Modélisation et optimisation de la topologie des réseaux mobiles GSM

Topological structure handling and optimization of 2G wireless network design

• Auteur / Autrice : Adel Jedidi
• Direction : Gerd Finke, Alexandre Caminada
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Résumé

L'essor que connaissent les réseaux mobiles a rendu l'automatisation de leur conception incontournable. Cette phase importante du processus de planification des réseaux consiste à localiser des sites sur le terrain, à y positionner des stations et à paramétrer leur configuration. La construction automatique d'un réseau suppose de répondre à des objectifs économiques et techniques. Ceci requiert une modélisation mathématique d'un ensemble de critères pour évaluer la qualité des solutions de réseaux. Jusqu'alors les critères techniques élaborés pour l'optimisation des réseaux sont centrés sur la couverture du réseau, les niveaux d'interférence et l'écoulement du trafic. Des experts radio, qui utilisent des techniques assistées de conception se basant sur la théorie du concept cellulaire, ont évalué les solutions réseaux issues des premières tentatives d'optimisation automatique. Bien que les solutions amélioraient le temps de production et la qualité radio des réseaux, ils ont conclu à la non-faisabilité sur le terrain des solutions proposées faute de structure topologique suffisamment établie. Or la théorie du concept cellulaire définit la topologie du réseau comme un élément central pour garantir la qualité de service et assurer l'extension de la capacité du réseau avec une bonne maîtrise des coûts. Ce mémoire présente plusieurs nouveaux modèles qui intègrent tous les critères géométriques qui s'appuient sur le concept cellulaire théorique et qui visent à structurer le réseau. Ce mémoire met aussi en évidence l'aspect multicritère du problème d'optimisation de la conception des réseaux. Il propose des algorithmes d'optimisation basés sur les approches évolutionnistes.

The growth and the complexity of cellular systems aim at the development of optimization procedures for the network design. The network design consists in finding the best sites location and base stations parameters settings. To provide suitable network solutions, the automation requires mathematical formulations of technical and economical objectives. On previous research works, radio coverage, traffic capacity and field overlap were the main factors considered as optimization criteria. These factors brought very good results on network radio performance based on pixel performance analysis. Nevertheless, they led to a poor network organization that i didn't meet the global network performance issued from theorical cellular concept : neighborhood management, cells splitting ability, network densification. . . Experts conclude on non-feasibility of network solutions from automation due to lack of acceptable topological properties. Our work proposes new mathematical models dealing with the network structure based on the theorical cellular concept. These models drive to several formulations of neighborhood and densification which give novel properties to network solutions. We also underline the high importance of multicriteria optimization for these problems. Then we describe evolutionary algorithms for the optimization of site location, station positioning and antenna parameter settings. And we give some results on real-life networks for the antenna parameters settings problem and compared them to previous approaches.