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suggestion d'algorithmes d'ordonnancement pour l'implementation du LTE sous les 70MHz pour meilleure gestion QoS

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  1. 1. Introduction Generalit´e Le D´egagement Etat de l’art Contribution Conclusion G´en´erale Optimisation des bandes de frequence en dessous des 1GHz(700MHz) en vue de garantir de la QoS dans les reseaux 4G:LTE Martial Konan Koffi –Sahibkonan@gmail.com Universite Nangui Abrogoua 27 septembre 2015 Martial Konan Koffi –Sahibkonan@gmail.com Memoire de fin d’etude de Master GI-SFA-UNA
  2. 2. Introduction Generalit´e Le D´egagement Etat de l’art Contribution Conclusion G´en´erale Plan 1 Introduction 2 Generalit´e 3 Le D´egagement 4 Etat de l’art 5 Contribution 6 Conclusion G´en´erale Martial Konan Koffi –Sahibkonan@gmail.com Memoire de fin d’etude de Master GI-SFA-UNA
  3. 3. Introduction Generalit´e Le D´egagement Etat de l’art Contribution Conclusion G´en´erale probl´ematique g´en´erale : Souci de Performance du syst`eme : r´eseau d’acc`es comment arriver a exploiter de fa¸con optimale les ressources radio disponibles(700 MHz) afin de garantir un degr´e de satisfaction avec les r´eseaux 4G :LTE Sous Probl`eme : Ordonnancement dans l’utilisation des ressources radio disponibles(700MHz) en vue de garantir la QoS dans les r´eseaux 4G :LTE Martial Konan Koffi –Sahibkonan@gmail.com Memoire de fin d’etude de Master GI-SFA-UNA
  4. 4. Introduction Generalit´e Le D´egagement Etat de l’art Contribution Conclusion G´en´erale Politique d’ordonnancemant Donc pour r´esoudre le probl`eme d’optimisation des bandes nous allons parler de la politique d’ordonnancement. Martial Konan Koffi –Sahibkonan@gmail.com Memoire de fin d’etude de Master GI-SFA-UNA
  5. 5. Introduction Generalit´e Le D´egagement Etat de l’art Contribution Conclusion G´en´erale les r´eseaux mobiles avant la 4G Martial Konan Koffi –Sahibkonan@gmail.com Memoire de fin d’etude de Master GI-SFA-UNA
  6. 6. Introduction Generalit´e Le D´egagement Etat de l’art Contribution Conclusion G´en´erale La Quatrieme Generation :LTE Les r´eseaux sans fil OFDM (4G) :LTE ,ont permis des progr`es enormes en terme de : 1 une architecture tout IP et simple contrairement au 3G(voir figure) Martial Konan Koffi –Sahibkonan@gmail.com Memoire de fin d’etude de Master GI-SFA-UNA
  7. 7. Introduction Generalit´e Le D´egagement Etat de l’art Contribution Conclusion G´en´erale Martial Konan Koffi –Sahibkonan@gmail.com Memoire de fin d’etude de Master GI-SFA-UNA
  8. 8. Introduction Generalit´e Le D´egagement Etat de l’art Contribution Conclusion G´en´erale 1 un syst`eme capacitif :pouvant support´e jusqu’a 2OO utilisateurs minimum par cellules 2 un d´ebit ´el´ev´e atteignant les 100 Mbs en Downlink et 50 Mbs en uplink 3 un temps de latence moyenne de 20 ms et peu descendre en dessous des 5ms contrairement en 3G(250 ms) et 3G+(30 ms) Martial Konan Koffi –Sahibkonan@gmail.com Memoire de fin d’etude de Master GI-SFA-UNA
  9. 9. Introduction Generalit´e Le D´egagement Etat de l’art Contribution Conclusion G´en´erale Ces performances ouvrent la voie `a des services dits emergents : 1 Vid´eo `a la demande et haute d´efinition 2 Jeux vid´eo en r´eseau 3 acc`es a des contenus en ligne( streaming) 4 Des cameras(video-surveillance) et appareils photos connect´es qui envoient leurs images sur des blogs. 5 M2M Martial Konan Koffi –Sahibkonan@gmail.com Memoire de fin d’etude de Master GI-SFA-UNA
  10. 10. Introduction Generalit´e Le D´egagement Etat de l’art Contribution Conclusion G´en´erale N´ecessit´e de disposer de plus bande de frequences Dividende Num´erique Martial Konan Koffi –Sahibkonan@gmail.com Memoire de fin d’etude de Master GI-SFA-UNA
  11. 11. Introduction Generalit´e Le D´egagement Etat de l’art Contribution Conclusion G´en´erale Necessite de disposer de plus bande de frequences suite La force de ses bandes dite fr´equences en or est la suivante 1 meilleure couverture 2 meilleure p´en´etration allant de 420 a 500 mm soit 0.5 m dans les mat´eriaux de constructions 3 faible att´enuation 4 avantage non n´egligeable en termes de couts d’investissement avec un nombre plus faible d’emetteurs Martial Konan Koffi –Sahibkonan@gmail.com Memoire de fin d’etude de Master GI-SFA-UNA
  12. 12. Introduction Generalit´e Le D´egagement Etat de l’art Contribution Conclusion G´en´erale Mais avant de parler de ses differentes classes d’algorithmes qui exitent voyons la modelisation math´ematique d’allocation des ressources radio sur lequel s’appuie ses algorithmes. Martial Konan Koffi –Sahibkonan@gmail.com Memoire de fin d’etude de Master GI-SFA-UNA
  13. 13. Introduction Generalit´e Le D´egagement Etat de l’art Contribution Conclusion G´en´erale modelisation math´ematique du probl`eme d’alloaction de ressources radio Haider Safa and Kamal Tohme,”LTE Uplink Scheduling Algorithms : Performance and Challenges”, 19 International Conference on Telecommunications (ICT), 2012 Martial Konan Koffi –Sahibkonan@gmail.com Memoire de fin d’etude de Master GI-SFA-UNA
  14. 14. Introduction Generalit´e Le D´egagement Etat de l’art Contribution Conclusion G´en´erale le probl`eme d’allocation de ressources radio `a pour but de maximiser le d´ebit des utilisateurs sous les contraintes suivantes : Martial Konan Koffi –Sahibkonan@gmail.com Memoire de fin d’etude de Master GI-SFA-UNA
  15. 15. Introduction Generalit´e Le D´egagement Etat de l’art Contribution Conclusion G´en´erale differentes classes d’algorithmes Dans les r´eseaux 4G :LTE il est aujourd’hui indispensable d’ˆetre en mesure de supporter les trafics multimedias, il est donc important d’asurer une QoS ´el´ev´e : on peut regrouper ses differentes classes d’algorithmes en 3 categories : Martial Konan Koffi –Sahibkonan@gmail.com Memoire de fin d’etude de Master GI-SFA-UNA
  16. 16. Introduction Generalit´e Le D´egagement Etat de l’art Contribution Conclusion G´en´erale algorithmes classiques RR(ROUND ROBIN) : propos´e par :S. S. Kanhere, H. Sethu, A. B. Parekh, et J. Nagle. il alloue le mˆeme quantit´e de ressources aux utilisateurs en partageant le temps. Avec le RR les les appliactions de type <best effort >peuvent b´en´eficier d’un d´ebit et une qualit´e de service exceptionnelle par rapport `a leurs besoins au detriment des applications n´ecessitant un d´ebit ´elev´e et un niveau de QoS similaire aux aplications temps reels. RA(RANDOM ACCES) :propos´e par G. Mergen and L. Tong alloue les mˆeme nombres de ressources radio de fa¸con aleatoire `a tous les utilisteurs qui acc`edent au canal quels que soient leurs besoins. Martial Konan Koffi –Sahibkonan@gmail.com Memoire de fin d’etude de Master GI-SFA-UNA
  17. 17. Introduction Generalit´e Le D´egagement Etat de l’art Contribution Conclusion G´en´erale algorithmes Equitables FQ(Fair Queing) :propos´e J. R. Moorman and J. W. Lockwood et A. Varma and D. Stiliadis il permet une distribution egale du d´ebit entre tous les utlisateurs sans tenir compte du besoin de chaque utilisateur. . WFQ(Weighted Fair Queing) :propos´e par A. Francini and F. M. Chiussi et H. Tayvar and H. Alnuweiri amelioration du FQ et faisant une differenciation de service, priorit´e est donn´e aux utlisateurs qui ont besoin de d´ebit ´el´ev´e. . MMF(Max-Min Fair) : propos´e par :B. Song, Y.-H. Lin, and R. L. Cruz et L. Tabatabaee, V. Tassiulas il distribue les ressources entre le utilisateurs successivement en vue d’augmenter le d´ebit sans tenir compte besoins des utlisateurs. Martial Konan Koffi –Sahibkonan@gmail.com Memoire de fin d’etude de Master GI-SFA-UNA
  18. 18. Introduction Generalit´e Le D´egagement Etat de l’art Contribution Conclusion G´en´erale A cot´e de ses avantages dont jouissent les algorithmes equitables un inconv´enient majeur est `a souligner : la non prise en charge des ´etats des liens qui separent la station de base des utilisteurs Martial Konan Koffi –Sahibkonan@gmail.com Memoire de fin d’etude de Master GI-SFA-UNA
  19. 19. Introduction Generalit´e Le D´egagement Etat de l’art Contribution Conclusion G´en´erale algorithmes Opportunistes MaxSNR(Maximum Signal-to-Noise ratio) :propos´e par R. Knopp and P. Humblet et X. Wang and W. Xiang la priorit´e est donn´e a l’utilisateur qui a le plus grand rapport signal sur bruit . . PF(Proportional Fair) : propos´e par F. Sokmen and T. Girici il alloue un intervalle de temps de la sous-porteuse a l’ utilisateur qui `a les conditions de transmissions les plus favorables via sa fonction objective suivante : Martial Konan Koffi –Sahibkonan@gmail.com Memoire de fin d’etude de Master GI-SFA-UNA
  20. 20. Introduction Generalit´e Le D´egagement Etat de l’art Contribution Conclusion G´en´erale Algorithmes Opportunistes EXP-PF(Exponential Proportional Fair) :propos´e par R. Kwan ; C. Leung ; and J. Zhang c’est une amelioration du PF , il priorise les services temps r´eels en gardant un minimum de garantir pour les services non temps r´eel. MLDWF(Maximum Largest Weighted Delay First) : propos´e par : P. Ameigeiras ; J. Wigard and P. Mogensen. il traite les d´elais d’arriver et de delivrance de paquets . concue principalement pour traiter les flux temps r´eel( multimedia et VoIP) Martial Konan Koffi –Sahibkonan@gmail.com Memoire de fin d’etude de Master GI-SFA-UNA
  21. 21. Introduction Generalit´e Le D´egagement Etat de l’art Contribution Conclusion G´en´erale Contexte de simulation Vue que nous disposons d’une classe d’algorithme qui arrive `a satisfaire les contraintes et exigences de QoS. Pourquoi ne pas les proposer comme ordonnanceur de base sutrout que le LTE doit ˆetre disponible partout avec un deploiement possible sous les 700MHz ? pour arriver `a justifier notre opinion, nous nous mettons dans ce contexte suivant : situation de mobilit´e Selon le principe de mobilit´e a toute epreuve disponible partout , `a toute heure et `a n’importe qui nous avons choisit ces 3 cas de mobilit´es : 1 `a faible mobilit´e : vitesse de 0km/h( statique) 2 `a faible mobilt´e : vitesse de 3 km/h( pi´eton) 3 `a forte mobilit´e : vitesse de 120 km/h (en v´ehicule) Martial Konan Koffi –Sahibkonan@gmail.com Memoire de fin d’etude de Master GI-SFA-UNA
  22. 22. Introduction Generalit´e Le D´egagement Etat de l’art Contribution Conclusion G´en´erale Contexte de simulation Dans un environnement monocellulaire (une cellule `a cause de largeur de bande) selon les 3 types de cellules : 1 SingleCellWithInterference(cellule avec interfernce) 2 SingleCellWithoutInterference(cellule sans interfernce) 3 SingleCellWithFemto(petite cellule) En situation de : 4 faible charge :nombre minimal d’utilisateur 5 forte charge : nombre maximal d’utilisteur pour utilisateur sollicitant simultanement les 3 types de services : 6 Voix 7 Vid´eo 8 Data Martial Konan Koffi –Sahibkonan@gmail.com Memoire de fin d’etude de Master GI-SFA-UNA
  23. 23. Introduction Generalit´e Le D´egagement Etat de l’art Contribution Conclusion G´en´erale peut on arriver `a garantir la QoS de ses services ´emergents( tr`es exigentes en terme de bandes) sous ses bandes( 700MHz) compte tenu de l’´etroite de la largeur de bande avec cette classe d’algorithme dit opportunistes ? Martial Konan Koffi –Sahibkonan@gmail.com Memoire de fin d’etude de Master GI-SFA-UNA
  24. 24. Introduction Generalit´e Le D´egagement Etat de l’art Contribution Conclusion G´en´erale contexte de simulation pour faire face `a ce sous probl`eme nous avons proc´ed´e de la mani`ere suivante : Martial Konan Koffi –Sahibkonan@gmail.com Memoire de fin d’etude de Master GI-SFA-UNA
  25. 25. Introduction Generalit´e Le D´egagement Etat de l’art Contribution Conclusion G´en´erale OBjectif : Identifier les algorithmes de cette classe dit opportunistes qui arrivent `a ameliorer la QoS afin de les proposer comme ordonnanceur de base du LTE . Martial Konan Koffi –Sahibkonan@gmail.com Memoire de fin d’etude de Master GI-SFA-UNA
  26. 26. Introduction Generalit´e Le D´egagement Etat de l’art Contribution Conclusion G´en´erale Contribution :Approche Evaluation des performances de 3 ordonnanceurs : PF EXP-PF MLDWF en effectuant des mesures de QoS : 1 D´ebit :caracteristique des services temps r´eel (vid´eo) 2 D´elai : caracteristique des services temps r´eel( voix) 3 PLR : les services non temps r´eel( consultaions page web et base de donn´ees) 4 Indice d’´equit´e : arriver a offrir un d´egr´e de saisfaction a tous les utilisteurs : 5 Efficacit´e spectrale : nombre bits transmis par seconde sous un hertz( determinant pour un syst`eme performant). ces 2 derniers caracterisent le niveau de Performances du syst`eme. Martial Konan Koffi –Sahibkonan@gmail.com Memoire de fin d’etude de Master GI-SFA-UNA
  27. 27. Introduction Generalit´e Le D´egagement Etat de l’art Contribution Conclusion G´en´erale param`etre de simulation comme l’illustre la figure ci-dessous Martial Konan Koffi –Sahibkonan@gmail.com Memoire de fin d’etude de Master GI-SFA-UNA
  28. 28. Introduction Generalit´e Le D´egagement Etat de l’art Contribution Conclusion G´en´erale Martial Konan Koffi –Sahibkonan@gmail.com Memoire de fin d’etude de Master GI-SFA-UNA
  29. 29. Introduction Generalit´e Le D´egagement Etat de l’art Contribution Conclusion G´en´erale cellule sans interf´erence a 3km/h : pi´eton Courbe du d´ebit en fonction du nombre d’utilisateurs pour ses 3 algorithmes utilis´es le d´ebit propos´e est garanti par ses 3 algorithmes et atteint la valeur 500kb/s dans ce type de cellule a cette vitesse. Martial Konan Koffi –Sahibkonan@gmail.com Memoire de fin d’etude de Master GI-SFA-UNA
  30. 30. Introduction Generalit´e Le D´egagement Etat de l’art Contribution Conclusion G´en´erale cellule sans interf´erence a 3km/h : pi´eton Courbe du d´elai en fonction du nombre d’utilisateurs pour les 3 algorithmes utilis´es le d´elai propos´e par ses algorithmes est satisfaisant et n’exc`ede pas la valeur limite de 0.1 sec pour ce type de cellule `a cette vitesse. Martial Konan Koffi –Sahibkonan@gmail.com Memoire de fin d’etude de Master GI-SFA-UNA
  31. 31. Introduction Generalit´e Le D´egagement Etat de l’art Contribution Conclusion G´en´erale cellule sans interf´erence a 120km/h : en v´ehicule Courbe du d´ebit en fonction du nombre d’utilisateurs pour ses 3 algorithmes utilis´es le d´ebit propos´e par MLDWF et EXP-PF est acceptable dans l’ensemble avec une valeur 170kb/s superieur `a la valeur moyenne de 128kb/s par contre propose une valeur(60 kb/s) en dessous de la valeur moyenne dans l’ensemble . Martial Konan Koffi –Sahibkonan@gmail.com Memoire de fin d’etude de Master GI-SFA-UNA
  32. 32. Introduction Generalit´e Le D´egagement Etat de l’art Contribution Conclusion G´en´erale cellule sans interf´erence a 120km/h : en v´ehicule Courbe du d´ebit en fonction du nombre d’utilisateurs pour ses 3 algorithmes utilis´es on constate que MLDWF et EXP-PF respecte la valeur limite de 0.1 sec avec une valeur de 20ms contrairement `a PF qui montre son incapacit´e `a gerer ce type de sevice avec une valeur excedant la valeur limite 0.1. Martial Konan Koffi –Sahibkonan@gmail.com Memoire de fin d’etude de Master GI-SFA-UNA
  33. 33. Introduction Generalit´e Le D´egagement Etat de l’art Contribution Conclusion G´en´erale A Ses diff´erentes mesures de QoS nous ont permis d’avoir des r´esultats satisfaisant avec les algorithmes (MLDWF et EXP-PF ) plus adapt´es a gerer les services multim´edias plutot que PF . il est fort appreciable de les proposer comme ordonnanceurs de base du LTE. Martial Konan Koffi –Sahibkonan@gmail.com Memoire de fin d’etude de Master GI-SFA-UNA
  34. 34. Introduction Generalit´e Le D´egagement Etat de l’art Contribution Conclusion G´en´erale B Au cours de cette ´etude nous avons pu constat´e que le d´ebit octroy´e `a l’utilisateur qui est dit maximal n’est pas optimale cela est en partie du `a la valeur de l’etat du lien qu’il envoi `a la station de base. un utilisteur se trouvant proche de la station de base se voit allouer plus d´ebit par rapport `a un autre se trouvant eloign´e n´ec´essitant plus d´ebit en fonction de ses besoins .nous comptons optimiser ce d´ebit en faisant une compensation de cette valeur c’est `a dire pour des utilisateurs eloign´es arriver a compenser leur etats de lien afin d’avoisiner ceux(utilisateurs) qui sont proche de la station de base tout en conservant les performances du syst`eme. Martial Konan Koffi –Sahibkonan@gmail.com Memoire de fin d’etude de Master GI-SFA-UNA
  35. 35. Introduction Generalit´e Le D´egagement Etat de l’art Contribution Conclusion G´en´erale FIN Martial Konan Koffi –Sahibkonan@gmail.com Memoire de fin d’etude de Master GI-SFA-UNA

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