Optimisation et évaluation des performances des communications mobiles dans un environnement ...

197 Pages·2016·3.71 MB·French

by  Mohamed Lahby

Optimisation et ´evaluation des performances des
communications mobiles dans un environnement r´eseaux
multi-acc`es
Mohamed Lahby
To cite this version:
Mohamed Lahby. Optimisation et ´evaluation des performances des communications mobiles
dans un environnement r´eseaux multi-acc`es. R´eseaux et t´el´ecommunications [cs.NI]. Universit´e
Hassan II Mohammedia-Casablanca, 2013. Fran¸cais. <tel-01354207>
HAL Id: tel-01354207
https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-01354207
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Copyright
Résumé : 2013
Les réseaux de la future génération représentent un environnement hétérogène sans N° d’ordre :64
fil, dans lequel de nombreuses technologies d’accès peuvent cohabiter. Au sein de
cet environnement, les utilisateurs ont le privilège de rester connectés à l’Internet à
travers des terminaux multi-interfaces. De plus, ils ont la possibilité de se doter de
différents services, peu n’importe le lieu et le temps. Afin de gérer la mobilité du
terminal tout en assurant une meilleure continuité de service, la mise en œuvre d’une
architecture pour la gestion du handover vertical est devenue indispensable. Cette

thèse se focalise sur le handover vertical, plus précisément sur la phase de la x
sélection du réseau dans un environnement de réseaux hétérogènes sans fil. Dans u Université Hassan II Mohammedia -
ce contexte, notre première contribution propose une nouvelle architecture pour la a

sélection du réseau reposant sur les méthodes d’aide à la décision multi-attributs s e Casablanca
(MADM). Cette solution, simple à intégrer dans la norme IEEE 802.21, comporte deux e s
modules : le premier pour pondérer les critères et le deuxième pour classer les d é
rréelsaetaifusx à. Elan spuointed,é rnaotuiosn ndoeuss c rinittèérreess saofnins dà’a mlaé lriéosreorlu dtiaovna ndtea gdei fnféorternet sa rcphroitbelcètmurees. s r Thèse de Doctorat
Pour ce faire, nous avons développé dans un premier temps, une nouvelle approche e t
n
de la validation des algorithmes du handover en utilisant la théorie de la prise de c
décision collective. Cette nouvelle approche nous a permis d’identifier l’algorithme de n e
pondération qu’il faut intégrer dans notre architecture. Dans un deuxième temps, a m : Présentée par
nous avons intégré une nouvelle unité de différenciation de poids au niveau du m e
module de pondération de notre architecture. Le rôle de cette unité est de calculer le r n M. MOHAMED LAHBY
degré d’importance relatif à o n
chaque critère en fonction de l’interface réseau. Finalement, nous proposons un f o d
nl’aonuavleyasue mdeod cèrlieti cdit’éé.v aLl’ueafftiicoanc idtée pdeer fcoerm maondcèelse q suei rmepaonsifee sstuer dl’aanpsp rsoac hcea pMaAcDitéM deet re ir e Spécialité :
p v
valider notre architecture en termes de performances par rapport aux autres m
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Abstract e e s a Informatique
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The next generation of networks represents a heterogeneous wireless environment, d n c h
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cuehqseaurripsa pchteaedvri ezwe tidhth eb ypm rutivhliteliep gcleoe e itxnoit sestrtefanaycc eecso o.n fnA medcdutielttidiop nlteoa ltltyeh,ce h tInhnoetle orugnsieeetrs s.b yIhn au tvsheinis gt h emenvo aibrboilienlim ttyee rntmot,i nutahslees on n s -ca oM Sujet de la thèse :
different services at anytime and anywhere. In this context, the most important aim it a it Optimisation et évaluation des performances des
is to manage the terminal mobility while ensuring the best continuity of services. In a d lu Y
ovveerdrrtteiircc aatllo hh aaacnnhddieoovvveee rrt hmmisaa nntaaasggkee,mm theeenn ttd abenesdicgo nmm aaenisnd lay tn ho einn ddnieesvtpweelonorspkap bselemel.ee cTnthtio ison f t dhaeerccshiissiit oiesnc tfsoutcreeup sf iownrgi tt hhoinne lau se m BH communicationRsé smeoabuixle ms udlatin-asc ucnè senvironnement
v l
heterogeneous wireless networks. In this context, our first contribution proposes a i
é b A
new architecture for network selection, based on multi attribute decision making Thèse présentée et soutenue à Mohammedia le 30
(MADM). This solution is based on the IEEE 802.21 standard, contains two modules: t o L
the first one is used to weigh the criteria. While the second is applied to rank the e m : Novembre 2013 devant le jury composé de
networks. Then, we consider the problem of optimizing the weighting algorithms of
our architecture. Specifically, we first develop a new validation approach which can n s M. RAMDANI PES FSTM) Président
take into account different weighting methods. Our approach is based on group o n
MADM and it allows determining a suitable weighting algorithm which can be used for i o A.BEKKHOUCHA PES (FSTM) Rapporteur
t
the network selection. We then improve our architecture by introducing component a it M.BELLAFKIH PES (INPT) Rapporteur
based on differentiated weight which can be integrated into weighting module of our s a M. EL KOUTBI PES (ENSIAS) Rapporteur
architecture. This component allows to find the differentiate weights of available i c
m M .ESSAAIDI PES (ENSIAS) Examinateur
networks by considering each criterion. Finally, due to the variety of vertical handoff i
n
algorithms, we provide a new evaluation model to reach an optimal network selection i A. ADIB PES (FSTM) Directeur de thèse
t u
algorithm and to validate our architecture. This new model is based on multi attribute p m M. CHERKAOUI PA (FSTM) Co-encadrant
www.univh2m.ac.ma O
m
Etablissement : Faculté des Sciences et Techniques de Mohammedia
o
Avenue Hassan II B.P. 150, Mohammedia, CEDoc : Sciences, Techniques, Ingénierie et Développement Durable
c
Maroc Nom du laboratoire : Laboratoire d’informatique de Mohammedia
Tél : [phone] Fax : [phone]
N°
34
d’ordre
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Optimisation et évaluation des r
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performances des communications n
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mobiles dans un environnement n
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réseaux multi-accès e
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Mohamed Lahby c
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Thèse présentée et soutenue à Mohammedia le 30 Novembre 2013
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Université Hassan II de mohammedia-FST- s
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DEDICACES ulti
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Cette thèse est dédiée à n
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Ma famille,
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Mes ami(e)s, u
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Tous ceux qui m’aiment et que j’aime. e
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REMERCIEMENT ulti
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Les travaux évoqués dans le présent mémoire ont été réalisés dans le cadre de ma thèse n
e
qui a pris forme au sein du Laboratoire d’informatique de Mohammedia (LIM) de l’Université n
u
Hassan II Mohammedia-Casablanca, Maroc. s
n
a
d
Tout d’abord, je remercie très sincèrement mes deux encadrants de thèse MM Abdellah Adib s
e
et Cherkoui Leghris qui m’ont accompagné durant ces quatre années. Je n’oublie pas leurs bil
o
m
sacrifices ainsi que leur disponiblité malgré leurs multiples tâches et engagements. Je tiens
s
aussi à leur exprimer ma plus sincère gratitude pour leur inestimable aide en vue de mener à n
o
bon terme cette thèse. ti
a
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u
Mes vifs remerciements vont également au directeur du laboratoire Monsieur Mohammed m
m
Ramdani de m’avoir permis de m’inscrire au sein du laboratoire LIM et de m’avoir prodigue
o
c
volontiers ses précieux conseils tout le temps. Je tiens à remercier aussi les membres du labo-
s
e
ratoire avec qui j’ai partagé l’espace des ambitions motivantes durant toute ma thèse. d
s
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Dans le même cadre, j’exprime ma reconnaissance à l’égard de toutes les personnes qui, de a
m
prés ou de loin, ont contribué à l’accomplissement du présent humble travail, ceux qui m’ont
r
o
apporté soutien par leurs encouragements, particulièrement Messieurs Azzedine Boulmakoul et rf
e
Abdelkrim Bekkhoucha qui ’ont été généreux par leurs conseils avisés témoignant d’une riche p
s
e
expérience et de compétences scientifiques remarquables. d
n
o
Je tiens également à adresser mes vifs remerciements au professeur Mohammed Ramdani ati
u
d’avoir accepté de présider le jury de cette thèse, ainsi qu’à tous les membres du jury. Je tiens al
v
à remercier particulièrement le Professeur Mohammed El koutbi à l’ENSIAS, le professeur é
t
Mostafa Bellafkih professeur à l’INPT ainsi que le professeur Abdelkrim Bekkhoucha à la FST e
n
de Mohammedia d’avoir bien voulu rapporter cette thèse. Je remercie également Monsieur o
ti
a
Mohammed Essaidi directeur de l’ENSIAS d’avoir bien voulu examiner cette thèse. s
mi
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p
Enfin, je souhaite remercier tous les membres de ma famille pour leur soutien constant sans O
lesquel je ne serais jamais parvenu à ce stade de réussite. J’adresse également mes remercie-
ments à ma soeur Rachida Lahby, qui a financé mes études universitaires et mes voyages pour
participer à plusieurs conférences internationales.
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LISTE DES PUBLICATIONS ul
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Le travail mené lors de cette thèse a donné lieu à plusieurs contributions scientifiques. e
n
Nous donnons ci-dessous la liste des différents articles : u
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Article journal publié bil
o
m
1. M. LAHBY, C. LEGHRIS, A. ADIB, ”A Novel Ranking Algorithm Based Network ns
o
Selection For Heterogeneous Wireless Access", Journal of Networks, Vol. 8, no. 2, ti
a
pp. 263-272, 2013. nic
u
m
m
2. M.LAHBY,C.LEGHRIS,A.ADIB,”Towards an Efficient Network Selection Tech- o
c
nique Based on Differentiated Weight of Access Interface", International Journal s
e
d
of Business Data Communications and Networking (IJBDCN), Vol. 4, no. 8, pp. 32-48,
s
e
2012 c
n
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3. M. LAHBY, C. LEGHRIS, A. ADIB, ”New Optimized Network Selection Decision rf
e
p
in Heterogeneous Wireless Networks", International Journal of Computer Applica-
s
e
tions (IJCA), Vol. 54, Issue 16, pp.1-7, Septembre 2012; d
n
o
ti
a
4. M. LAHBY, C. LEGHRIS, A. ADIB, ”An Enhanced Evaluation Model For Vertical u
al
Handover Algorithm In Heterogeneous Networks", International Journal of Com- v
é
puter Science Issues (IJCSI), Vol. 9, Issue 3, No 2, pp.254-259, May 2012; et
n
o
ti
a
5. M. LAHBY, C. LEGHRIS, A. ADIB, ”Network Selection Decision Based on Hando- s
mi
ver History in Heterogeneous Wireless Networks", International Journal of Com- ti
p
puter Science and Telecommunication (IJCST), Vol.3, Issue 2, pp.21-25, February 2012; O
iii
iv
Book Chapter
1. M. LAHBY, C. LEGHRIS, A. ADIB, ”New Validation Approach Based on Group
MADM for Network Selection", Chapter book in ”Networked Systems”, Volume
s
Editors Vincent Gramoli and Rachid Guerraoui, Lecture Notes in Computer Science Vo- cè
c
lume7853,pp.306-310,ISBN978-3-642-40147-3,PublisherSpringerBerlinHeidelberg, a
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2013. ul
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Conférences internationales ré
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e
1. M. LAHBY, C. LEGHRIS, A. ADIB, ”An Enhanced-TOPSIS Based Network Se- m
e
lection Technique for Next Generation Wireless Networks", In the Proceedings n
n
o
of the 20th International Conference on Telecommunications (ICT 2013), pp. 1-5, 2013, r
vi
Casablanca, Morocco; n
e
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2. M. LAHBY, C. LEGHRIS, A. ADIB, ”Hybrid Network Selection Strategy by Using n
a
M-AHP/E-TOPSIS for Heterogeneous Networks", In the Proceedings of the 8th d
s
e
International Confererence on Intelligent Systems : Theories and Applications, (SITA bil
2013), pp. 1-6, May 2013, Rabat Moroccco; o
m
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n
o
3. M. LAHBY, C. LEGHRIS, A. ADIB, ”Novel validation approach for network selec- ti
a
tion algorithm by applying the group MADM ", In the Proceedings of the 10th c
ni
ACS/IEEE International Confererence on computer systems and applications, pp. 1-4, u
m
May 2013, Ifrane, Morocco; m
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4. M. LAHBY, C. LEGHRIS, A. ADIB, ”Network Selection Mechanism by Using M- d
s
AHP and GRA For Heterogeneous Networks", In the Proceedings of the Sixth e
c
n
Joint IFIP Wireless and Mobile Networking Conference (WMNC), pp. 1-6, April 2013, a
m
Dubai, United Arab Emirates; r
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5. M. LAHBY, C. LEGHRIS, A. ADIB, ”Reducing Handover Metrics For Access Net- s
e
d
work Selection In Heterogeneous Wireless Networks", the Second International
n
o
Conference on Innovative Computing Technology (INTECH 2012), pp.75-80, Septembre ti
a
2012, Casablanca, Morocco; u
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6. M. LAHBY, C. LEGHRIS, A. ADIB, ”New Multi Acess Selection method using e
n
differentiated weight of access interface", The 2nd International Conference on o
ti
Communications and Information Technology IEEE, University of carthage, pp.237-242, a
s
mi
June 2012, Hammamet, Tunisa;
ti
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O
7. M. LAHBY, C. LEGHRIS, A. ADIB, ”Network selection algorithm based on Diff-
AHP and TOPSIS in heterogeneous wireless networks", The 3th International
Conference on Multimedia Computing and Systems (ICMCS’12), IEEE Morocco sec-
tion, pp.485-490, May 2012, Tangier, Morocco;
iv
v
8. M. LAHBY, C. LEGHRIS, A. ADIB, ”A survey and comparison study on weighting
algorithms for access network selection", The 9th IFIP/IEEE International confe-
rence on wireless on demand network systems and services, École Polytechniques Torino,
pp.35-38, January 2012, Courmayeur, Italy;
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9. M. LAHBY, C. LEGHRIS, A. ADIB, ”Optimal Network Selection Using Multi At- ti-
ul
tribute Decision Making for Future Generation Wireless Network", The 2nd m
International Conference on Multimedia Computing and Systems (ICMCS’11), pp. 1-5, x
u
April 2011, Ouarzazate, Morocco; a
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10. M. LAHBY, C. LEGHRIS, A. ADIB, ”A hybrid Approach for Network Selection e
m
in Heterogeneous Multi-Access Environments", The Third IFIP/IEEE Internatio- e
n
nal New Technologies, Mobility and Security (NTMS’2011), Telecom ParisTech, CNRS, n
o
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pp.1-5, Paris, France February 2011. vi
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Workshops Internationals d
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1. M. LAHBY, C. LEGHRIS, A. ADIB, ”Access Network Selection Using Parallel bil
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Weighting System and TOPSIS Algorithm", the second edition of workshops devo-
s
ted to the theory and applications of Error Correcting Codes, Cryptography and Com- n
o
munication Systems, ENSIAS, June 16-17 2011, Rabat, Morocco. ti
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Journées Doctorales c
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1. M. LAHBY, C. LEGHRIS, A. ADIB, ”Une Méthode Hybride pour la Décision de s
e
c
Handover Vertical dans un Environnement sans fil Hétérogène", 3ème édition n
a
des Journées Doctorales en Technologies de l’information et de la Communication (JD- m
r
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TIC’11), ENSA, 7-9 Juillet 2011, Tanger, Maroc. f
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Article journal soumis à publication o
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1. M. LAHBY, C. LEGHRIS, A. ADIB, ”A New survey of vertical handover decision v
é
algorithms", Submitted to Pervasive and Mobile Computing ELSEVIER, January 2013; t
e
n
o
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2. M. LAHBY, C. LEGHRIS, A. ADIB, ”An Intelligent Weighting Model Based on a
s
Handover Decision in Heterogeneous Networks", Submitted to Computer Com- mi
ti
munications Elsevier, April 2013; p
O
3. M. LAHBY, C. LEGHRIS, A. ADIB, ”New Normalization Algorithm Based Net-
work Selection in Heterogeneous Wireless Networks", Submitted to Journal of
Network and Computer Application Elsevier, July 2013.
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TABLE DES MATIÈRES ulti
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Introduction générale 1 n
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1 ETAT DE L’ART 6 a
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1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 s
e
1.2 Les normes des technologies de communication . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 bil
o
1.2.1 La norme IEEE 802.15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 m
1.2.2 La norme IEEE 802.11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 s
n
o
1.2.3 La norme IEEE 802.16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 ti
a
1.2.4 La norme GPRS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 c
ni
1.2.5 La norme UMTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 u
m
1.2.6 La norme LTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 m
o
1.2.7 Comparaison et synthèse des technologies sans fil . . . . . . . . . . . . 12 c
s
1.3 Contraintes et exigences des réseaux hétérogènes . . . . . . . . . . . . . . . . 12 de
1.4 Gestion de mobilité dans les réseaux hétérogènes . . . . . . . . . . . . . . . . 13 es
c
1.4.1 Définition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 n
a
m
1.4.2 Types de mobilité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
r
o
1.4.2.1 Mobilité du terminal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 rf
e
1.4.2.2 Mobilité du réseau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 p
s
1.4.2.3 Mobilité de l’utilisateur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 de
1.4.2.4 Mobilité du service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 n
o
1.4.2.5 Mobilité de session . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 ati
u
1.4.3 Les niveaux de mobilité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 al
v
1.4.3.1 Mobilité de niveau 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 é
t
e
1.4.3.2 Mobilité de niveau 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
n
o
1.4.3.3 Mobilité de niveau 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 ti
a
1.4.3.4 Mobilité de niveau 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 s
mi
1.4.4 Mobile IPv6 (MIPv6) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 ti
p
1.4.5 Positionnement de notre étude sur la mobilité . . . . . . . . . . . . . 17 O
1.5 Gestion de handover dans les réseaux hétérogènes . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.5.1 Qu’est ce qu’un handover? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.5.2 Classification de terminologies des handovers . . . . . . . . . . . . . . 18
1.5.3 Positionnement de notre thèse sur le handover . . . . . . . . . . . . . 20
1.5.4 Le processus du handover vertical . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
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