Gestion de la mobilité dans les réseaux sans fils hétérogènes de 4ème génération

Mobility management in 4G wireless heterogeneous networks

• Auteur / Autrice : Quoc-Thinh Nguyen-Vuong
• Direction : Nazim Agoulmine
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 02/07/2008
• Etablissement(s) : Evry-Val d'Essonne
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Ingénierie (Evry ; 2008-2015)
• Jury : Président / Présidente : Zwi Altman
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Linas Maknavicius, Sylvie Mayrargue
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Liam Murphy, Djamal Zeghlache

Mots clés

Mots clés contrôlés

IEEE 802.16 (norme)

UMTS (norme)

Interconnexion de réseaux (télécommunications)

Mots clés libres

Chevauchement des cellules

Cell overlap planning

Résumé

L’évolution des technologies réseaux sans fils et cellulaires associée au développement des terminaux mobiles est en train d’ouvrir de nouvelles perspectives pour les usagers à savoir un accès universel et ininterrompu au réseau, aux informations et aux services. La capacité à fournir un accès ubiquitaire et une mobilité transparents à travers des réseaux hétérogènes permettra d'enrichir l'expérience des usagers. Néanmoins, la mise en place de cet environnement pose des challenges de recherche extrêmement importants que cette thèse a comme pour objectif d’aborder. Elle présente une ensemble de solutions qui contribuent à l'évolution de la convergence de technologies en améliorant différentes aspects du handover vertical, de la synergie entre technologies cellulaires et sans fils afin que la mobilité sans couture devienne une réalité. La première partie de la thèse examine le rôle de l'utilisateur dans la gestion de la mobilité inter-système. Nous montrons comment les utilisateurs avec leurs terminaux mobiles intelligents peuvent surmonter certains obstacles dans la gestion de handover vertical et améliorer ses performances. Une solution de la mobilité contrôlée par le terminal d'usager a été proposée. Elle consiste en un nouveau mécanisme de sélection de réseaux d'accès avec de nouvelles fonctions d'utilité. Le terminal est en mesure de contrôler ses interfaces radio pour optimiser la consommation d'énergie ainsi que de contrôler l'initiation et la préparation de handover pour assurer des services sans interruption. Une nouvelle méthode de prédiction du handover pour assister à la préparation d’un basculement sans couture est proposée. Dans la deuxième partie de la thèse, il s’agit d’aborder le rôle du contrôle du réseau dans la gestion de la mobilité inter-système. Une solution d'interfonctionnement entre UMTS et WiMAX, qui comprend l'architecture d'intégration, les procédures exactes de handover, la mesure inter-système et le chevauchement nécessaire entre deux cellules avoisinantes pour assurer un handover sans couture est proposée. Pour faciliter l'interfonctionnement et l'itinérance (roaming) entre différents réseaux d’accès indépendamment et sans accords directes entre opérateurs, des plateformes intermédiaires ont été proposées. Finalement, une contribution finale qui consiste à introduire une nouvelle définition de la charge, un nouvel indice de l'équilibrage de charge et un algorithme de répartition de charge qui permettent de définir une solution unifié de gestion de la mobilité dans un contexte de réseaux hétérogènes.

In the forthcoming era of seamless mobility, people will have an easy, universal, uninterrupted access to information, entertainment and communication ... when, where and how they want it. The ability to provide a seamless transition across heterogeneous networks will enable a new level of customer experience. This thesis contributes to the evolution of technology convergence by improving different aspects of the vertical handover management to make seamless mobility a reality. In the first part of the thesis, we emphasize on the role of user control in the mobility management. We show how users with their smart mobile terminals can overcome some obstacles in the vertical handover management and improve its performance. We propose a terminal-controlled handover management which is built on the top of a new utility-based access network selection. The terminal is shown to be able to control its radio interface to optimize the power consumption as well as to control the handover initiation or handover preparation to ensure seamless services. We develop a new handover prediction scheme to assist the handover preparation at the application level by the terminal itself. In the second part of the thesis, we consider the role of network control in the inter-system mobility management. We study a UMTS-WiMAX interworking solution including integration architecture, handover procedure, intersystem measurement and required cell overlap for seamless handovers. We also study the interworking and roaming solution across independent access networks using intermediary entities. Last contributions include a new load definition, a new load balancing index and a new algorithm which can hide the heterogeneities of different access technologies from the load balancing.