Apport des techniques multi-niveaux dans une architecture de satellites géostationnaires DVB-S2/RCS

par Armando García Berumen

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Monique Becker.


  • Résumé

    On se dirige depuis plusieurs années vers l'intégration de divers services sur un seul et même réseau de télécommunications : c'est le service « triple-play ». Les satellites, par leur couverture, permettent de l'offrir dans les zones sans couverture par les réseaux terrestres. Par ailleurs, la norme DVB a évolué, on a ouvert le canal de retour (RCS) pour permettre des services interactifs, on y gère la bande passante de façon dynamique et, pour la gestion adaptative de la couche physique, des techniques dites F. M. T. (« fade modulation techniques ») ont été proposées pour maintenir un taux d'erreurs bas, tout en optimisant la bande passante en minimisant les données de F. E. C. Et en exploitant les modulations présentant les plus grands débits lorsque c'est possible. Depuis quelques années, les techniques dites multi-niveaux ont été généralisées à divers environnements, et divers types de services, elles ont été testées et utilisées dans les réseaux ad-hoc, par exemple, avec un certain succès pour transporter divers services, multimédia et TCP en particulier. Dans cette situation, il était intéressant d'évaluer l'apport des techniques multi-niveaux dans les architectures satellites DVB-S2/RCS en présence de techniques « F. M. T. ». C'est l'objet de cette thèse. Ce travail a été démarré dans le contexte d'une collaboration avec Astrium pour le CNES. Dans la première partie, nous proposons un algorithme multi-niveau pour le transport de la voix sur IP dans ces réseaux. Cet algorithme fait intervenir la couche transport et la couche MAC. L'intégration de cet algorithme dans l'architecture puis ses performances sont étudiées, et particulièrement son comportement en présence de trafic concurrent. Dans la deuxième partie, en vue du travail proposé dans la troisième, on évalue l'influence du délai de transmission sur le comportement de TFRC, et particulièrement dans la façon dont il partage la bande avec TCP. On constate que le comportement est assez variable selon la valeur du délai de transmission, et que les différences sont essentiellement dues à la différence de convergence des mécanismes de contrôle de congestion vers la pleine estimation de la bande qui leur est disponible. Dans la troisième partie, nous présentons un algorithme multi-niveau d'affectation de la bande passante pour un lien sur lequel transitent à la fois du trafic multimédia et du trafic de données. Chaque service a une bande passante garantie de manière paramétrable et l'algorithme récupère la bande inutilisée d'un autre trafic, soit qu'il n'ait pas besoin d'émettre, soit qu'il n'ait pas encore convergé vers la pleine utilisation de sa bande passante, pour la répartir au mieux entre les connexions qui saturent déjà la bande qui leur est réservée.

  • Titre traduit

    Contributions of the cross-layer techniques in an architecture of DVB-S2/RCS geostationary satellites


  • Résumé

    For past several years, we are moving towards the integration of various services on a single and common telecommunication network: known as "triple-play". The satellite systems, with the coverage characteristic, are able to offer this service in the zones which cannot be covered by the terrestrial networks. On the other hand, the DVB standards have been evolved, the return channel (RCS) was opened to allow interactive services. We have the possibility to manage the bandwidth in a dynamic way, and to manage the physical layer adaptively. Techniques known as FMT (Fade Mitigation Techniques) have been proposed to maintain low error rate and to optimize the bandwidth by minimizing the FEC data and exploiting the modulations to achieve high throughputs. For several years, the cross-layer techniques have been generalized in various environments and also in various types of services. They have been tested and used in ad-hoc networks. These techniques have reached a certain level of success to transport various services, particularly multimedia and TCP. With the evolution of DVB standards and the emergence of cross-layer approach, it is becoming more and more interesting to analyze and evaluate the contributions of these techniques in satellite architectures such as DVB-S2/RCS in the presence of FMT techniques. This is the purpose of this work. This study started with a project for the CNES in collaboration with Astrium. This thesis is organized in three main parts. In the first part, we have developed a cross-layer algorithm for transporting the voice over IP in satellite networks. The cross-layer algorithm is based on the interaction between the transport and the MAC layers. The integration of the proposed algorithm on the architecture compliant with DVB standards is carried out. To prove the efficiency of our algorithm, a performance evaluation is performed with particular attention to the behaviour in the presence of cross-traffic. In the second part, to prepare for the work proposed in the third part, we have analyzed the impact of the transmission delay over the TFRC behaviour; in particular, we have analyzed the way in which it shares bandwidth with TCP. It is inferred from the analysis that behaviour of TRFC varies according to the transmission delay. We have also found that the difference between TFRC and TCP are primarily due to its different convergence time of the congestion control mechanism towards the full occupation of the available bandwidth. In the third part, we have presented a cross-layer algorithm to allocate the bandwidth over a satellite link, which is shared at the same time by both multimedia and data traffic. In a parametric way, the mechanism assigns a guaranteed bandwidth for each connection. The algorithm is able to recover the unused bandwidth from other traffic, which either does not have anything to send or, yet not fully converged occupying the whole bandwidth. The bandwidth recovered is shared among the connections that have already saturated their reserved bandwidth.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (165 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. [160]-164. Résumé en français et en anglais

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  • Cote : T Paris 6 2008 686
  • Bibliothèque : Télécom SudParis & Télécom Ecole de Management. Médiathèque.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : THESE-2008-GAR
  • Bibliothèque : Télécom SudParis & Télécom Ecole de Management. Médiathèque.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : THESE-2008-GAR
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