TTHHSSEE

En vue de l'obtention du

DDOOCCTTOORRAATT DDEE LLUUNNIIVVEERRSSIITT DDEE TTOOUULLOOUUSSEE

Dlivr par Institut National Polytechnique de Toulouse Discipline ou spcialit : Rseaux, Tlcommunications, Systme et Architecture

JURY

Monique Becker Prsidente Professeur Telecom & Management Sud Paris Francine Krief Rapporteur Professeur ENSEIRB Guillaume Urvoy-Keller Rapporteur Matre de Confrences HDR EURECOM Andr-Luc Beylot Examinateur Professeur INPT/ENSEEIHT Michel Diaz Examinateur Directeur de recherches du CNRS Riadh Dhaou Examinateur Matre de Confrences INPT/ENSEEIHT

Ecole doctorale : Mathmatique, Informatique et Tlcommunication de Toulouse Unit de recherche : Institut de Recherche en Informatique de Toulouse (IRIT-ENSEEIHT) Directeur(s) de Thse : Andr-Luc Beylot Encadrant : Riadh Dhaou

Prsente et soutenue par Mohamad Salhani

Le 23 Octobre 2008

Titre : Modlisation et Simulation des Rseaux Mobiles de 4me Gnration

Cette thse est ddie

Mes parents,

Ma famille,

Mes ami(e)s,

Tous ceux qui maiment et que jaime.

v

REMERCIEMENTS

Les travaux prsents dans ce mmoire ont t effectus lInstitut de Recherche en Informatique de Toulouse (IRIT-ENSEEIHT). Nombreux sont ceux que je voudrais remercier pour mavoir aid, soutenu ou accompagn durant ces trois annes de thse. Cest pour leur montrer tout ma gratitude et reconnaissance que je leur ddie cette page.

Je tiens remercier mon directeur de thse, Monsieur Andr-Luc Beylot, professeur des universits lIRIT-ENSEEIHT, pour mavoir accueilli dans son laboratoire. Je tiens galement remercier mon encadrant, Monsieur Riadh Dhaou, Matre de confrences lIRIT-ENSEEIHT pour avoir su me guider avec attention et gentillesse pendant ces trois annes.

Je tiens remercier ces deux encadrants pour toute lattention quils mont porte et pour les moyens mis ma disposition durant ces trois annes de thse. Leurs prcieux conseils de tous ordres, leur disponibilit, leur confiance, leur exprience et leurs grandes comptences ont permis laccomplissement de ce travail. Quils trouvent ici les marques de ma reconnaissance et de mon respect.

Jexprime toute ma gratitude lensemble de jury pour lhonneur quils mont fait davoir accept dtre prsident, rapporteurs et membres de jury de cette thse.

Jexprime mes sincres remerciements lensemble du laboratoire. Jadresse mes remerciements luniversit de Damas, qui a financ mes tudes en France.

Je souhaite exprimer toute ma reconnaissance mes parents. Grce eux, jai russi toutes les tapes que jai passes dans ma vie. Je remercie aussi mes deux frres Khaled et Omar et mes surs Khalida, Zoubida, Tahani et Iman pour leur soutien constant.

Je voudrais remercier galement mes ami(e)s de laboratoire, nous avons pass avec eux de bons moments.

Je salue enfin les membres du laboratoire TSA en commenant par son directeur et sa secrtaire.

vi

TABLE DES MATIERES

REMERCIEMENTS .................................................................................................. v LISTE DES FIGURES ............................................................................................xiii LISTE DES TABLEAUX....................................................................................... xvii LISTE DES ACRONYMES.................................................................................... xix INTRODUCTION ...................................................................................................... 1

CHAPITRE I - Etat de lart....................................................................................... 5

1. Introduction ......................................................................................................... 7 2. Les rseaux WiMAX........................................................................................... 7 2.1. Standard de linterface air IEEE 802.16.............................................................. 7 2.2. Pile protocolaire .................................................................................................. 8 2.3. Fonctionnalits .................................................................................................... 9 2.4. QoS...................................................................................................................... 9 2.4.1. Connexion ........................................................................................................... 9 2.4.2. Flux de service................................................................................................... 10 2.4.3. Principe de la gestion de la QoS........................................................................ 10 3. Procdure de handover ...................................................................................... 10 3.1. Introduction ....................................................................................................... 11 3.2. Acquisition de la topologie du rseau ............................................................... 11 3.2.1. Les annonces ..................................................................................................... 11 3.2.2. La scrutation par le terminal de ses stations de base voisines........................... 11 3.2.3. Lassociation ..................................................................................................... 11 3.3. Handover break before make ...................................................................... 12 3.4. Modes optionnels de handover : MDHO et FBSS ............................................ 12 3.5. Dcision et dbut de MDHO/FBSS................................................................... 13 3.5.1. FBSS (commutation rapide de station de base)................................................. 13 3.5.2. MDHO (soft handover) ..................................................................................... 13 3.6. Conclusion......................................................................................................... 14 4. Les rseaux WiMAX......................................................................................... 14 4.1. Handovers dans les rseaux terrestres ............................................................... 14

viii 4.2. Amlioration du handover................................................................................. 15 4.3. Slection du meilleur rseau.............................................................................. 17 4.4. Handover avec mobilit..................................................................................... 19 4.5. Handover avec mobilit et localisation ............................................................. 21 4.6. Amlioration de handover horizontal................................................................ 21 5. Systme satellite (DVB-RCS) ........................................................................... 22 5.1. Prsentation ....................................................................................................... 22 5.2. Architecture DVB-RCS..................................................................................... 22 5.3. Pile protocolaire ................................................................................................ 23 5.4. Couche physique ............................................................................................... 23 5.5. Mthode daccs................................................................................................ 24 5.5.1. Partage des ressources ....................................................................................... 24 5.5.2. Allocation des ressources .................................................................................. 24 6. Solutions pour linterconnexion des rseaux sans fil ........................................ 25 6.1. Introduction ....................................................................................................... 25 6.2. Generic Access Network (GAN)....................................................................... 25 6.2.1. Architecture GAN ............................................................................................. 26 6.2.2. Avantages, inconvnients et dfis ..................................................................... 28 6.2.3. Positionnement de la technologie GAN [31] [32] :........................................... 28 6.3. Media Independent Handover (MIH IEEE 802.21) .......................................... 29 6.3.1. Objectifs initiaux ............................................................................................... 29 6.3.2. Prsentation du standard IEEE802.21 ............................................................... 30 6.3.3. IEEE 802.21 Media Independent Handover Function (MIHF)......................... 31 6.3.4. Scnarios du standard........................................................................................ 34 6.4. Protocole FMIP (Fast Mobile IPv6 Protocol) ................................................... 35 6.5. Solutions fondes sur IEEE 802.21................................................................... 36 6.6. Comparaison des solutions IEEE 802.21 et GAN............................................. 40 6.7. Intgration entre les rseaux terrestres et le systme de satellite ...................... 41 6.8. Conclusion......................................................................................................... 43

ix CHAPITRE II Convergence des rseaux sans fil terrestres et le systme satellite 45

1. Introduction ....................................................................................................... 47 2. Handover dans un contexte satellite.................................................................. 47 2.1. Handover terrestre vers satellite ........................................................................ 48 2.2. Handover satellite vers terrestre ........................................................................ 48 2.3. Handover satellite vers satellite......................................................................... 49 3. Cas particuliers .................................................................................................. 49 3.1. Cas dun handover incluant une fonction de backhauling WiMAX sur le segment satellite ........................................................................................................................ 49 3.2. Cas dun handover incluant un rpteur sur le segment satellite ...................... 50 4. Architecture du rseau DVB-RCS .................................................................... 51 5. Modle de rfrence du rseau et les scnarios proposs ................................. 52 6. Proposition darchitecture satellitaire hybride base de WiMAX, DVB-RCS et IEEE 802.21 ......................................................................................................................... 53 6.1. Composants fonctionnels IEEE 802.21............................................................. 54 6.2. Modle de rfrence MIH pour des rseaux d'accs ......................................... 54 6.2.1. Modle MIH pour lutilisateur DVB-RCS........................................................ 55 6.2.2. Point daccs au service MIH_DVB_RCS_SAP .............................................. 56 6.2.3. Point daccs au service MIH_MGMT_SAP.................................................... 56 6.2.4. Point daccs au service MIH_SAP .................................................................. 56 6.2.5. Transport des messages MIH ............................................................................ 56 6.2.6. Modle de rfrence MIH pour les stations mobiles avec les diffrentes piles protocolaires................................................................................................................ 57 7. Procdure de handover WiMAX/DVB-RCS .................................................... 57 8. Conclusion......................................................................................................... 60

CHAPITRE III Performance des rseaux WiMAX en utilisant handover horizontal avec un mcanisme de rservation .......................................................................... 61

1. Introduction ....................................................................................................... 63 2. Description du systme ..................................................................................... 63 2.1. Approches proposes......................................................................................... 64 2.2. Quand initialisons-nous le handover ? .............................................................. 65 3. Analyse du pire cas de rservation et rservation de ressources ....................... 65

x

3.1. Pire cas de rservation....................................................................................... 65 3.2. Rservation des ressources ................................................................................ 66 3.2.1. Approches ractives .......................................................................................... 66 3.2.2. Approches proactives : Expiration (soft state) .................................................. 66 3.2.3. Approches mixtes .............................................................................................. 67 4. Modle de simulation ........................................................................................ 67 4.1. Dfinition de la topologie de mobilit du modle propos ............................... 67 4.2. Processus de handover, rservation et pire cas de rservation .......................... 70 4.3. Paramtres du modle propos.......................................................................... 70 5. Analyse de performance.................................................................................... 71 5.1. Mcanisme de handover et rservation de ressources....................................... 72 5.2. Comparaison...................................................................................................... 73 6. Conclusion......................................................................................................... 77

CHAPITRE IV Performance du rseau WiMAX intgr dans un systme satellite DVB - RCS................................................................................................................. 79

1. Introduction ....................................................................................................... 81 2. Coexistence entre le rseau WiMAX et le rseau DVB-RCS........................... 81 3. Mcanisme de handover .................................................................................... 82 4. Scnarios et approches ...................................................................................... 83 4.1. Description des scnarios .................................................................................. 83 4.2. Approches adoptes........................................................................................... 84 5. Dfinition de la topologie.................................................................................. 84 6. Analyse de performance.................................................................................... 85 6.1. Paramtres du modle ....................................................................................... 85 6.2. Critres de performance .................................................................................... 86 6.3. Cas de linterconnexion sans rservation .......................................................... 86 6.3.1. Mcanisme rseau et utilisateur, trafic contraint temporellement..................... 86 6.4. Cas de linterconnexion de rseaux avec rservation........................................ 94 7. Conclusion....................................................................................................... 100

xi

CHAPITRE V Mise en correpondance de la qualit de service dans les rseaux WIMAX ET DVB S/RCS .................................................................................... 103

1. Introduction ..................................................................................................... 105 2. Catgories de demande de capacit DVB-RCS .............................................. 105 2.1. Continuous Rate Assignment (CRA) .............................................................. 105 2.2. Rate Based Dynamic Capacity (RBDC) ......................................................... 105 2.3. Volume Based Dynamic Capacity (VBDC).................................................... 106 2.4. Absolute Volume Based Dynamic Capacity (AVBDC) ................................. 106 2.5. Free Capacity Assignment (FCA) ................................................................... 107 3. Stratgie de file dattente dans le systme satellite DVB-RCS....................... 107 4. Qualit de service dans les rseaux WiMAX.................................................. 108 4.1. Service UGS.................................................................................................... 108 4.2. Service rtPS ..................................................................................................... 109 4.3. Service ErtPS................................................................................................... 109 4.4. Service nrtPS ................................................................................................... 109 4.5. Service Best Effort (BE).................................................................................. 110 5. Mise en correspondance WiMAX et DVB-RCS............................................. 110 6. Conclusion....................................................................................................... 114

CHAPITRE VI Contrle dAdmission de Connexion...................................... 115

1. Introduction ..................................................................................................... 117 2. Contrle dadmission de connexion dans les rseaux WiMAX et DVB-RCS.117 2.1. Cas du rseau WiMAX.................................................................................... 117 2.2. Cas du systme satellite DVB-RCS ................................................................ 118 2.3. Conclusion....................................................................................................... 119 3. Scnarios proposs .......................................................................................... 120 3.1. Mise au point du mcanisme dans le cadre WiMAX DVB-RCS................. 120 3.1.1. Handovers........................................................................................................ 120 3.1.2. Partage des ressources ..................................................................................... 121 3.1.3. Remplacement des connexions ....................................................................... 121 4. CAC propos ................................................................................................... 122 5. Evaluation de performance.............................................................................. 124 5.1. CAC dans WiMAX ......................................................................................... 125

xii 5.2. CAC dans le cas dune interconnexion de rseaux WiMAX/DVB-RCS........ 127 5.2.1. Stratgie 1 : Dbit adaptatif et remplacement complet et strict ...................... 127 5.2.2. Stratgie 2 : Dbit non adaptatif et remplacement partiel (les connexions de type ErtPS et rtPS sont remplaces par des connexions de type RBDC) ......................... 128 5.2.3. Stratgie 3 : Dbit non adaptatif et remplacement glouton ............................. 129 6. Conclusion....................................................................................................... 131

CONCLUSION ....................................................................................................... 133

RFRENCES........................................................................................................ 137

LISTE DES FIGURES

Figure 1 : Standard IEEE 802.16 [1] ......................................................................................8 Figure 2 : Architecture de la pile protocolaire IEEE 802.16e [1]...........................................8 Figure 3 : Protocole propos de takeover [3]........................................................................15 Figure 4 : Handover fond sur takeover [3]..........................................................................15 Figure 5 : Types des handovers dans un rseau 4G [8] ........................................................16 Figure 6 : Algorithme hysteresis-based ................................................................................17 Figure 7 : Architecture propose [15]...................................................................................18 Figure 8 : Plateforme dagents [18] ......................................................................................19 Figure 9 : Architecture propose [19]...................................................................................20 Figure 10 : Architecture DVB-RCS [26] ..............................................................................23 Figure 11 : Pile protocolaire du DVB-RCS [26] ..................................................................23 Figure 12 : Chane de codage du DVB-RCS [26] ................................................................24 Figure 13 : Les standards pour le handover ..........................................................................25 Figure 14 : Rseau GAN [28] ...............................................................................................26 Figure 15 : Architecture GAN [30].......................................................................................27 Figure 16 : Le tunnel scuris [28] .......................................................................................27 Figure 17 : Modle de rfrence du rseau logique [28] ......................................................30 Figure 18 : Echelle de norme IEEE 802.21 [28]...................................................................31 Figure 19 : Fonction de MIH [28] ........................................................................................32 Figure 20 : Points daccs au service [28] ............................................................................34 Figure 21 : Architecture propose [35].................................................................................38 Figure 22 : Architecture propose [38].................................................................................39 Figure 23 : Cadre dintgration propos [43] .......................................................................40 Figure 24 : Modle de rfrence SI-SAP propos [49] ........................................................42 Figure 25 : Modle de rfrence MIH pour le systme satellite [49] ...................................42 Figure 26 : Handover terrestre vers satellite [50] .................................................................48 Figure 27 : Handover satellite vers terrestre [50] .................................................................48 Figure 28 : Handover satellite vers satellite [50] ..................................................................49 Figure 29 : Cas du backhauling WiMAX [50] .....................................................................50 Figure 30 : Cas du rpteur [50] ...........................................................................................51 Figure 31 : Architecture propose de rseau DVB-RCS [50] .............................................52 Figure 32 : Modle de rfrence IEEE 802.21 et scnarios proposs ..................................53 Figure 33 : Services et localisation de MIH [29]..................................................................54 Figure 34 : Modle de rfrence gnral et scnario propos ..............................................55 Figure 35 : Modle de rfrence de lutilisateur DVB-RCS ................................................55 Figure 36 : Modle de rfrence MIH pour les stations mobiles avec les piles protocolaires

[29] [51] ........................................................................................................................57 Figure 37-a : Procdure de handover WiMAX/DVB-RCS (tapes 1 7)............................58 Figure 38-b : Procdure de handover WiMAX/DVB-RCS (tapes 7-12) ............................60 Figure 39 : Puissance du signal dune cellule WiMAX........................................................64 Figure 40 : Messages changs.............................................................................................64 Figure 41 : Topologie adopte ..............................................................................................68

xiv Figure 42 : Sens potentiels dun mobile ...............................................................................68 Figure 43 : File dattente.......................................................................................................69 Figure 44 : Rseau de files dattente reprsentant notre modle ..........................................69 Figure 45 : Microcellule dans la zone de recouvrement .......................................................70 Figure 46 : Taux de blocage avec lapproche cooprative ...................................................72 Figure 47 : Taux de blocage avec lapproche individuelle ...................................................73 Figure 48 : Comparaison des taux de blocage des nouveaux appels ....................................74 Figure 49 : Comparaison des taux de blocage du handover .................................................75 Figure 50 : Comparaison des taux de blocage de rservation de canal ................................75 Figure 51 : Taux de blocage des handovers en fonction de la capacit de station de base ..76 Figure 52 : Scnarios de l'intgration WiMAX/satellite.......................................................83 Figure 53 : Messages changs dans les approches proposes.............................................84 Figure 54 : Topologie adopte ..............................................................................................85 Figure 55 : Taux de blocage avec le mcanisme rseau .......................................................87 Figure 56 : Taux de blocage avec le mcanisme utilisateur .................................................88 Figure 57 : Taux de blocage dans le mcanisme rseau et dbit adaptatif ...........................89 Figure 58 : Taux de blocage avec le mcanisme utilisateur et dbit adaptatif .....................89 Figure 59 : Dbit de tentatives des handovers horizontaux trafic contraint temporellement

......................................................................................................................................90 Figure 60 : Dbit de tentatives des handovers montants trafic contraint temporellement.91 Figure 61 : Dbit des handovers descendants trafic contraint temporellement .................92 Figure 62 : Dbit de tentatives des handovers horizontaux trafic non contraint

temporellement .............................................................................................................93 Figure 63 : Dbit de tentatives des handovers montants trafic non contraint

temporellement .............................................................................................................93 Figure 64 : Dbit des handovers descendants trafic non contraint temporellement ..........94 Figure 65 : Taux de blocage WiMAX des nouveaux appels trafic contraint

temporellement .............................................................................................................95 Figure 66 : Taux de blocage WiMAX des nouveaux appels trafic non contraint

temporellement .............................................................................................................95 Figure 67 : Taux de blocage satellite des nouveaux appels trafic contraint temporellement

......................................................................................................................................96 Figure 68 : Taux de blocage satellite des nouveaux appels trafic non contraint

temporellement .............................................................................................................97 Figure 69 : Taux de blocage des handovers horizontaux trafic contraint temporellement98 Figure 70 : Taux de blocage des handovers montants Trafic contraint temporellement ...98 Figure 71 : Taux de blocage des handovers horizontaux trafic non contraint

temporellement .............................................................................................................99 Figure 72 : Taux de blocage des handovers montants trafic non contraint temporellement

....................................................................................................................................100 Figure 73 : Schma de la mise en correspondance DVB-RCS WiMAX.......................111 Figure 74 : Schma de la mise en correspondance WiMAX DVB-RCS.......................113 Figure 75 : Taux de blocage de CAC_WiMAX en fonction de la charge..........................126 Figure 76 : Taux de blocage de CAC_WiMAX en fonction de la taille de leaky bucket ..127 Figure 77 : Taux de blocage des diffrentes classes de service avec le taux darrive

(stratgie 3) .................................................................................................................130

xv Figure 78 : Dbits de diffrents handovers avec le taux darrive (stratgie 3) .................131

xvi

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1 : Paramtres de modle ........................................................................................71 Tableau 2 : Catgories de demande de capacit DVB-RCS et correspondance ATM .......107 Tableau 3 : Classes de QoS IEEE 802.16e 2005 [60] [61]..............................................108 Tableau 4 : Diffrentes applications potentielles [63] ........................................................110 Tableau 5 : Mise en correspondance des paramtres de QoS dans un contexte

WiMAX/DVB-RCS....................................................................................................112 Tableau 6 : Applications envisageables dans DVB-RCS [57] ...........................................114 Tableau 7 : Paramtres de modle de simulation ...............................................................125 Tableau 8 : Dbits des diffrentes classes de service dans les deux rseaux......................125 Tableau 9 : Connexions changes dans le sens montant lors de ltablissement de

connexion (stratgie 2)................................................................................................128 Tableau 10 : Connexions changes dans le sens descendant lors du down handover

(stratgie 2) .................................................................................................................129 Tableau 11 : Connexions changes lors dun up handover (stratgie 3) ..........................129 Tableau 12 : Connexion changes lors dun down handover (stratgie 3) .......................129

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LISTE DES ACRONYMES

AN Access Network ABC Always Best Connected ABR Available Bit Rate AES-CCM Advanced Encryption Standard CCM (Counter with

CBC-MAC) AP Access Point AR Access Router ASP Access Service Provider ATM Asynchronous Transfer Mode AVBDC Absolute Volume Based Dynamic Capacity BS Base Station BSC Base Station Controller BSM Broadband Satellite Multimedia Working Group BSP Broadcast Service Provider BTS Base Transceiver Station BW Bandwidth BWA Broadband Wireless Access CAC Call Admission Control CBR Constant Bit Rate CID Connection ID CINR Carrier-to-Interference plus Noise Ratio CMAC Cipher-MAC CoA Care of Address CR Channel Reservation CRA Continuous Rate Assignment CSMA/CA Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance DAMA Demand Assignment Multiple Access DSL Digital Subscriber Line DVB-RCS Digital Video Broadcast - Return Channel by Satellite EAP Extensible Authentication Protocol ESS Extended Service Set ETSI European Telecommunications Standards Institute FA Foreign Agent FBSS Fast BS Switching FCA Free Capacity Assignment FEC Forward Error Control FMIP Fast Mobile IPv6 Protcol GAN Generic Access Network GANC Generic Access Network Controller GEO Geostationary Earth Orbit GPRS General Packet Radio Service GPS Global Positioning System GSM Global System for Mobile communication HA Home Agent H-ARQ Hybrid Automatic Repeat Request HHO Horizontal Handover

xx HLR Home Location Register HO Handover IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineers IETF Internet Engineering Task Force IMS IP Multimedia Subsystem IP Internet Protocol IS Information Service ITU-T Telecommunication Standardization Sector of the

International Telecommunications Union LEO Low Earth Orbit LOS Line Of Sight MAC Media Access Control MAN Metropolitan Area Network MAP Multi-Access Provider MDHO Macro Diversity Handover MFTDMA Multi Frequency Time Division Multiple Access MICS Media Independent Command Service MIES Media Independent Event Service MIH Media Independent Handover MIHF Media Independent Handover Function MIIS Media Independent Information Service MIMO Multiple Input Multiple Output MIP Mobility IP MN Mobile Node MPE Multi-Protocol Encapsulation MPEG2-TS Moving Picture Experts Group - Transport Stream MR Mobile Router MS Mobile Station MSC Mobile Switching Centre MSL Minimum Scheduling Latency MSS Mobile Subscriber MT Mobile Terminal NAR New Access Router NCC Network Control Center NLOS No Line Of Sight NN Neighbor Node OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing PKM Privacy Key Management PoA Point of Attachment QoS Quality of Service RAN Radio Access Network RBDC Rate Based Dynamic Capacity RCST Return Channel Satellite Terminal RSS Received Signal Strength SAP Service Access Point SDU Service Data Unit SGSN Serving GPRS Support Node SS Subscriber Station SSIDs Service Set Identifier TCP Transmission Control Protocol

xxi TEK Traffic Encryption Key UBR Unspecified Bit Rate UDP User Datagram Protocol UMA Unlicensed Mobile Access UMTS Universal Mobile Telecommunications System UNA Unlicensed Network Access VBDC Volume Based Dynamic Capacity VBR-rt Variable Bit Rate - real time VHO Vertical Handover VoIP Voice over IP VPN Virtual Private Network VSAT Very Small Aperture Terminal WiFi Wireless Fidelity WiMAX Worldwide Interoperability for Microwave Access WLAN Wireless Local Area Network WMAN Wireless Metropolitan Area Network AAL-5 ATM Adaptation Layer 2G Second Generation 3G Third Generation 3GPP Third Generation Partnership Project

xxii

INTRODUCTION

Les rseaux mobiles et sans fil ont connu un essor sans prcdent ces dernires annes. Il sest agit dune part du dploiement de plusieurs gnrations successives de rseaux de tlcommunications essentiellement ddis la tlphonie (2G, GSM) puis plus orients vers le multimdia (3G, UMTS). Dautre part, les rseaux locaux sans fil sont rentrs dans la vie quotidienne au travers de standards phares tels que WiFi, Bluetooth, etc. Les volutions se poursuivent de toute part, tant dans le monde des rseaux spcialiss (capteurs, tiquettes intelligentes, etc.) que des rseaux tlcoms. Ceux-ci voient dsormais des solutions concurrentes apparatre provenant de divers horizons : monde tlcoms classiques avec HS(D)PA, monde des rseaux sans fil avec le WiMAX voire le monde de la diffusion tlvision terrestre et satellite (DVB-T, DVB-H, DVB-S).

La future gnration de rseaux sans fil dite de quatrime gnration (4G) apporte un vritablement tournant dans le foisonnement et la disparit des solutions existantes. Lobjectif cette fois sera certes daugmenter les dbits et les applications prises en charge par ces rseaux mais encore de construire un cadre permettant leur interoprabilit. Des premires solutions sont dj disponibles auprs de la plupart des oprateurs de tlcommunications mais la plupart dentre elles sont des solutions spcifiques un type dinterconnexion et un oprateur. LIEEE, au travers dun groupe de travail spcifique 802.21, a donc propos un cadre gnral pour un dveloppement harmonieux de cette interoprabilit. Ce travail porte surtout sur les basculements entre systmes au travers de mcanismes que lon qualifie de handovers verticaux en raison du changement de technologie entre les systmes. Il ne traite pas, et ce nest bien videmment pas son objectif, le problme de la continuit de la qualit de service.

Notre travail de thse sest donc concentr sur ces problmes dinteroprabilit avec prise en compte de la qualit de service. Par ailleurs, les systmes satellites nayant pas encore t intgrs dans les tudes de ce groupe de travail, nous avons fait porter une bonne partie de nos efforts sur linteroprabilit entre systmes terrestres et systmes satellites. Pour les rseaux terrestres, nous en avons choisi un qui a des caractristiques intressantes en particulier vis vis de son interconnexion avec un systme satellite (couverture large, prise en compte de la QoS, mobilit, dbit, etc.). Nous avons donc retenu le rseau mtropolitain WiMAX. En ce qui concerne le rseau satellite, nous avons choisi le systme DVB-RCS comme un des plus aboutis. Ce choix dinterconnexion donne une ouverture importante la fois en terme de scnarios envisageables mais encore de mcanismes proposer.

Par ailleurs, la solution qui vise profiter du cadre gnrique du modle IEEE 802.21 nous semble largement la plus saine dans la mesure o, mme si elle est sans doute plus contraignante car elle impose aux standards existants se conformer une vision commune de linteroprabilit, elle permet une volutivit et une rutilisabilit bien plus importante que la solution cousue main des solutions jusquici dployes qui ncessitent de reprendre le travail zro pour tout couple de technologies devant cohabiter.

Par ailleurs, lvolution naturelle des systmes de communication sans fil soriente dsormais largement vers la prise en compte de la qualit de service. Celle-ci est inhrente

2 aux solutions des oprateurs tlcoms (GSM, UMTS) mais nest reste que marginale dans les premires solutions de rseaux sans fil (WiFi ou Bluetooth) pour lesquelles, il sest agit essentiellement dans un premier temps de proposer des solutions qui fonctionnent des utilisateurs peu exigeants. Ce temps est rvolu et dsormais, tous les nouveaux standards intgrent des mcanismes visant garantir de la qualit de service certains flux et/ou certains utilisateurs. Notre travail a donc port sur la prise en charge de la qualit de service en particulier lors des transferts entre systmes.

Nos travaux se sont donc focaliss la fois sur larchitecture et les protocoles lis ces rseaux htrognes mais encore sur la dfinition de mcanismes visant garantir de la qualit de service et sur lvaluation de lensemble de ces propositions.

Notre premire contribution porte sur le dveloppement de la norme IEEE 802.21 afin quelle puisse intgrer un systme satellite de type DVB-RCS. Pour ce faire, nous avons pris le parti de nous inspirer des recommandations qui ont t faites par ce groupe de travail aux diffrents standards de tlcommunications terrestres afin quils offrent les possibilits dinteroprabilit. Cela se traduit dans le standard DVB-RCS par la cration de points daccs au service . Cette notion nexiste pas vraiment dans le monde des systmes de communications par satellite pour lesquels les protocoles et les fonctions sont vus comme des enchanements plus que comme des couches communicantes au travers dun modle de rfrence tel que normalis par lOSI et largement repris par les standards de tlcoms ITU ou IEEE. Ce travail a t dclin au travers dun certain nombre de scnarios que nous avons dfinis pour linterconnexion de systmes WiMAX/DVB-RCS. Dans ce cadre, nous avons propos une procdure de handover vertical.

La deuxime partie de la thse porte sur des mcanismes permettant damliorer les procdures de handover. Nous avons alors considr plusieurs cadres successifs. Le premier contexte concerne une solution purement WiMAX o les utilisateurs doivent basculer entre plusieurs cellules. Une technique relativement simple consiste rserver des ressources dans les diffrentes cellules afin de prparer les changements de cellules dans de bonnes conditions. La question gnralement pose consiste savoir quand et comment mettre en uvre la rservation. Plutt que de gaspiller des ressources, notre ide est quen se servant de mcanismes de signalisation, on doit pouvoir rserver des ressources quand des utilisateurs commencent se rapprocher de la zone de recouvrement entre cellules. Nous avons alors propos plusieurs solutions pour effectuer ces rservations : en les faisant passer par des utilisateurs proches gographiquement des mobiles qui se rapprochent de la zone de basculement mais qui eux sont porte de la nouvelle station de base vise, par la station de base de service ou par une combinaison de ces deux techniques. Nous avons montr que ces propositions amliorent sensiblement les performances du handover et avons montr lintrt respectif de ces deux techniques en fonction de la densit du trafic. Le deuxime contexte reprend le cas de linterconnexion WiMAX/DVB-RCS. Dans ce cas de figure, le mcanisme a t revisit en prenant en compte la disparit de porte des deux systmes mais aussi de dbit. Lide est de favoriser la prise en charge par le rseau WiMAX qui offre des dlais moindres et des dbits plus levs. Le mcanisme de rservation de ressources conserve de nouveau son intrt.

Dans les prcdents chapitres, la notion de qualit de service a surtout t mise en vidence au travers de la russite des transferts intercellulaires en regardant essentiellement

3 le dbit ncessaire lapplication lors du changement de systme. Il nous a paru alors intressant de prolonger cette tude en nous intressant la mise en correspondance entre les paramtres de qualit de service entre systmes. Il est noter que beaucoup de systmes de tlcommunications rcents se sont penchs sur la dfinition de classes de services et de paramtres de qualit de service associs. Les prcurseurs en la matire ont t les rseaux ATM, mais lon a vu ces travaux repris dans de trs nombreux contextes : IP (on pense surtout DiffServ voire Intserv), GSM/GPRS, UMTS, WiMAX, DVB-S/RCS et plus mdiocrement IEEE 802.11e. Si les dmarches sont sensiblement quivalentes, les rsultats restent toutefois encore un peu htrognes. Nous avons donc profit du cadre gnral de cette thse pour faire lexercice de mise en correspondance dans le cadre WiMAX/DVB-RCS. Lintrt est multiple puisquil permet denrichir les modles prcdents lors du basculement vertical entre les deux systmes, mais encore de mettre en uvre une interconnexion simple, une communication pouvant passer par un rseau daccs WiMAX puis relaye par un systme satellite de type backhauling . Un mcanisme de CAC (Call Admission Control) a finalement t propos pour le rseau WiMAX, le DVB-RCS et lintgration WiMAX/DVB-RCS. Nous lavons valu et les rsultats sont prometteurs.

5

CHAPITRE I - ETAT DE LART

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1. Introduction Dans ce chapitre nous nous intressons aux architectures de futurs rseaux daccs

sans fil terrestres et satellite. Dans un premier temps, nous allons prsenter larchitecture du rseau WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) et celle du systme satellite DVB-RCS (Digital Video Broadcast - Return Channel by Satellite). Pour le rseau WiMAX, nous nous intresserons plus spcifiquement : au standard, la pile protocolaire, aux fonctionnalits, la QoS, et au handover. Puis, nous allons synthtiser les diffrents travaux de handover dans lensemble des rseaux sans fil terrestres. Ensuite, nous nous focaliserons sur le systme satellite DVB-RCS : architecture, pile protocolaire, couche physique, et mthode daccs. Dans un deuxime temps, nous allons prsenter les diffrentes solutions existantes pour linterconnexion des rseaux sans fil : le standard GAN (Generic Access Network), le protocole FMIP6 (Fast Mobile IPv6 Protocol), ainsi que le standard IEEE 802.21 et les travaux de recherche associs. Une comparaison entre ces diffrentes solutions est prsente suivie par une synthse des travaux de recherche sur lintgration des rseaux sans fil terrestres et des systmes satellites. Notons que dans la suite du manuscrit, quand on parlera de DVB-RCS, il sagira du systme DVB-RCS qui comporte une voie aller en DVB-S/2 et une voie retour exploite en DVB-RCS.

2. Les rseaux WiMAX Le rseau WiMAX dsigne dans le langage courant un ensemble de standards et

techniques du monde des rseaux mtropolitains sans fil WMAN (Wireless Metropolitan Area Network).

Le standard IEEE 802.16, ou WiMAX permet le raccordement sans fil d'entreprises ou de particuliers sur de longues distances haut dbit. WiMAX apporte une rponse approprie pour certaines zones rurales ou difficilement accessibles, qui sont aujourd'hui prives d'accs l'Internet haut dbit pour des raisons de cot. Cette technologie vise donc introduire une solution complmentaire au DSL (Digital Subscriber Line) et aux rseaux cbls d'une part, et interconnecter des hotspots WiFi d'autre part. WiMAX est principalement fond sur une topologie en toile bien que la topologie maille soit possible. La communication peut tre ralise en ligne de vue (LOS : Line Of Sight) ou non (NLOS). La dernire mouture du standard qui nous intresse ici est le standard IEEE 802.16 2005 qui couvre les terminaux mobiles et dfinit des mcanismes volus de gestion des handovers.

2.1. Standard de linterface air IEEE 802.16 Plusieurs standards IEEE 802.16 (Figure 1) ont t dfinis : IEEE 802.16 (2001)

ddi aux systmes LOS (10-66 GHz), IEEE 802.16c (2002) qui fonctionne sur la bande des frquences 10-66 GHz et IEEE 802.16a pour les systmes NLOS (2-11 GHz). Les deux derniers standards retenus sont IEEE 802.16 (2004) pour les terminaux fixes WiMAX fixe et IEEE 802.16e (2005) pour les terminaux mobiles WiMAX mobile.

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Figure 1 : Standard IEEE 802.16 [1]

2.2. Pile protocolaire La pile protocolaire du standard IEEE 802.16e est focalise sur les couches PHY et

MAC comme on peut le voir sur la Figure 2. Elle contient les sous-couches de convergence et de scurit.

Figure 2 : Architecture de la pile protocolaire IEEE 802.16e [1]

9 2.3. Fonctionnalits

Le standard IEEE 802.16 peut utiliser efficacement les bandes de frquences disponibles. Il met en place un certain nombre de fonctionnalits permettant doffrir une solution pour le passage lchelle, et un accs haut dbit tout en tenant compte des besoins de lutilisateur et des applications en terme de qualit de service (QoS), de mobilit et de scurit. Nous pouvons aussi classifier ces fonctionnalits selon les besoins suivants [1] : Le passage lchelle : la couche PHY permet le passage lchelle en utilisant de faon adaptative la bande passante de 1,25 20 MHz pour le standard WiMAX fixe. Le profil global du WiMAX mobile est propos de 5 MHz 10 MHz. Des mcanismes de rutilisation flexible de frquence et de planification sont galement proposs. Le haut dbit : la trame MAC est de taille importante avec un faible overhead. Au niveau physique, WiMAX utilise des mcanismes FEC (Forward Error Control) avancs et une modulation adaptative. Lutilisation de technique H-ARQ (Hybrid Automatic Repeat Request) permet de rduire les pertes de paquets. H-ARQ est une technique permettant de combiner la technique FEC fonde sur lutilisation de turbo-codes avec une stratgie de retransmission permettant lchange dinformations entre lmetteur et le rcepteur. Les amliorations portent aussi sur ladaptation de la technique MIMO (Multiple Input Multiple Output) et la mise en uvre dune formation adaptative de faisceaux. La QoS : plusieurs types de trafic sont pris en compte. La QoS est ngocie au niveau du flux de service (cf. 2.1.1.4), ltablissement de la connexion et un cadre gnral avanc de lordonnancement est dfini. Une modulation et un codage sont mis en place ainsi que le choix de technique de reprise (ARQ, H-ARQ). La mobilit : elle comprend la dfinition de plusieurs mcanismes : hard/soft handover, fast base station switching handover (handover FBSS) et contrle de puissance avec les modes sleep et idle . Nous dcrirons en dtail ces mcanismes dans (3.3). La scurit : Elle comprend plusieurs mcanismes volus dont : authentification d'EAP (Extensible Authentification Protocol), chiffrement avec AES-CCM (Advanced Encryption Standard CCM (Counter with CBC-MAC) mode), mode d'authentification CMAC (Cipher-MAC), certificats X.509 (un standard de cryptographie de lITU-T pour les infrastructures cls publiques (PKI)), cl de rattachement (key binding) et possibilits d'authentification du dispositif et de l'utilisateur.

2.4. QoS 2.4.1. Connexion

Le lien dans un rseau IEEE 802.16 est un lien logique unidirectionnel entre la station de base (BS) et le niveau MAC du terminal utilisateur SS (Subscriber Station) [1]. Il y a un indicateur de la destination, les requtes de transmission sont vhicules sparment. Enfin, certaines proprits de QoS sont associes chaque connexion. Lactivation par la station de base repose sur les dispositifs suivants : enregistrement du terminal utilisateur, modification de service du terminal utilisateur et connexions de base tablies au ranging initial pour les messages MAC de gestion intolrants au dlai. Les sessions de niveau plus lev peuvent partager la mme connexion MAC, les connexions se partageant

10 linterface air.

2.4.2. Flux de service Un service de transport unidirectionnel (montant ou descendant) au niveau MAC est

dfini pour vhiculer les paquets. Nous pouvons distinguer les services suivants [1] : - Caractrisation des paramtres de QoS (latence, gigue et dbit garanti). - Caractrisation des processus dallocation de la bande passante. - Gestion de la QoS pour la connexion.

Dautre part, les flux de service sont dynamiques ; cela signifie quils peuvent tre crs, modifis, ou supprims laide dune srie de messages de gestion MAC.

2.4.3. Principe de la gestion de la QoS La gestion de la QoS a pour but de garantir la QoS par connexion comme suit [1] :

- Association des paquets traversant l'interface MAC avec les flux de service. - Dfinition de l'ensemble des paramtres de QoS pour chaque flux de service.

Des mcanismes QoS permettent de dfinir un ordre de transmission sur l'interface air et de fonctionner en conjonction avec des mcanismes au del de l'interface air afin dessayer de fournir une QoS de bout en bout. Un ensemble de fonctionnalits est mis en place pour rpondre ces besoins [1] :

- Une fonction pour pr-configurer les flux de service et les paramtres du trafic fonds sur la QoS par terminal ;

- Une fonction afin dtablir dynamiquement les flux de service avec QoS et des paramtres de trafic ;

- Lutilisation dun ordonnancement MAC et de paramtres de trafic QoS pour les flux de service sur le lien montant ;

- Lutilisation des paramtres de trafic QoS pour les flux de service sur le lien descendant ;

- Le regroupement des proprits des flux de service en classes de service pour les entits de niveau suprieur et les applications. Dans le chapitre 5, nous prsentons les paramtres de QoS, dfinis dans le rseau WiMAX, pour chaque classe de service.

3. Procdure de handover Afin de prendre en compte la mobilit des usagers, le standard met en place une

procdure de handover utilisable dans les cas suivants [1] : - Quand la station mobile MS (Mobile Station) peut tre prise en compte avec une

meilleure qualit de signal par une autre station de base (mouvement du terminal, affaiblissement du signal ou interfrence).

- Quand le terminal mobile peut tre pris en compte avec une meilleure QoS par une autre station de base (quilibrage de charge, contrle d'admission, ou attentes en terme de QoS).

11 3.1. Introduction

Le handover de niveau deux est l'opration effectue par un terminal qui change de station de base de service vers une station de base cible [2]. Cela peut se produire quand le terminal se dplace et souhaite conserver un signal de bonne qualit, ou si le terminal voit qu'une autre station de base peut lui fournir une meilleure QoS. Ce handover peut engendrer ou non un handover des couches suprieures selon que les stations de base sont sur le mme lien rseau ou non.

3.2. Acquisition de la topologie du rseau 3.2.1. Les annonces

Une station de base de service diffuse priodiquement des annonces aux terminaux. Il s'agit d'un ensemble d'informations sur les stations de base voisines : leur nombre, et pour chacune, son identifiant, ses caractristiques physiques (liens montants et descendants), etc. La diffusion priodique dannonces permet au terminal de mettre jour ses connaissances sur la topologie et de se synchroniser plus facilement avec une station de base voisine.

3.2.2. La scrutation par le terminal de ses stations de base voisines Le but dune scrutation est de tester dans quelle mesure une station de base voisine

pourrait convenir en tant que station de base cible d'un handover, et dacclrer ce handover sil a lieu. On distingue deux scrutations : une scrutation sans association, dans laquelle le terminal se synchronise sur le lien descendant de la station de base cible pour estimer la qualit du canal physique. Une scrutation avec association (appele association), qui est une scrutation simple laquelle sajoute une mesure de porte (ranging). 3.2.3. Lassociation

Cette procdure est effectue en vue de la slection d'une station de base cible approprie pour un handover et/ou pour acclrer un ventuel futur handover. Une association est une procdure optionnelle de ranging pouvant se produire durant la scrutation sur une des stations de base voisines. Le but est de permettre au terminal de recueillir et d'enregistrer des paramtres ainsi que des informations sur la disponibilit de service dune station de base voisine. Lassociation comprend louverture des connexions de gestion de base et primaires entre le terminal et la station de base cible. Il y a plusieurs niveaux de connexion : de base, primaire, secondaire, et enfin connexion de transport (vhiculant des donnes utilisateur). Il existe trois types d'association : Association de niveau 0 (sans coordination) : La station de base de service ne participe pas lassociation. La station de base cible ne connat pas le terminal et va donc lui fournir un accs en contention pour le ranging. Association de niveau 1 (avec coordination) : La station de base de service coordonne l'association entre le terminal et la station de base cible. Ainsi, la station de base de service fournit au terminal des paramtres lis l'association : le terminal et la station de base cible se connaissent mutuellement, donc la station de base cible fournit au terminal une allocation sans contention.

12 Association de niveau 2 (assiste par le rseau) : La station de base de service coordonne l'association avec les stations de base cibles. Cependant, un terminal ayant transmis le code de ranging la station de base cible ne devra pas attendre la rponse de ranging.

3.3. Handover break before make Cest la procdure classique de hard handover : le terminal se dconnecte de sa

station de base de service avant de se connecter la station de base cible. Il y a donc une coupure dans la communication. Par consquent, ce mode de handover ne fonctionne que si la mobilit est lente. La procdure de handover comporte plusieurs tapes : Re-slection de cellule : Le terminal utilise les informations recueillies lors des scrutations, associations, annonces, pour valuer l'intrt d'une station de base voisine comme cible dun handover. Une telle procdure nimplique pas la terminaison de la connexion avec la station de base de service, et n'est pas forcment suivie dune dcision de handover. Entre dans le rseau : Lentre dans le rseau comprenant la synchronisation avec les liens descendants/montants, le ranging (obtention des paramtres du lien descendant et montant), la ngociation des capacits, lauthentification par change de cls et lenregistrement du terminal auprs de la station de base. Si l'enregistrement est russi, on tablit la connectivit IP et les connexions de transport ; la station de base cible devient la station de base de service. Terminaison du contexte terminal : Le terminal envoie, la station de base de service, une indication avec l'option de relchement des ressources. La station quant elle arme le temporisateur "retenue des ressources". Lorsque ce temporisateur expire, la station de base de service met fin toute connexion avec le terminal et dtruit les informations le concernant. Si la station de base de service reoit un message provenant de la station de base cible indiquant que le terminal y a t attach, la station de base de service peut supprimer le contexte du terminal mme avant l'expiration du temporisateur. Baisse de connectivit pendant le handover : Quand un terminal dtecte une baisse de connectivit pendant lentre dans le rseau d'une station de base cible, il peut essayer de reprendre la communication avec sa station de base de service en envoyant un message d'annulation de handover. Coordination de transmission : Quand le terminal termine le handover, il faut maintenir la continuit de la transmission entre l'ancienne et la nouvelle station de base de service vers le terminal.

3.4. Modes optionnels de handover : MDHO et FBSS En plus de la procdure de hard handover, il existe deux modes optionnels de

handover (FBSS (Fast BS Switching) et MDHO (Macro Diversity Handover)). La prise en charge de ces modes est paramtre lors de la phase denregistrement. Le jeu de diversit est un ensemble contenant une liste des stations de base actives pour le terminal. La notion de station de base active surpasse la notion de station de base associe : en effet, lenregistrement a eu lieu, et donc louverture des connexions de gestion secondaires aussi.

13 Une entit prenant en charge le MDHO/FBSS doit grer le jeu de diversit, dans lequel une station de base ancre est dsigne. Nous notons que la coordination de transmission nest effectue que dans le mode FBSS, et se droule de la mme manire que dans le hard handover.

3.5. Dcision et dbut de MDHO/FBSS 3.5.1. FBSS (commutation rapide de station de base)

Le handover FBSS ncessite plusieurs conditions : - les stations de base, qui sont synchronises sur une rfrence temporelle commune,

ont une structure de trame (trame = unit de temps) synchronise et utilisent les mmes frquences.

- les trames envoyes par les stations de base un moment donn doivent parvenir au terminal pendant l'intervalle de prfixe OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing).

- les stations de base doivent partager et se transmettre le contexte MAC. Il contient les informations que le terminal et la station de base s'changent lors de l'entre dans le rseau, par exemple l'tat d'authentification, afin qu'un terminal authentifi/enregistr auprs d'une station de base du jeu de diversit soit aussi automatiquement auprs des autres stations de base de lensemble.

Le FBSS est un genre nouveau de handover. Le terminal est servi par une seule station de base un instant donn : la station de base ancre, qui est donc considre comme sa station de base de service. Les donnes du terminal sont reues par toutes les stations de base du jeu de diversit mais seule la station de base ancre va les interprter.

Le terminal ne communique quavec la station de base ancre pour le sens montant et descendant, mais les autres stations de base actives doivent tre prtes envoyer des donnes au terminal dans n'importe quelle trame. En effet, dune trame lautre, la station de base ancre peut changer au sein du jeu de diversit. En FBSS, on parle plutt de commutation rapide de station de base. Cest un changement de station de base ancre qui ninduit pas de coupure, car les connexions de gestion sont dj en place entre le terminal et les stations de base actives. Il sagit juste pour le terminal douvrir les connexions de transport vers la nouvelle station de base ancre. L'avantage est de ne pas devoir utiliser des messages de signalisation de handover quand on veut changer de station de base ancre, car la commutation de station de base ancre est effectue sans invoquer la procdure de handover classique.

3.5.2. MDHO (soft handover) Avec un soft handover, le terminal est servi par toutes les stations de bases du jeu de

diversit. Ce mode se fonde sur la capacit du terminal communiquer simultanment avec plusieurs stations de base. Au fil du temps et de ses dplacements, le terminal va modifier son jeu de diversit.

14 Dans le sens descendant, le terminal reoit la mme trame MAC, au mme instant, en provenance de chacune des stations de base du jeu de diversit. Il effectue ensuite la combinaison de diversit : en combinant le signal des diffrentes stations de base, il en fabrique un seul grce un rcepteur de type RAKE. Il y a un gain de diversit car le terminal profite de la rception de plusieurs PDUs pour limiter les erreurs en combinant les informations. Dans le sens montant, le trafic provenant du terminal est reu par toutes les stations de base du jeu de diversit. Le MDHO requiert les mmes conditions que le FBSS, mais en plus : les stations de base utilisent le mme ensemble de CIDs (Connection ID) pour les connexions tablies avec le terminal. Les stations de base doivent utiliser le mme type de PDU MAC/PHY. Enfin, le terminal doit pouvoir prendre en charge plusieurs connexions simultanes.

3.6. Conclusion Le handover de niveau deux dans le rseau WiMAX mobile (IEEE 802.16e) est

anticip par des procdures pr handover permettant den limiter la dure. A la procdure de handover classique, utilise dans des situations de mobilit lente, sajoutent deux modes permettant un handover sans coupure adapts aux dplacements rapides de lutilisateur. MDHO sera srement implant en dernier du fait de sa complexit.

4. Les rseaux WiMAX

4.1. Handovers dans les rseaux terrestres La majorit des travaux de recherche actuels sont orients vers la possibilit

dintgrer les rseaux sans fil terrestres : le rseau WLAN (Wireless Local Area Network) et des rseaux 3G ; cela constitue une dfinition dun rseau 4G. Cette intgration soulve plusieurs problmes puisque chaque rseau a des caractristiques diffrentes (bande passante, zone de couverture, puissance, norme, etc.). Lun des problmes envisags est galement celui de la mise en uvre dun handover sans couture et sans perte des donnes. La procdure de handover a t tudie de plusieurs points de vue : algorithmique, protocolaire, mcanismes, architecturel, etc. Les intrts des travaux prennent en compte plusieurs aspects :

- Lamlioration de handover (handover sans couture, rduire la perte de blocage, amliorer lutilisation de rseau, etc.) et de la QoS. Le dveloppement de handover pourrait alors tre mis en uvre aux diffrents niveaux des piles protocolaires, surtout au niveau rseau.

- La dcision de handover dans la mesure o on doit savoir quand et quel niveau le handover doit tre dclench. Lintrt est donc de choisir le meilleur rseau selon des critres et des conditions qui permettent le dclanchement de handover.

- La mobilit sans et avec considration de la localisation du terminal mobile.

15 4.2. Amlioration du handover

La rduction de la dure dun handover est lun des buts recherchs. Cela peut se faire en dveloppant un protocole de handover. Les auteurs dans [3] se sont intresss rduire la dure de handover en proposant un handover coopratif afin de prparer prmaturment le handover avec le rseau cible. Les auteurs proposent un handover vertical sans couture (Figure 3 et Figure 4). Pour cela, ils prsentent un nouveau concept appel Takeover . Cela consiste permettre un nud voisin situ dans la zone de recouvrement de traiter les demandes dun nud mobile qui veut faire un handover avant que celui-ci ne puisse le mettre en uvre. On parle alors dun handover coopratif dans la mesure o les nuds saident les uns les autres concernant le handover. Cela rduit la dure de handover : temps de pr-authentification et de pr-enregistrement (utilisant une procdure denregistrement IP mobile). De plus, un protocole pour le Takeover a t dvelopp et appliqu. La dcision de handover est fonde sur la qualit du signal de deux stations de base. En revanche, le systme propos demande plus de signalisation et aussi plus de traitement par le nud voisin. Cela impose enfin le fonctionnement en mode maill (communication directe entre terminaux).

Figure 3 : Protocole propos de takeover [3] Figure 4 : Handover fond sur takeover [3]

Par ailleurs, la rduction de la dure de handover peut tre traite au niveau physique. Smaoui et al. [4] prsentent un schma dun handover UMTS/WLAN afin de rduire la dure de handover et le taux de blocage. Pour prendre la dcision de handover, la puissance du signal reu (RSS : Received Signal Strength) du rseau de service doit tre infrieure celle du rseau cible et une puissance du signal prdfinie. Cependant, les auteurs dans [5] ont montr que le handover IP rapide nest pas suffisant pour rduire la dure de handover. Cest pour cela quils proposent un schma dun handover qui traite le dlai de blocage.

Par ailleurs, la prise en compte de la QoS en effectuant le handover a t aborde dans plusieurs travaux. R. Corvaja [6] a propos un handover IEEE 802.11b/Bluetooth en

16 tenant compte de la QoS. La procdure de handover ne repose pas sur la puissance du signal reu mais sur les paramtres de QoS du terminal mobile (dlai dacheminent des paquets et taux derreur de paquet). Les paramtres de QoS sont dfinis par des seuils pour chaque paramtre dans le profil utilisateur pour quil puisse dcider du handover au moment opportun. En outre, les auteurs dans [7] proposent damliorer la performance du handover au niveau de la couche liaison entre les rseaux IEEE 802.11 et Bluetooth en dfinissant une nouvelle interface virtuelle comme solution dun handover transparent pour les services IP entre diffrentes technologies. Les protocoles actuels montrent une limitation pour les applications avec des contraintes temporelles, telles que VoIP, cause de la latence (une rupture de quelques millisecondes lors de la procdure de handover est constate).

En plus de la QoS, Zahran et al. [8] ont pris en compte dautres critres afin deffectuer un handover : lutilisation de ressources rseau et le nombre de handovers. Les auteurs prsentent deux types dalgorithmes pour mettre en uvre le handover (WLAN/3G) : Hysteresis-based algorithm et lifetime-based algorithm. Les auteurs distinguent dailleurs deux types de handover (deux sens) (Figure 5) : MI : Movement-In qui est le handover du rseau 3G vers le rseau WLAN et MO : Movement-out qui prsente le sens inverse.

Figure 5 : Types des handovers dans un rseau 4G [8]

LAlgorithme Hysteresis-based utilise deux seuils (Figure 6). Le terminal mobile effectue un handover de type MI lorsque la puissance moyenne du signal reu ( RSS ) dpasse le seuil MITWLAN et effectue un handover de type MO quand cette puissance moyenne est infrieure au seuil MOTWLAN prdfini.

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MITWLAN

MOT WLAN

MO MI

RSS

Figure 6 : Algorithme hysteresis-based

LAlgorithme Lifetime-based utilise la puissance du signal reu afin destimer la puissance moyenne du signal et le taux daffaiblissement de la puissance du signal (RSS). Ces deux derniers paramtres sont utiliss pour calculer la dure de vie du terminal dans le rseau WLAN. Dans cet algorithme, le terminal mobile effectue un handover lorsque la puissance du signal est infrieure ou gale un seuil prdfini et la dure de vie estime est infrieure ou gale au seuil prdfini THO, o THO correspond au dlai prvu du handover entre les deux rseaux. Le terminal effectue un handover WLAN ds que la puissance du signal baisse en dessous du seuil prdfini. Les mmes auteurs par la suite ont dvelopp ce travail dans [9] [10] [11]. Ils proposent un algorithme de handover adaptatif qui sappelle ALIVE-HO et LIVE-HO (Adaptive Lifetime). Cet algorithme permet de baisser significativement le nombre de handovers non ncessaires (vite le phnomne de Ping-Pong) et amliore lutilisation de ressources. Cependant, un inconvnient de laugmentation de dure de vie du terminal dans le rseau WLAN est laugmentation du dlai des paquets cause de la dgradation de ltat du canal. Cela est peut tre dlicat si le terminal mobile effectue des applications temps rel.

4.3. Slection du meilleur rseau Un des points critiques pour le handover rside dans le choix des conditions de

dclenchement. Ces conditions peuvent tre fondes sur plusieurs paramtres. Les auteurs [12] proposent un schma dun handover IEEE 802.16a/IEEE 802.11n qui peut rduire la probabilit du handover inutile d la chute temporaire de la puissance du signal reu. Afin de dterminer la ncessit dun handover, les auteurs prennent en compte la bande passante (niveau rseau) et la puissance du signal reu (niveau physique) sans tenir compte de la QoS ni de la scurit.

Par ailleurs, dautres travaux sont fonds sur des mthodes mathmatiques afin de dfinir des paramtres qui aident prendre la dcision de handover. Q. Song et al. dans [13] prsentent un mcanisme de slection de rseau (WLAN/UMTS) afin de garantir aux utilisateurs mobiles dtre toujours pris en charge par le meilleur rseau (ABC : Always Best Connected). Les techniques mathmatiques intitules Analytic Hierarchy Process (AHP) et Grey Relational Analysis (GRA) sont combines dans le mcanisme pour dcider le meilleur rseau pour les utilisateurs mobiles en trouvant un compromis entre la prfrence de l'utilisateur, le service rendu lapplication et les conditions du rseau. Ces mthodes ne sont pas bien adaptes un contexte 4G car il est difficile de modliser le systme 4G laide de ces mthodes analytiques qui ncessitent beaucoup de paramtres.

18 Une autre solution mathmatique est propose dans [14]. Les auteurs ont suggr un algorithme pour prendre la dcision dun handover UMTS/WLAN. Cet algorithme sappelle : Trust-Assisted Handover Decision Algorithm. Il prend en compte un environnement multi-oprateurs et multi-technologies et peut tre alors utile dans un contexte 4G. Afin de dcider le handover avec le rseau cible, lalgorithme propos spcifie un indicateur comme signe dun handover avec succs. Cela conduit baisser les tentatives supplmentaires et les handovers non ncessaires.

Une solution architecturelle afin de slectionner le meilleur rseau a t propose dans [15], les auteurs proposent une architecture potentielle intgrant un rseau UMTS et un rseau WLAN IEEE 802.11 en utilisant un SGSN (Serving GPRS (General Packet Radio Service (2.5G)) Support Node) (Figure 7). Ils prsentent un modle analytique de dclenchement du handover fond sur les critres : la puissance du signal reu et la distance entre le nud et le point daccs ou la station de base. Ils mettent en place une entit fonctionnelle, appele NIU (Network Interwork Unit), pour raliser une interface standardise du rseau mre et pour cacher les particularits du WLAN. Donc, la NIU met en uvre toutes les fonctionnalits demandes comme lencapsulation des donnes, le transfert de signal, et constitue un pont entre les deux rseaux. La gestion de handover dpendant du protocole de mobilit MIP augmente le cot de signalisation ainsi que la latence du handover. La mission majeure de la conception dun handover est alors de rduire la probabilit de faire un handover si ce nest pas ncessaire, et en consquence de rduire la probabilit des appels rejets.

Figure 7 : Architecture propose [15]

En revanche, larchitecture propose possde quelques limitations ; en particulier, seule la probabilit du handover est value. Les auteurs ont galement considr quil y a seulement une seule cellule WLAN implante dans des cellules UMTS. De plus, ils ont suppos que la charge du rseau nest pas leve et que l'utilisateur se dplace tout droit. La prvision de rupture de lien peut aussi amliorer les performances de handover. Aust et al. proposent dans [16] un mcanisme de handover IP proactif (WLAN/GPRS). Dans cette tude, la dcision de handover proactif est fonde sur linformation de la couche liaison. Cela vite la rupture de lien lors du handover au niveau IP et ainsi rduit la perte de paquet en utilisant linformation de la couche liaison pour dclencher le handover avant la rupture

19 de lancienne connexion. D'ailleurs, les auteurs ont montr l'amlioration du handover en utilisant linformation modifie de la couche liaison.

Par ailleurs, dans le contexte de rseaux de deuxime gnration, des travaux rcents [17] proposent une nouvelle architecture capable de prendre en charge le service Always Best Connected. Cette architecture, appele architecture ouverte, tient compte de diverses technologies d'accs radio. Tout dabord, un nouveau mcanisme de dcouverte d'accs intgre le protocole du service de localisation et le service fond sur la localisation. On propose un schma de slection de rseau. Les utilisateurs peuvent choisir le meilleur rseau en changeant les poids des facteurs et des contraintes. Enfin, un mcanisme de handover sans couture fond sur IPv6 mobile a t choisi. Ce mcanisme prend en compte la qualit de service de bout en bout.

4.4. Handover avec mobilit Dans les rseaux 3G, la puissance du signal reu est considre comme lun des

facteurs essentiels afin de dclencher les procdures dinitialisation et de dcision de handover. En revanche, dans les rseaux 4G, il faudra considrer dautres facteurs (QoS, cot, bande passante, etc.). Zafeiris et al. dans [18] grent un handover 4G (en phases dinitialisation et de dcision) comme le montre la Figure 8. Ils ont propos une architecture fonde sur un agent qui dtermine le rseau cible en respectant les contraintes des utilisateurs et des applications. Lutilisateur prend en charge le dclenchement des procdures dinitialisation et de dcision de handover selon le profil de lutilisateur (ses besoins) et des applications. Lagent de mobilit permet nimporte quel terminal, qui contient la plateforme agent, dtre utilis pour accder aux fournisseurs de service MAP (Multi Access Provider). Le fournisseur MAP prend en charge lauthentification et la facturation lorsque les utilisateurs se dplacent entre plusieurs rseaux. Cependant, cette proposition est une solution logicielle pure qui demande plusieurs entits et interfaces fournir au niveau de lutilisateur, du rseau et de loprateur.

Figure 8 : Plateforme dagents [18]

20

Un travail rcent propose une solution architecturale pour un handover UMTS/WLAN [19] (Figure 9) afin de baisser la perte de handover et amliorer la QoS. Les auteurs proposent une architecture fournissant la mobilit et la QoS (MQMA : Mobility and QoS Management Architecture) fonde sur le handover make-before-break de niveau IP afin de mettre en uvre un handover sans couture. Le handover vertical est transfr vers un handover horizontal si le rseau cible ne rpond pas aux besoins de la QoS demande ou si le handover vertical nest pas un handover sans couture. Pour cela, les auteurs mettent en place trois entits : HIDM (Horizontal Inter-Domain Management) qui permet deffectuer un handover horizontal, VIDM (Vertical Inter-Domain Management) qui soccuper du handover vertical et SIDM (Stand-by IDM) qui vite les appels de handovers dtre rejets.

Le handover IP est galement pris en compte. Nguyen-Vuong et al. dans [20] proposent un schma dun handover sans couture UMTS-WiMAX fond sur IP mobile. Cette architecture repose sur la norme 3GPP. Le schma propos permet galement la continuit de service avec une latence faible et une faible perte de paquet. Les auteurs proposent le protocole IP mobile (MIP) commun au niveau rseau. La mobilit dans le rseau WiMAX est gre via un HA (Home Agent), et la mobilit dans le rseau UMTS est gre par son mcanisme de mobilit et par les fonctions de FA (Foreign Agent) implantes. Afin de rduire la perte de paquet lors de handover, le Foreign Agent informe le Home Agent du mouvement du terminal, le Home Agent met en attente les paquets et les envoie au terminal lorsquil sest dplac vers le rseau cible (quand le Home Agent reoit la mise jour MIP). En revanche, le problme dans une telle architecture est que si le terminal mobile se relie plusieurs points daccs, la phase de prparation du handover devient plus complique.

Figure 9 : Architecture propose [19]

21 4.5. Handover avec mobilit et localisation

La localisation du terminal mobile est aujourdhui la mode. Cela ncessite bien videment dautres entits afin de localiser le terminal, toutefois cela permet dviter des handovers non ncessaires. A. Saleh dans [21] a propos un algorithme qui prend en compte la localisation de lutilisateur dans une interconnexion de rseaux (WLAN/UMTS). Cela va empcher le dclenchement des handovers qui se produisent lorsque le terminal mobile rend visite au rseau WLAN pendant un laps de temps. Lide principale derrire lalgorithme propos est de prendre en charge les informations sur la position de lutilisateur, sa vitesse et sa direction pour connatre la dure de visite pour que lalgorithme de handover puisse dcider la ncessit du handover. Par ailleurs, Ylianttila a propos dans [22] une architecture de handover WLAN/UMTS dpendant de la localisation du terminal. Larchitecture propose permet au nud mobile de prparer le prochain handover et dactiver linterface rseau. Les paramtres de la procdure de handover pris en compte sont : la mobilit (vitesse de terminal), la position du nud mobile (information de go-localisation), la puissance du signal reu et le dlai de handover. Afin deffectuer la procdure de handover, lauteur a utilis un prototype de mobilit IP (MIP) pour rpondre aux applications VoIP.

4.6. Amlioration de handover horizontal Quelques solutions ont t proposes pour amliorer les mcanismes de handover

dans le rseau WiMAX IEEE 802.16e. Les auteurs dans [23], prsentent un algorithme pour amliorer le handover de niveau liaison dans lequel la station de base active fait suivre des donnes descendantes la station de base voisine cible. Les terminaux mobiles peuvent alors recevoir des donnes descendantes ds qu'ils deviendront synchroniss avec la station de base voisine. Le schma propos rduit le dlai de la transmission de donnes et la probabilit de perte de paquet pour le service temps rel sur le lien descendent. Mais une inefficacit vidente de ce schma consiste en son incapacit rduire la latence du handover dans le sens montant, qui est sensible pour quelques applications (par exemple, voix sur IP). Les auteurs dans [24] veulent se focaliser sur lamlioration de la procdure de dcision de handover. Pour cela, ils proposent dutiliser le rapport signal interfrence et bruit (Carrier-to-Interference plus Noise Ratio : CINR) et la diffrence de temps d'arrive ATD (Arrival Time Difference) pour prvoir la meilleure station de base cible. Ce schma a limit les interactions inutiles avec dautres stations de base voisines que la station de base cible. Cette mthode a montr son efficacit en rduisant le nombre d'interactions exiges. Cependant, elle empche galement le terminal mobile d'acqurir une information plus prcise qui serait normalement obtenue par un ranging et pourrait tre dcisive pour la slection finale de la station de base cible.

Dautre part, lide damliorer la performance du handover vertical en utilisant la rservation de ressource pourrait amliorer les performances des rseaux htrognes. Trs peu de travaux de recherche sont faits sur ce sujet. Les auteurs dans [25] prennent en compte la rservation de bande passante dans des rseaux WiMAX et WiFi. L'allocation de ressource est fonde sur deux seuils correspondant au trafic de voix/data. La politique propose pourrait amliorer l'utilisation dune interconnexion de rseaux WiFi-WiMAX,

22 cela conduit augmenter le nombre d'utilisateurs servis ce qui augmentera les bnfices de l'oprateur.

En tout cas, dans tous les travaux rcents, aucun na abord lamlioration de handover vertical en adoptant un mcanisme de rservation de ressources, autrement dit la prparation de la rservation avant quun nud mobile se dplace vers le rseau cible. De mme peu dtudes ont intgr la prise en compte dun systme satellite. Ce sujet sera lide de base dans notre travail, que nous prsenterons au fil des chapitres suivants.

5. Systme satellite (DVB-RCS) 5.1. Prsentation

Les standards des systmes de communication par satellite europens sont tudis par lETSI et sont trs fortement influs par lapplication de rfrence qui est la diffusion tlvisuelle qui est intrinsquement unidirectionnelle. Les normes DVB-S et DVB-S2 [26] [27] ne spcifient donc pas de recommandation en ce qui concerne limplantation dune voie de retour. Pour les services interactifs, un lien est tabli soit par des liaisons terrestres via des lignes tlphoniques, soit par le satellite. La norme DVB-RCS fournit un standard dutilisation du satellite pour la voie de retour (Return Channel by Satellite). La norme DVB-RCS est donc considre comme un complment du DVB-S. En fait, les flux aller DVB-S possdent diffrentes informations pour rgir le systme global en termes daccs, de signalisation et de synchronisation des terminaux. Le systme DVB-RCS dfinit quant lui un systme large bande bidirectionnel par satellite pour des terminaux de type VSAT (Very Small Aperture Terminals) de sorte que la voie aller suit la norme DVB-S (ou DVB-S2) et la voie de retour les spcifications techniques pour linterface air comme expliques dans [27].

5.2. Architecture DVB-RCS Larchitecture classique du DVB-RCS (Figure 10) est en toile ; tout le trafic

engendr par les terminaux utilisateurs (RCST : Return Channel Satellite Terminal) transite par la Gateway/NCC (Network Control Center) qui est comme une passerelle entre les RCST et les fournisseurs daccs Internet [26]. Les RCST peuvent mettre et recevoir des donnes. En outre, des mthodes de gestion du rseau, par exemple laccs au systme et aux ressources, doivent tre dfinies. Des entits prennent en charge les oprations de contrle, de supervision, de gestion du systme de communication, etc. Le centre de contrle gre laccs au systme et une grande partie de la signalisation. Dans une deuxime gnration de satellites, les procdures de gestion du systme pourraient tre implantes bord du satellite. Dautre part, afin de fournir un accs Internet pour des usagers localiss dans une zone non couverte par un rseau infrastructure, les terminaux RCST peuvent tre considrs comme un relais du trafic IP.

23

Figure 10 : Architecture DVB-RCS [26]

5.3. Pile protocolaire La norme DVB-RCS possde deux piles protocolaires possibles (Figure 11) [26].

Ces piles sont diffrentes au niveau de la couche 2 dans la mesure o il y a deux mthodes dencapsulation des donnes transmettre : une mthode qui utilise les cellules ATM et une autre fonde sur les paquets MPEG2-TS (Moving Picture Experts Group - Transport Stream). Toutefois, lencapsulation par la couche AAL-5 (ATM Adaptation Layer) est la technique obligatoire que chaque terminal RCST doit pouvoir lutiliser. La seconde mthode dencapsulation, dfinie par la couche MPE (Multi-Protocol Encapsulation), est optionnelle [27].

DVB-RCS

IP

AAL-5 MPE

MPEG-2 TS ATM

Figure 11 : Pile protocolaire du DVB-RCS [26]

5.4. Couche physique La chane de transmission du DVB-RCS montre sur la Figure 12 [26] repose sur

lmission de slots (bursts) (ce nest pas le cas en DVB-S). Les donnes (trafic ou donnes de niveau MAC) sont aussi formates en slots. On distingue quatre types de slots :

Le slot TRF (TRaFfic) de trafic : ce slot contient les donnes, ATM ou MPEG-2, des

24 terminaux. Le slot CSC (Common Signaling Channel) : ce slot prend en charge lidentification des terminaux lors de la phase de log-on. Le slot ACQ (ACQuisition) permet une synchronisation grossire des terminaux. Le slot SYNC (SYNChronisation) permet une synchronisation plus fine des terminaux et transporte des informations telles que les demandes de connexion, les requtes de capacit, etc. Ensuite, les slots forms sont embrouills afin de disperser lnergie. Pour les protger

contre les erreurs, un codage canal adquat est ncessaire. Puis, ces slots sont transmis par une modulation QPSK. Le codage des slots peut tre effectu de deux faons diffrentes : soit ils sont cods suivant la concatnation des codages Reed-Solomon et convolutifs, comme dans la chane de transmission du DVB-S, soit ils sont cods par un turbo-code.

Formation de burst

Dispersion dnergie

Codage de canal

Modulation QPSK

Synchronisation

Donnes

Figure 12 : Chane de codage du DVB-RCS [26]

5.5. Mthode daccs 5.5.1. Partage des ressources

Contrairement la norme DVB-S, o il y a un nombre trs limit dutilisateurs gateways qui accdent au rseau, dans la norme DVB-RCS un nombre considrable de terminaux se partagent les ressources du rseau [26]. La norme DVB-RCS fournit un partage de la bande passante par une technique MF-TDMA (Multi Frequency Time Division Multiple Access). Cela permet une bonne efficacit spectrale et la prise en compte de nombreux terminaux. Deux modes de partage MF-TDMA existent : un mode statique et un mode dynamique. Dans le mode statique on utilise une mme configuration MF-TDMA trame par trame. En revanche, dans le mode dynamique, la structure MF-TDMA permet de varier dune priode lautre : la proportion des diffrents niveaux de codage pouvant varier.

5.5.2. Allocation des ressources Puis quil y un nombre considrable de terminaux, lallocation fixe et constante des

ressources demandes par terminal nest pas adapte [26]. On met donc en place des procdures de requtes dynamiques de connexions : afin de satisfaire les critres de QoS pour une application, le terminal est amen envoyer la Gateway/NCC des messages contenant ses besoins en terme de capacit. Dans ce cas, le NCC va rpondre aux requtes en allouant chaque groupe de terminaux une supertrame (comportant plusieurs trames) ; chaque trame sera divise en time-slots qui transportera ensuite les slots contenant les donnes des terminaux. Lallocation se produit deux niveaux : au niveau connexion par la fonction CAC

25 (Contrle dAdmission des Connexions) et au niveau MAC par la fonction DAMA (Demand Assignment Multiple Access). La fonction CAC permet daccder au support pour toute la dure de connexion en rservant une partie des ressources. La fonction DAMA quant elle permet dassurer lallocation des time-slots au terminal pour vrifier les paramtres de QoS (dbit, gigue, temps de transfert, etc.). Ces deux fonctions sont alors utilises sur deux chelles de temps diffrentes.

6. Solutions pour linterconnexion des rseaux sans fil 6.1. Introduction

Dans ce paragraphe, nous allons prsenter les diffrentes solutions pour linterconnexion entre les rseaux sans fil (Figure 13). Ces solutions ont t considres au sein de plusieurs organismes de standardisation aussi bien par lIEEE et par le 3GPP quau niveau de lIETF (Internet Engineering Task Force). Nous en dcrivons dans la suite quelques unes et nous nous focaliserons sur une solution propritaire qui sest impose en tant que standard du 3GPP.

3GPP/2

VCC I-WLAN

SAE-LTE

IEEE

802.11r 802.16e

IETF

MIP FMIP

SIP

HI

DNA MIPSHO

Mobilit IP & signalisation de

Handover

Inter-fonctionnement & Signalisation de

handover

Handovers horzontaux

IEEE 802.21

GAN

Figure 13 : Les standards pour le handover

6.2. Generic Access Network (GAN) Aujourd'hui plusieurs choix d'interconnexion sont dvelopps (essentiellement entre

rseaux terrestres sans fil). Tous sont fonds sur des architectures protocolaires propritaires. GAN en est un exemple qui permet de fournir un service GSM (Global System for Mobile communications)/GPRS sans couture sur n'importe quel rseau d'accs (par exemple WLAN). Ce choi