-U (S1-Usager) entre leNodeB et le
Serving GW.
Une nouvelle interface X2 a t dfinie entre deux eNodeB adjacents. Son rle est de
minimiser la perte de paquets lors de la mobilit de lusager en mode ACTIF (Handover).
Lorsque lusager se dplace en mode ACTIF dun eNodeB un autre eNodeB, de nouvelles
ressources sont alloues sur le nouvel eNodeB pour lUE ; or le rseau continu transfrer les
paquets entrants vers lancien eNodeB tant que le nouvel eNodeB na pas inform le rseau
quil sagit de lui relayer les paquets entrants pour cet UE. Pendant ce temps lancien eNodeB
relaie les paquets entrants sur linterface X2 au nouvel eNodeB qui les remet lUE
Chapitre1 : Prsentation gnrale
10
Figure1.3 : Architecture de lE-UTRAN
1.6.2. Caractristiques
Dbit sur linterface radio :
L interface radio E-UTRAN doit pouvoir supporter un dbit maximum descendant instantan
(du rseau au terminal) de 100 Mbit/s en considrant une allocation de bande de frquence de
20 MHz pour le sens descendant et un dbit maximum montant instantan (du terminal au
rseau) de 50 Mbit/s en considrant aussi une allocation de bande de frquence de 20 MHz.
Les technologies utilises sont OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access)
pour le sens descendant (efficacit du spectre de 5 bit/s/Hz) et SC-FDMA (Single Carrier -
Frequency Division Multiple Access) pour le sens montant (efficacit du spectre de 2.5
bit/s/Hz. [5]
Utilisation flexible du spectre de frquence :
Avec la 3G il est ncessaire dallouer une bande de frquence de 5 MHz. Avec la LTE, il est
possible doprer avec une bande de taille diffrente avec les possibilits suivantes : 1.25, 2.5,
5, 10, 15 et 20MHz, pour les sens descendant et montant. Lintention est de permettre un
dploiement flexible en fonction des besoins des oprateurs et des services quils souhaitent
proposer.
Connexion permanente :
Le principe des accs haut dbit o la connectivit est permanente pour laccs Internet.
Mme si la connexion est permanente au niveau du rseau, il est ncessaire pour le terminal
de passer de ltat IDLE ltat ACTIF lorsquil sagira denvoyer ou recevoir du trafic. Ce
Chapitre1 : Prsentation gnrale
11
changement dtat sopre en moins de 100 ms. Le rseau pourra recevoir le trafic de tout
terminal rattach puisque ce dernier dispose dune adresse IP, mettre en mmoire ce trafic,
raliser lopration de paging afin de localiser le terminal et lui demander de rserver des
ressources afin de pouvoir lui relayer son trafic.
Dlai pour la transmission de donnes :
Moins de 5 ms entre lUE et lAccess Gateway, ceci dans une situation de non-charge o un
seul terminal est ACTIF sur linterface radio. La valeur moyenne du dlai devrait avoisiner les
25 ms en situation de charge moyenne de linterface radio. Ceci permet de supporter les
services temps rel IP nativement, comme la voix sur IP et le streaming sur IP.
Mobilit :
Assur des vitesses comprises entre 120 et 350 km/h. Le Handover pourra seffectuer (la
LTE ne permet que le hard Handover et non pas le soft Handover) dans des conditions o
lusager se dplace grande vitesse.
Couverture :
La couverture de la cellule est importante dans les zones urbaines et rurales : Comme la LTE
pourra oprer sur des bandes de frquences diverses et notamment basses comme celle des
700 MHz (dailleurs choisie par les oprateurs AT&T et Verizon Wireless), il sera possible de
considrer des cellules qui pourront couvrir un large diamtre).
Co-existence et Interfonctionnement avec la 3G :
Le Handover entre E-UTRAN (LTE) et UTRAN (3G) doit tre ralis en moins de 300 ms
pour les services temps-rel et 500 ms pour les services non temps-rel. Il est clair quau
dbut du dploiement de la LTE peu de zones seront couvertes. Il sagira pour loprateur de
sassurer que le Handover entre LTE et la 2G/3G est toujours possible. Le Handover pourra
aussi seffectuer entre LTE et les rseaux CDMA-2000. Les oprateurs CDMA volueront
aussi vers la LTE qui devient le vrai standard de communication mobile de 4me
gnration.
Chapitre1 : Prsentation gnrale
12
Figure 1.4 : Coexistence et Interfonctionnement 3G 4G
1.6.3. Mthode daccs
Laccs multiple pour la technologie LTE est diffrent de celui de WCDMA, en effet en lien
descendant, il est bas sur OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Acces) et dans
le sens montant, il est bas sur le SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple
Acces).
1.7. OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Acces)
L'OFDMA est une candidate prometteuse pour les rseaux d'accs large bande post
3G : IEEE 802.16 ou WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access), LTE
(Long Term Evolution)... Cette technique supporte un grand nombre d'utilisateurs aux
caractristiques variables (QoS, dbits).
1.7.1. Services exigeants et canal radio contraignant :
Les rseaux sans fils doivent s'adapter pour supporter des dbits toujours plus levs. Or
le canal de transmission radio, constitu de trajets multiples, est trs contraignant. Un dbit
lev en modulation mono-porteuse provoque une dure symbole faible. L'talement en
Chapitre1 : Prsentation gnrale
13
temps du canal provoque des problmes d'interfrences entre symboles. De plus, lorsque le
canal est slectif en frquence, le signal subit des attnuations qui varient avec la
frquence. Pour contourner ces difficults, les modulations multi-porteuses ont t introduites.
Il s'agit de techniques de multiplexage en frquence qui modulent le signal sur un grand
nombre de porteuses la fois. Ces techniques sont intressantes pour des transmissions haut
dbit sur un canal multi-trajet et slectif en frquence. Sur chaque sous porteuse, la
transmission est ainsi bas dbit. L'espace inter-frquence est infrieure la bande de
cohrence du canal.
1.7.2. Principe de lOFDMA :
L'OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) est une modulation multi
porteuse trs utilise, on peut citer les standards DAB (Digital Audio
Broadcasting), DVB-T (Digital Video Broadcasting Terrestrial) et les versions a puis la
version g dIEEE 802.11. L'OFDM autorise un fort recouvrement spectral entre sous
porteuses.
Le canal large bande est transform en un ensemble de N canaux bande troite avec une
orthogonalit entre canaux. Les donnes sont transmises en flux parallle.
Figure 1.5 : Rpartition des sous-porteuses dans lOFDMA
Pour une sous porteuse fixe, plus le nombre d'utilisateurs est lev, plus il y a de chances
de trouver un utilisateur qui ralise un gain lev. C'est la diversit multiutilisateur
qui permet d'utiliser efficacement toutes les frquences de la bande.
Chapitre1 : Prsentation gnrale
14
Ladaptation de lien (ou modulation adaptative) est utilis: on adapte le MCS
(Modulation and Coding Scheme) en fonction du gain du canal. Un algorithme est charg de
dterminer modulation adquate pour minimiser la puissance transmise sur une sous
porteuse.
Chaque sous-porteuse est module laide de niveaux variables de modulation QAM.
Chaque symbole OFDMA est une combinaison linaire des signaux instantans sur chacune
des sous porteuse dans le canal.
Le dbit utile est lev sur les bons canaux et le codage correcteur d'erreurs est
robuste sur les mauvais canaux. Ce mode ncessite la connaissance de l'tat du canal.
1.7.3. OFDMA dans le Systme LTE
Cette technique daccs multiple est utilise dans le sens descendant.
Le signal OFDM utilis en LTE comporte un maximum de 2048 sous porteuse prsentant un
espacement de 15 KHZ. Au sein du signal OFDM, il est possible de choisir entre trois types
de modulation QPSK (2bits/symbole), 16QAM (4bits/symbole ou 64QAM (6bits/symbole).
Figure 1.6 : Les symboles OFDM
Un prfixe cyclique est utilis comme intervalle de garde pour liminer linterfrence inter-
symboles. La largeur de spectre tant de 1.4 20 MHZ.
Chapitre1 : Prsentation gnrale
15
En OFDMA, les utilisateurs se voient attribuer un nombre prcis de sous poreuses pour un
intervalle de temps prdtermin appel PRBs (Physical Resource Bloc) dont leurs rpartition
est grer par une fonction de planification dans la station de base eNodeB.
Figure 1.7 : Rpartition des ressources entre les utilisateurs en OFDMA
Figure 1.8 : LOrganisation des Ressource Bloc dans LTE
1.7.4. Ordonnancement en OFDMA
En OFDMA, l'ordonnancement de niveau MAC (Medium Access Control) est
indissociable de la couche physique. Ces problmatiques sont souvent nonces sous
l'expression cross layer . Dsormais, en plus de l'tat du trafic (considr dans
les techniques classiques), la slection des utilisateurs doit tenir compte des conditions
radio pour garantir un bon throughput (bonne utilisation des ressources). Les dcisions
doivent cependant tenir compte de l'quit. Un utilisateur pourrait tre longtemps priv de
transmissions si l'on ne considrait que les conditions radio. De nouveaux
Chapitre1 : Prsentation gnrale
16
mcanismes sont prsents dans le deuxime chapitre pour assurer lefficacit et lquit
de faon conjointe.
1.8. Advanced LTE :
Ce nouveau standard est une volution du LTE retenu par la plupart des oprateurs pour la
4G. Il permettrait d'atteindre un dbit descendant maximal de 1 Gb/s en situation fixe, et de
100 Mb/s en mobilit.
Cette nouvelle norme sera capable de mieux distribuer la charge sur le rseau, et pourra
supporter plus d'utilisateurs sur une mme cellule
La LTE-Advanced utilisera :
Principe de transmission multi-antennes MIMO.
Agrgation du spectre
Etalement de la bande 40 -100 MHZ
1.9. Importance de lordonnancement
L'ordonnancement est l'un des plus importants mcanismes de gestion de ressources dans les
rseaux LTE, il permet de dterminer quel utilisateur il convient de transmettre dans un
intervalle de temps donn. C'est un lment dterminant dans la conception puisqu'il rpartit
l'allocation du canal entre les utilisateurs et ainsi, d'une manire gnrale, dtermine le
comportement global du systme. Un dbit optimal du systme peut tre obtenu en affectant
toutes les ressources radio l'utilisateur avec les meilleures conditions radio du canal,
nanmoins un Ordonnanceur, en pratique, devrait avoir plusieurs niveaux d'quit. Ainsi, en
choisissant diffrents algorithmes d'ordonnancement, les oprateurs peuvent adapter sur
mesure le comportement du systme leurs besoins. Alors, il n'est pas ncessaire de
standardiser les algorithmes utiliss, au lieu de cela, les Oprateurs peuvent choisir diffrents
critres. La prdiction de la qualit du canal, la capacit de la cellule, ainsi que des classes
diffrentes de priorits de trafic sont des exemples d'informations sur lesquels l'Ordonnanceur
pourrait baser ses dcisions.
Chapitre1 : Prsentation gnrale
17
Figure 1.9 : Principe dordonnancement des paquets
Conclusion
En conclusion, nous avons prsent les motivations pour le dploiement de la technologie
LTE ainsi que les grandes fonctionnalits technique caractrisant cette norme considrant
comme la principale technologie des systmes post 3G. En effet la bonne exploitation des
ressources radio augmente considrablement la capacit du rseau et lui permet doffrir des
dbits norme pouvant atteindre en thorie le 1 Gbit/s. la gestion des ressources radio dpend
de plusieurs mcanisme dont la politique dordonnancement des paquets est la plus
importante. On prsente dans le chapitre suivant un tat dart sur les techniques
dordonnancement dans les rseaux radio-mobiles notamment le systme LTE.
Chapitre2 : Les algorithmes dordonnancement
18
Chapitre 2 : Les algorithmes dordonnancement
Introduction
La gestion dynamique des ressources radio permet une exploitation optimale des possibilits
de transmission offerte par lOFDM. La bande de frquence est divise en plusieurs sous
porteuses, chaque intervalle de temps sur une sous-porteuse constitue une unit de ressource
(UR). Le dbit ainsi obtenu sur une UR dpend de plusieurs paramtres (puissance de
transmission, le rapport signal/bruit SNR, le taux derreur binaire BER). Les techniques
daccs multiple (de niveau MAC) ont pour objectif doptimiser lutilisation des ressources
disponible sur linterface radio. Lallocation des units de ressources aux utilisateurs doit
permettre un dbit le plus lev possible avec une certaine quit entre les utilisateurs. Cela ne
peut tre garanti quavec une attribution efficace des units de ressources une chelle de
temps de lordre de la trame radio (quelques ms). Lordonnanceur (ou scheduler en anglais),
lorgane central dans la station de base, alloue la ressource radio aux mobiles en tenant
compte de paramtres tels que :
les conditions de propagation radio spcifiques chaque unit de ressource.
les volumes de donnes transfrer/recevoir.
les contraintes de qualit de service respecter (taux derreur binaire BER, dlai,
gigue,etc.).
Lobjectif des ordonnanceurs est en priorit de russir acheminer un maximum
dinformations vers les destinations. Pour atteindre cet objectif, il leur faut optimiser
lefficacit spectrale afin de maximiser le dbit global. Ensuite, ils doivent assurer lquit et
la diffrentiation de service entre les diffrents mobiles afin de garantir la meilleure QoS
possible.
Dans ce chapitre, nous prsentons une liste non exhaustive des algorithmes existants.
Cependant, la plupart dentre eux sont drivs dune poigne dalgorithmes souches Ils
sont repartis en trois grandes catgories : les algorithmes classiques, les algorithmes plus
complexes qui garantissent la notion dquit, et les algorithmes opportunistes qui prsente
beaucoup damlioration par rapport aux deux autres catgories.
Chapitre2 : Les algorithmes dordonnancement
19
2.1. Algorithmes classiques
Plusieurs algorithmes dallocation de ressource utiliss dans les rseaux filaire sont adopts en
environnement sans fil. Notamment, lallocation alatoire et lalgorithme Round Robin sont
les deux les plus connus, leur implmentation est trs facile et ils servent rgulirement de
rfrence en comparaison avec les ordonnanceurs modernes.
2.1.1. Round Robin (RR)
Lalgorithme dordonnancement le plus connu dans les rseaux sans fil est certainement le
Round Robin (RR). Lallocation de ressource se fait entre les utilisateurs tour de rle, lun
aprs lautre, une mme quantit dunits de ressource est attribu tous les utilisateurs.
Chacun deux est ainsi sr daccder rgulirement au medium, ce qui garantit un certain
niveau dquit. Cependant lquit entre utilisateurs peut tre juge de deux faons
distinctes, en terme de nombre dunits de ressource distribues, par contre cette stratgie
dordonnancement ne garantie pas une quit en terme de dbit procur chaque utilisateur
et cela pour deux raisons :
Laffaiblissement de propagation : dpend essentiellement de la distance entre
lutilisateur et la station de base. Assurer une distribution homogne des units de
ressource entre utilisateurs ne revient donc pas leur assurer un mme dbit. On peut
noter que cet cart de dbits obtenus par chaque utilisateur sera dautant plus grand
quil se trouve des distances fortement diffrentes du point daccs.
Les contraintes de qualit de service : mme dans un contexte idal ou tous les
utilisateurs se trouveraient une mme distance du point daccs, ils nobtiendraient
pas tous le mme dbit car ils nauraient pas forcement les mmes contraintes de
qualit de service. Ils peuvent par exemple avoir diffrents BER cibles. Moins les
contraintes de taux derreur par bit seront strictes, plus lutilisateur pourra
transmettre/recevoir un ordre de modulation lev pour une mme puissance de
transmission. Ainsi, pour un mobile donn qui a de faibles contraintes de QoS, le dbit
moyen possible par unit de ressource sera suprieur celui dun autre mobile aux
contraintes plus strictes.
Chapitre2 : Les algorithmes dordonnancement
20
De mme, nous pouvons imaginer par exemple un utilisateur capable de transmettre avec une
plus grande puissance quun autre. Dans ce cas, il pourra transmettre, sur une mme unit de
ressource et des conditions de transmission quivalentes, un dbit plus lev.
Assurer une vraie quit entres tous les utilisateurs est donc extrmement faible voir nulle
avec lutilisation de Round Robin. En effet, il ny a aucune prise en compte des besoins des
utilisateurs en termes de dbit envisag ni en terme de dlais dchange de paquets exig. Les
utilisateurs se voient donc attribuer un dbit qui est sans relation avec leurs besoins. Avec le
Round Robin, les mobiles qui utilisent des applications de type best effort peuvent
bnficier dun dbit et dune qualit de service exceptionnelle par rapport leurs besoin au
dtriment dautres utilisateurs ayant des applications ncessitant un dbit lev et un niveau
de qualit de service similaire aux applications temps rel. Cet tat de fait sera dautant plus
accentu que les utilisateurs fortes contraintes de qualit de service se situent loin du point
daccs.
En conclusion, le Round Robin alloue les units de ressource sans prendre en considration la
position, la capacit et les besoins de chaque utilisateur. Lallocation est aveuglement faite ce
qui ne permet pas dassurer une quelconque qualit de service.
2.1.2. Allocation alatoire
Une autre technique dallocation de ressources extrmement rpandue est lAllocation
alatoire : Random Access (RA). Cette technique dordonnancement est particulirement
simple mettre en uvre et donc largement implmente. Il sagit tout simplement dallouer
la ressource radio de faon alatoire entre les utilisateurs. Tous les utilisateurs ayant
statistiquement la mme chance daccder au medium, ils recevront sur le moyen et long
terme un mme nombre dunits de ressource quels que soient leurs besoins. Allouer ainsi la
ressource conduit donc sur le moyen et long terme la distribuer dune manire homogne et
revient procurer les mmes performances rseau que le Round Robin.
2.1.3. Bilan et discussion
Les mthodes conventionnelles telles que le Round Robin ou lallocation alatoire sont par
leur simplicit de mise en uvre des standards de lordonnancement. Cependant, bien quen
apparence quitables, leurs incapacits prendre en compte les particularits des flux des
utilisateurs conduit invitablement une incapacit diffrencier les services. Par consquent,
satisfaire dune manire quitable les utilisateurs et assurer une qualit de service est
impossible. De plus, ces ordonnanceurs sont conus lorigine pour les rseaux filaires et ne
Chapitre2 : Les algorithmes dordonnancement
21
sont donc pas bien adapts aux environnements sans fil :ils allouent rarement les URs aux
mobiles qui pourraient en tirer le meilleur profit et procurent donc de trs faibles dbits. Vu
lessor fulgurant des nouvelles technologies et le nombre toujours plus grand dutilisateurs,
apprendre mieux utiliser la ressource radio apparait aujourdhui comme un objectif crucial.
Cela rend les algorithmes classiques obsoltes.
2.2. Algorithmes quitables
Plusieurs travaux ont t effectus dans le but de concevoir des algorithmes
dordonnancement qui apportent des amliorations et tentant de corriger les dfauts des
prcdents ordonnanceurs. Plus complexes, ils permettent une meilleure efficacit en
procurant une meilleure quit et diffrentiation de service.
2.2.1. Fair Queuing (FQ) :
Le principe de fonctionnement de lalgorithme Fair Queuing consiste en une distribution
gale du dbit entre tous les utilisateurs, en effet pour K utilisateurs et pour un lien qui
supporte un dbit D, chaque utilisateur est servi avec un dbit D/K. Le Fair Queuing assure
une meilleure quit que lallocation alatoire et le Round Robin. Cependant, il prsente les
mmes inconvnients que les algorithmes classiques vu que les besoins des utilisateurs sont
toujours ngligs, les utilisateurs qui ont besoin dun haut dbit restent toujours pnaliss face
aux autres. La qualit de service reste inexistante.
2.2.2. Max-Min Fair (MMF)
La stratgie dallocation de ressources dans le Max-Min Fair permet une augmentation
progressive du dbit global ( long terme) offert chaque utilisateur. Lattribution des
ressources est faite dune manire itrative. Lutilisateur sera servi la quantit de dbit quil
demande, lexcution de lalgorithme se poursuit dune manire cyclique jusqu satisfaire
tous les utilisateurs et que les ressources sont puiss.
Cette approche est semblable la stratgie du Fair Queuing et prsente les mmes
spcificits. En effet, ici, les mobiles obtiennent des dbits gaux (mis part ceux qui sont
satisfaits rapidement et qui se contentent de moins). Les consommateurs faibles besoins sont
largement satisfaits car leur dbit souhait est pratiquement toujours fourni. En revanche, les
autres qui demandent plus se partagent, certes quitablement, les ressources restantes mais
elles sont souvent insuffisantes leur satisfaction (notons que dans le cas ou tous les
utilisateurs auraient les mmes besoins, lordonnancement Round Robin quivaudrait au Max-
Min Fair).
Chapitre2 : Les algorithmes dordonnancement
22
Une partie de la communaut scientifique considre quune qualit de service telle quobtenue
avec le Max-Min Fair est satisfaisante. Cependant, nous pensons que cette vision, pertinente
au dbut de linternet, est aujourdhui obsolte. Il nest en effet pas envisageable a lheure
actuelle, ou les applications multimdia sont de plus en plus rentables et plbiscites par le
public et les oprateurs, de continuer satisfaire en priorit les utilisateurs qui demandent peu,
tirant au final la QoS vers le bas. Dune part, nous pensons que ce nest pas quitable et
dautre part, nous verrons que cela ne fournit pas une utilisation efficace de la bande passante.
En effet, naccorder un utilisateur quune partie du dbit quil demande conduit
gnralement une impossibilit pour lui daccder correctement au service demande. Cela
amne sinterroger sur lintrt rel de lui attribuer des URs inutilement puisquelles seront
au final gches et ne dboucheront sur aucun service rel. Enfin, il convient dajouter que le
Max-Min Fair nest pas opportuniste et quil offre donc par nature de faibles dbits. Compte
tenu de ce qui prcde, nous ne retiendrons pas dans cet ordonnanceur comme lun des plus
efficaces malgr la rputation dont il jouit gnralement.
2.2.3. Le Weighted Fair Queuing (WFQ)
Le Weighted Fair Queuing (WFQ) est une amlioration de lalgorithme Fair Queuing (FQ).
Cet algorithme tient en compte une diffrentiation entre les services en donnant la priorit aux
utilisateurs qui ont besoin dun dbit plus lev. Lalgorithme utilise un systme de marquage
(poids) qui permet de privilgier certains flux en leur accordant davantage de bande passante.
Ce principe permet de contrler la qualit de service. Ainsi, le WFQ peut garantir diffrents
dbits entre les utilisateurs et assurer une potentielle quit en termes de satisfaction des
contraintes de qualit de service.
2.2.4. Bilan et discussion
Le Fair Queuing et le Max-Min Fair garantissent une quit entre les utilisateurs en terme de
dbit par rapport aux autres ordonnanceurs classiques. Le Weighted Fair Queing, quant lui,
permet de diffrentier les flux et donc, en les priorisant de manire adquate datteindre une
satisfaction globale plus leve. Cependant ils prsentent dventuels dfauts non ngligeable
est quils ne tiennent toujours pas compte des ltat du canal qui sparent la station de base
des utilisateurs. Les attnuations prsente dans le support radio induit une mauvaise
exploitation des ressources disponibles.de ce fait la bande passante est trs mal exploit ce
qui introduit une perte significative de dbit pour le systme, critre de performance pourtant
essentiel dans les rseaux daccs.
Chapitre2 : Les algorithmes dordonnancement
23
2.3. Algorithmes opportunistes
Les algorithmes prcdents ne tirent pas le meilleur parti de la bande passante et offrent un
dbit global du systme trs loign des limites thoriques. De nombreux travaux ont donc
cherche corriger ce problme crucial pour les rseaux actuels et futurs. Ces derniers ont
abouti la conclusion quune approche inter-couches MAC/PHY est une solution
particulirement adapte pour raliser un usage optimal des ressources radio. Btis sur cette
approche inter-couches, de nouveaux ordonnanceurs particulirement efficaces sont ainsi
apparus : les ordonnanceurs opportunistes.
Principalement, deux classes dalgorithmes ont merges : le Maximum Signal-to-Noise Ratio
(MaxSNR) et le Proportional Fair (PF). Tirant profit de la diversit frquentielle et
multiutilisateurs pour allouer prioritairement les ressources aux mobiles qui ont les conditions
de transmission/rception les plus favorables (le meilleur rapport signal/bruit), ils maximisent
les dbits des rseaux OFDM.
2.3.1 Maximum Signal-to-Noise Ratio (MaxSNR) :
De nombreux ordonnanceurs trs performants sont drivs du MaxSNR (galement connu
sous le nom de Maximum Carrier to Interfrence ratio (MaxC/I)). Avec le MaxSNR, la
priorit est donne lutilisateur actif qui a le plus grand rapport signal sur bruit (signal-to-
noise ratio (SNR)).
Si lon dsigne par m (k,n) le nombre maximum de bits qui peut tre transmis durant un
intervalle de temps sur la sous-porteuse n si on lalloue au mobile k, lallocation MaxSNR
consiste allouer lunit de ressource intervalle de temps pour la sous-porteuse n
lutilisateur j qui a le plus grand m (k,n) avec : j = argmax (m (k,n)) , k = 1,..., K, o`u K
dsigne le nombre total dutilisateurs actifs.
Lallocation fournie par lalgorithme MaxSNR est illustre par la gure ci dessous.
Chapitre2 : Les algorithmes dordonnancement
24
Figure 2.1: Maximisation du dbit via lallocation MaxSNR
Sur la figure 2.1 sont reprsentes, pour une UR donne, les variations dans le temps des
dbits possibles (m (k,n)) pour trois utilisateurs diffrents. La zone rouge de la gure
reprsente le dbit obtenu dans le pire cas. La zone bleue, additionne la zone rouge
reprsent quant elle le dbit obtenu avec une allocation MaxSNR. Profitant de la diversit
multiutilisateurs et frquentielle, lordonnancement MaxSNR alloue constamment la ressource
radio lutilisateur qui a la meilleure efficacit spectrale et par consquent qui permettra
dobtenir le meilleur dbit sur chaque UR. En adaptant dynamiquement la modulation, il
permet ainsi de faire un usage extrmement efficace de la ressource radio et de se rapprocher
de la limite de capacit de Shannon ce qui lui permet daccrotre trs fortement le dbit du
systme. Cependant, un effet ngatif de cette allocation est que les utilisateurs proches du
point daccs ont toujours une priorit disproportionne sur les utilisateurs plus loigns.
Bnficient dune attnuation de propagation plus faible et donc dun SNR plus grand, les
mobiles proches seront souvent, voire toujours, slectionns avant les mobiles loigns qui ne
Chapitre2 : Les algorithmes dordonnancement
25
se verront alors allouer que les rsidus. Le prix de la maximisation du dbit via le MaxSNR est
donc une accentuation de linquit du systme. La figure ci-dessous illustre ce phnomne :
Figure 2.2 : Problme diniquit due au positionnement gographique des utilisateurs.
Dans la zone verte les mobiles accdent la ressource radio en priorit et voient leurs besoins
combles, dans la zone rouge en revanche les mobiles sont pnaliss et ne se voient
attribuer que la bande passante rsiduelle une fois les mobiles de la zone prioritaire servis.
Lorsque le rseau est congestionne, il est dailleurs frquent que les mobiles loigns
naccdent plus du tout la ressource radio. Cette exemple simple met en exergue quavec le
MaxSNR il est impossible de garantir une qualit de service mme minime puisque cette
dernire va exclusivement ou presque dpendre de la position relative des mobiles. De plus, le
MaxSNR prsente un autre inconvnient : il ne tient pas compte des besoins des utilisateurs
lors de lattribution des priorits. Etant incapable dassurer une quelconque diffrentiation de
service, lintrt de son utilisation dans les contextes multimdia reste donc limit. Pour ces
raisons, le MaxSNR est actuellement considr comme lordonnanceur le plus efficace du
point de vue de la maximisation du dbit mais galement le moins quitable.
2.3.2. Proportional Fair (PF)
Lordonnancement Proportional Fair a rcemment t propos et permet dincorporer un
certain degr dquit tout en gardant les bnfices du MaxSNR en terme de maximisation du
dbit. Reconnu par la communaut scientifique pour sa simplicit et ses trs bonnes
performances, de trs nombreux travaux de recherche portent sur cet ordonnanceur, que ce
soit dans le dveloppement de nouveaux algorithmes bass sur le PF ou dans ltude de leurs
caractristiques et de leurs performances. Le principe du Proportional Fair est dallouer un
Chapitre2 : Les algorithmes dordonnancement
26
intervalle de temps de la sous-porteuse lutilisateur qui a les conditions de transmission les
plus favorables par rapport sa moyenne avec :
wi,j= ri,jRi [12]
ri,j est le dbit instantan pour le ime
flot de donn dans le jme
canal. Et Ri est le dbit moyen
du mme utilisateur.
Grce a cette stratgie dallocation, les mobiles ne sont slectionns que lorsquils
bnficient de conditions radio exceptionnellement bonnes et quils sont par consquent les
plus aptes tirer le meilleur profit des URs en terme de dbit. Ceci permet datteindre une trs
haute efficacit spectrale. De plus, courte chelle de temps, la variation de ltat des liens
due laffaiblissement de propagation est ngligeable puisque chaque utilisateur peut tre
considr comme statique. Lattnuation du signal et la variation des dbits sont donc
principalement causes par les perturbations multi-trajets. Comme ces dernires sont
statistiquement similaires pour tous les utilisateurs, le Proportional Fair alloue au final une
part gale de bande passante tous les mobiles comme le ferait le Round Robin, avec cette
fois-ci, un dbit bien plus lev. Ainsi, une mme quantit dunits de ressource est alloue
tous les utilisateurs quelles que soient leurs positions. Cependant, un inconvnient majeur
demeure, tant donn que les utilisateurs loignes du point daccs ont en moyenne une plus
faible efficacit spectrale que les utilisateurs plus proches, tous les mobiles ne bnficient pas
du mme dbit. Lquit nest donc pas atteinte. De plus, le Proportional Fair ne prend pas en
compte les contraintes de retard maximum ne pas dpasser pour les applications, les dbits
souhaits, etc. Ne grant pas la diffrentiation de service, il est impossible de traiter les
mobiles ayant des trafics htrognes, comportant des dbits variables et des contraintes de
qualit de services spcifiques. Le PF nest donc pas bien adapte la gestion des services
multimdia.
En conclusion, malgr ces limites, le PF apporte une relle amlioration en terme dquit en
rduisant lampleur du problme par rapport au MaxSNR. Grace lutilisation de lapproche
opportuniste, le haut dbit obtenu dans le systme est comparable au MaxSNR et lquit
quivalente celle procure par le RR. Combinant les avantages des algorithmes classiques et
du MaxSNR, le Proportional Fair apparait donc comme la meilleure stratgie dallocation de
ressource actuelle pour les rseaux sans fil.
Chapitre2 : Les algorithmes dordonnancement
27
2.3.3. Modied Largest Weighted Delay First (M-LWDF)
Il supporte plusieurs utilisateurs avec diffrent type de services, pour le trafic temps rel il
considre un dlai de rfrence (i). La probabilit que le dlai de transmission DHOLi du
premier paquet dans la file dpasse le dlai de rfrence i fix est not i
Wi,j = i DHOLi [ri,jRi] [12]
Avec i = -log(i) / i
Pour le trafic non temps rel la priorit est calcul de la mme faon que pour le Proportional
Fair. Cet algorithme favorise le trafic temps rel pour satisfaire un minium de qualit de
service en garantissant une certaine quit entres les utilisateurs.
2.3.4. Exponentiel Proportional Fair (EXPPF)
Cet algorithme affecte une priorit suprieure au trafic temps rel en gardant un minimum de
garantie pour lautre type de trafic.
Pour le trafic RT la priorit est dtermine de la faon suivante :
Avec,
, = ,
1 + ,
[12]
= 1
,
=1
2.3.5. Bilan et discussion :
Les algorithmes classique conus pour les rseaux filaires ne prennent pas en compte les
septicits des transmissions sans fil, par contre pour les algorithmes volus qui prennent en
considration ltat de canal de transmission sans fil sont beaucoup plus efficaces parce quils
permettent de bien adapter les besoins aux conditions de propagation. Lutilisation de la
modulation adaptative est possible. La maximisation de dbit est ainsi obtenue.
Plus le nombre de mobiles est important, plus la distribution de ressources radio est adquate
et donc une meilleur exploitation de la bande, par contre, sans cette diversit multiutilisateurs,
les ordonnanceurs opportunistes sont privs de choix et offre le mme dbit que tout autre
Chapitre2 : Les algorithmes dordonnancement
28
ordonnanceur classique. Ce dernier point explique pourquoi les ordonnanceurs opportunistes
sont toujours utilises dans un contexte multiutilisateurs.
Conclusion
La comparaison entre les diffrents algorithmes dordonnancement nest pas vidente, du fait
que plusieurs critres interviennent dans lvaluation des performances des ces algorithmes.
Notamment le dbit offert, la qualit de service (diffrentiation de service), lquit quil offre
entre les diffrents utilisateurs et enfin la simplicit de son implmentation. Le tableau ci-
dessous tente de rsumer le niveau de performance des ordonnanceurs prsents dans ce
chapitre. Les critres de performance sont reprsents dans le tableau comme suit :
Dbit, Equit, Simplicit: on suppose trois niveau de performance : 0 reprsent le plus
faible niveau et 2 reprsente lobjectif maximum atteignable vers lequel il est souhaitable de
tendre.
Diffrentiation de service : est selon son existence OUI/NON.
.
Ordonnanceur RR RA FQ Max-Min FAIR WFQ MaxSNR PF M-LWDF EXPPF
Dbit 0 0 0 0 0 2 2 2 2
Equit 1 1 2 2 2 0 1 1 1
Diffrentiation de service NON NON NON NON OUI NON NON OUI OUI
simplicit 2 2 2 1 1 1 1 1 1
Tableau 2.1: Classification qualificative des ordonnanceurs.
En analysant ce tableau, nous pouvons classer les ordonnanceurs en trois catgories
distinctes :
Les ordonnanceurs classiques sont facile mettre en uvre mais il noffre pas de
bonnes performances (RR et RA).
les ordonnanceurs relativement quitable mais qui offrent des dbits insuffisants (FQ,
Max-Min Fair et WFQ).
les ordonnanceurs qui permette de maximiser le dbit, mais qui sont relativement
inquitables (MaxSNR, PF, M-LWDF, EXPPF).
Chapitre2 : Les algorithmes dordonnancement
29
En conclusion, Il est intressant de constater que la diffrentiation de service, est lobjectif le
plus important pour pouvoir supporter les besoins de trafic temps rel haut dbit, offrir une
quit entre les utilisateur et garantir un taux de rejet de donnes trs faible. Il faut trouver un
compromis entres ces critres selon le besoin en terme de type et qualit de service et degr de
satisfaction des utilisateurs.
Chapitre3 : Analyse et Evaluation des performances
30
Chapitre3 : Analyse et Evaluation des performances
Introduction
Dans ce chapitre nous allons tudier le comportement de trois algorithmes
dordonnancement : le PF, le MLWDF et lEXPPF.
Dans un premier lieu, nous allons prsenter loutil de simulation. Ensuite, nous allons
dfinir les critres de performances adoptes. Dans un deuxime lieu, nous allons dfinir les
scnarios raliss et dcrire les rsultats de la simulation obtenus.
3.1. Choix de l'outil:
Il existe une panoplie de simulateurs utilis pour la simulation des diffrents types de
rseaux filaire et sans fils. Chacun de ses derniers possde ses avantages et ses inconvnients
par rapport aux autres. Dans notre cas on s'intresse l'tude des algorithmes
d'ordonnancement adopts par la technologie LTE. Nous prsentons une tude comparative
entre les simulateurs les plus utiliss (Network simulation, OPNET, OMNET + +, Matlab,
LTE-Sim). Le but est de dterminer quel outil de simulation nous permet mieux de tester,
danalyser et dvaluer les algorithmes d'ordonnancement dploy dans le rseau LTE.
3.1.1. Network simulation : NS (version2 ou 3)
NS est un simulateur gratuit possdant une bonne documentation, il est excutable tant sous
Unix /Windows. Il permet de simuler diffrents types de rseaux sans fil. Il permet de simuler
la couche MAC 802.11 et plusieurs autres extensions. Il implmente plusieurs protocoles de
routage et contient plusieurs modles dnergie. La version 3 offre un module pour LTE mais
qui n'est pas riche en algorithme d'ordonnancement sujet de notre recherche.
3.1.2. OPNET (Optimized Network Engineering Tools)
OPNET (Optimized Network Engineering Tools) est le simulateur de rseau le plus
utilis OPNET Modeler est caractris par un grand nombre de modles de protocole
pour les rseaux sans fil et cbls. Il permet de modliser tous les aspects de la transmission
sans fil. Le dveloppement se fait en C++, travers des interfaces de logiciel. Son
inconvnient majeur c'est qu'il n'est pas gratuit.
Chapitre3 : Analyse et Evaluation des performances
31
3.1.3. OMNET + +
OMNET++ est un simulateur orient objet qui peut tre utilis sur une plateforme Windows
ou Unix. Lavantage est quil sagit dun simulateur extensible et open source. Il possde un
diteur graphique NED, qui permet de crer des topologies entirement paramtrables. En
contrepartie, OMNET++ est caractris par de faibles rapports de rsultats de simulation.
3.1.4. Matlab
MATLAB et son environnement interactif est un langage de haut niveau permettant
l'excution de tches ncessitant une grande puissance de calcul et dont la mise en uvre sera
plus rapide qu'avec des langages de programmation traditionnels tels que le C, le C++. Pour la
simulation d'un rseau, il est ncessaire de dvelopper tout un projet. il existe un projet en
cour de dveloppement pour la simulation du rseau LTE (LTE-link Level Simulator) mais
jusqua prsent il ne tient compte que de la couche physique.
3.1.5. LTE-Sim
LTE-Sim est un simulateur open source qui peut tre utilis que sous Unix. Il est dvelopp
pour l'analyse et l'valuation des rseaux LTE pour les recherches dans ce domaine. Il possde
une bibliothque trs riche qui tient compte de tous les aspects intervenant dans le rseau LTE
et implmente les diffrents types de protocole pour toutes les couches. Il est trs modulaire
d'ou il permet facilement l'intgration de nouveau modle propre au chercheur. Son
inconvnient c'est qu'il prsente une faible documentation, vu quil est en cours de
dveloppement et il est enrichi de nouveaut d'une version autres.
Pour notre application, nous avons choisi dutiliser le simulateur LTE-Sim parce qu'il est
ddi pour un rseau de type LTE, pour sa richesse en protocole d'ordonnancement objectif
principale de notre recherche, et surtout pour sa modularit qui permet de dvelopper nos
propres modles, les intgrer et les tester facilement. En plus il est disponible (open source).
3.2. Evaluation des performances.
3.2.1. Modle systme
3.2.1.1. Topologie du rseau :
Chapitre3 : Analyse et Evaluation des performances
32
Figure 3.1: Cellule multi utilisateur.
Pour valuer les performances des algorithmes dordonnancement implment au niveau
MAC on considre un modle avec une seule cellule. La cellule est caractris par un
diamtre RADUIS=1KM) contient un seul quipement eNodeB avec un nombre maximal
dutilisateur gale 200 utilisateurs.
La mobilit des utilisateurs est dfinie selon un modle alatoire, pour chaque quipement
terminal (UE) il sera attribu un parcours selon sa vitesse de mobilit.la mobilit un effet sur
la qualit de la transmission et la dtermination des indicateurs sur le canal radio par la
couche physique.
Le modle utilis dfini paramtre speed (vitesse).
Figure 3.2 : Modle de mobilit alatoire
Chapitre3 : Analyse et Evaluation des performances
33
3.2.1.2. Flot de donn et diffrentiation de service :
Le trafic gnr par les applications sources au niveau de lquipement eNodeB sera
transporter vers le classifier pour le classer selon son type de QoS correspondante. Des enttes
de niveau transport sont ajouts au paquet avant dtre reu par le classifier. Le protocole de
transport utilis est UDP. Chaque file (bearer) fonctionne selon le mode FIFO (First In First
Out). Au moment o le paquet est class selon son type de services, un entte du Protocol
PDCP est ajout. Puis une fonction de compression selon le Protocol ROHC est excute.
Une entte RLC puis MAC est ajout donc la mise jour de la taille du paquet.
La figure si dessus montre le principe de gnration du flot de paquet de lapplication source
jusquau couche physique.
Figure 3.3 : Gnration de flot de donns
Pour le trafic gnr on distingue trois types de qualit de service :
Trafic Vido : les applications gnrent un trafic Vido un dbit de 128 Kbps.
[Norme H.264]
Trafic VOIP : les applications VoIP gnrent des flots de paquets, ce flot est model
selon une chaine de Markov ON/OFF. Pendant la priode ON elle est distribu
exponentiellement avec une valeur moyenne de 3s. Pendant la priode OFF, elle est
Chapitre3 : Analyse et Evaluation des performances
34
modele par une fonction exponentielle tronque avec une limite maximale de 6.9
secondes et une valeur moyenne de 3 secondes. Pendant la priode ON la source envoi
des paquets de taille 20 octet toutes les 20 ms (le dbit de la source est de 8Kbps).
Pendant la priode OFF il n ya pas envoi de paquet le dbit est nul. [Norme G 729].
Trafic Best effort : buffer-infini : pour ce type de service la file est considre de
taille infinie, ce qui fait que les applications ont toujours des paquets transmettre. le
dbit sera le dbit maximal disponible.
3.2.1.3. Paramtres de simulation
Paramtres de simulation valeur
Largeur de bande passante 20 MHz
Sous porteuse/ Ressource Bloc 12
Largeur de bande de la Ressource Bloc 180 KHz
Nombre de Ressource Bloc 100
Nombre dutilisateurs actifs dans la cellule 10, 20, 30, 40, 50, 60 et 70
Intervalle de transmission (TTI) 1 ms
Tableau 3.1 : paramtres de simulation
3.2.2. Critres de performance
Afin dvaluer la performance des diffrents algorithmes dordonnancement, nous avons
choisi trois critres dvaluation :
Dbit utile.
Dlai de bout en bout.
Taux de perte des paquets.
Chapitre3 : Analyse et Evaluation des performances
35
3.2.2.1. Dbit moyen
Le dbit utile (ou throughput) est le dbit total en rception. Il est calcul pour un intervalle
de temps, en divisant la quantit totale dinformation reue pendant cet intervalle, par la dure
de lintervalle en question. La formule gnrale pour le calcul du dbit utile est :
Nombre des paquets reus pendant t taille dun paquet
Dbit
t
Avec t : dure de lintervalle considr.
3.2.2.2. Dlai de bout en bout
Le dlai est le temps entre lenvoi dun paquet par un metteur et sa rception par le
destinataire. Dans notre projet le dlai est le temps de transit dun paquet partir de
leNodeB jusquau atteindre le UE. Nous calculons le dlai pour un paquet donn de la
manire suivante :
Dlai = tr - ts avec tr : instant de rception du paquet par le UE et ts : instant de son
mission par la source.
3.2.2.3. Taux des paquets perdus
Le taux des paquets perdu est calcul comme suit :
Nombre des paquets perdus
Taux des paquets perdus 100
Nombre des paquets envoys
3.2.3. Scenarios de simulation
Dans le cadre de notre projet, nous avons adopt diffrent scnarios. La distribution de
type de trafic vhicul (VoIP, Vido et trafic Best Effort) diffre dun scenario autre. Ainsi
que le dernier scenario concerne le comportement du rseau lorsquon fait varier la vitesse des
utilisateurs.
Chapitre3 : Analyse et Evaluation des performances
36
3.2.3.1. Scnario1 : Trafic VoIP uniquement
On considre dans le premier scenario que tout le trafic est de type Voix. Ce qui ncessite un
dbit de 8 Kbit/s pour chaque communication.
3.2.3.1.1. Taux des paquets perdus
La figure 3.4 Montre que le taux des paquets perdus est trs faible, il ne dpasse pas le 1 %
pour les trois algorithmes PF, MLWDF et EXPPF. Ce qui montre que ces trois derniers
offrent une bonne qualit de service pour un rseau destin entirement pour les
communications vocales.
Figure 3.4 : Evolution de taux des paquets perdus en fonction de nombre dutilisateurs
3.2.3.1.2. Dlai de bout en bout
La figure 3.5 montre que les dlais de bout en bout atteint son maximum (60 ms) avec le PF,
et ne dpasse pas 20 ms pour les deux autres algorithmes MLWDF et EXPPF. Nous
remarquons une lgre augmentation du dlai en fonction de laugmentation de nombre
dutilisateurs.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
10 20 30 40 50 60 70
Tau
x d
es
paq
ue
ts p
erd
us
[%]
Nombre d'utilisateurs
Trafic VoIP
PF
MlWDF
EXPPF
Chapitre3 : Analyse et Evaluation des performances
37
Figure 3.5 : Evolution de dlai de bout en bout en fonction de nombre dutilisateurs
Le dlai de bout en bout est bien respect par les trois algorithmes dordonnancements, il reste
toujours infrieur la contrainte de dlai de bout en bout gale 100 ms.
Les rsultats obtenue pour ce scnario montrent que le comportement des trois algorithmes
PF, MLWDF et EXPPF est similaire. En effet tout le trafic est de mme type VoIP, il ny a
donc pas de priorit entre les trafics.
3.2.3.2. Scenario 2 : Trafic quitablement distribu
Nous considrons les trois types de trafic rpartie part gale (1/3 trafic VoIP, 1/3 trafic
vido et 1/3 trafic Best Effort).
3.2.3.2.1. Taux des paquets perdus
Les figures 3.6, 3.7 et 3.8 reprsentent le taux des paquets perdus pour le trafic Vido, VoIP,
et Data successivement.
Si nous considrons le trafic temps rel (VOIP et VIDEO), lalgorithme EXPPF est
lgrement meilleurs que le MLWDF. MLWDF et EXPPF donne un taux de perte pour le
trafic VOIP qui varie entre 0.2 % pour 10 utilisateurs et 2 % pour 70 utilisateurs. Pour le trafic
Vido, le taux de perte maximal atteint par MLWDF et EXPPF est de 7% pour 70 utilisateurs.
Alors que pour le PF, le taux de perte atteint 22 % pour 70 utilisateurs.
0
20
40
60
80
100
10 20 30 40 50 60 70
D
lai [
ms]
Nombre d'utilisateurs
Trafic VoIPPF
MlWDF
EXPPF
Chapitre3 : Analyse et Evaluation des performances
38
Figure 3.6 : Evolution de taux des paquets perdus en fonction de nombre dutilisateurs
Figure 3.7 : Evolution de taux des paquets perdus en fonction de nombre dutilisateurs
Pour le trafic Data Best Effort , nous remarquons que le taux de perte varie entre 1% et 2
% pour les trois algorithmes. La figure 3.8 montre que le taux de perte des paquets de type
data croit avec laugmentation du nombre dutilisateurs mais reste globalement acceptable, il
0
5
10
15
20
25
10 20 30 40 50 60 70
Tau
x d
es
paq
ue
ts p
erd
us
[%]
Nombre d'utilisateurs
Trafic Vido
PF
MlWDF
EXPPF
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 20 30 40 50 60 70
Tau
x d
es
paq
ue
ts p
erd
us
[%]
Nombre d'utilisateurs
Trafic VoIP
PF
MlWDF
EXPPF
Chapitre3 : Analyse et Evaluation des performances
39
est infrieur 2 %. En effet, pour ce type de trafic, le temps de sjour des paquets de type
Data dans la file est important. Le rejet naura lieu que si la file dattente est sature.
Figure 3.8 : Evolution de taux des paquets perdus en fonction de nombre dutilisateurs
3.2.3.2.2. Dbit moyen par utilisateur (throughput) :
Daprs la figure 3.9, le dbit moyen par utilisateurs diminue considrablement avec
laugmentation du nombre dutilisateurs, il passe de 3.5 Mbit/s pour 10 utilisateurs 0.3
Mbit/s pour le cas de 70 utilisateurs. PF permet doffrir un dbit meilleur que celui offert par
MLWDF et EXPPF.
0
0.5
1
1.5
2
2.5
10 20 30 40 50 60 70
Tau
x d
es
paq
ue
ts p
erd
us
[%]
Nombre d'utilisateurs
Trafic Data
PF
MlWDF
EXPPF
Chapitre3 : Analyse et Evaluation des performances
40
Figure 3.9 : Evolution du dbit utile en fonction de nombre dutilisateurs
Nous constatons quentre 50 et 70 utilisateurs, le dbit moyen est presque constant, il est
gale 0.5 Mbit/s.
3.2.3.2.3. Dlai de bout en bout
Daprs la Figure 3.10 nous constatons que le dlai de bout en bout pour le trafic VoIP est
respect par MLWDF et EXPPF, il est croissant et il ne dpasse pas les 40 ms pour 70
utilisateurs. Alors que pour le PF il est fortement en croissance et dpasse la barrire limite
100 ms pour 50 utilisateurs et atteint 140 ms pour 70 utilisateurs.
Figure 3.10 : Evolution du dlai de bout en bout en fonction du nombre dutilisateurs
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
10 20 30 40 50 60 70
D
bit
[M
bit
/s]
Nombre d'utilisateurs
PF
MlWDF
EXPPF
0
20
40
60
80
100
120
140
160
10 20 30 40 50 60 70
D
lai [
ms]
Nombre d'uti