Réseaux sans fils hybrides WiFi-WiMax

par Huu Quynh Nguyen

Thèse de doctorat en Informatique et Réseaux

Sous la direction de Daniel Kofman et de François Baccelli.

Soutenue en 2008

à Paris, ENST .

mots clés

• IEEE 802.16 (norme)
• IEEE 802.11 (norme)
• Réseaux locaux sans fil
• Poisson, Distribution de
• Analyse de réseau (planification)

Résumé

Dans le contexte du développement des technologies sans fils, la technologie IEEE 802. 11a connu un vif succès sous le nom commercial de WiFi. Les nouveaux standards IEEE 802. 16 récemment publiés donnent naissance à une technologie nommée WiMax encore plus performante que le WiFi en terme de capacité et de couverture. Afin d'introduire une nouvelle technologie sans fils sur le marché, l'approche des réseaux hybrides est prometteuse. Cette approche attire l'attention autant du côté académique que du côté industriel car elle permet de combiner les avantages des deux technologies WiFi et WiMax, à savoir un débit élevé, un support multi-service, une large couverture, un déploiement rapide, une grande flexibilité. Dans le cadre de cette thèse, nous introduisons l'architecture d'un réseau sans fils hybride présentant trois niveaux hiérarchiques. Les utilisateurs se situant au niveau 1 se connectent aux points d'accès WiFi qui se trouvent au niveau 2. Ces derniers se connectent à la station WiMax qui se trouve au niveau 3. On suppose que les stations WiMax sont déployées de manière régulière tandis que les points d'accès WiFi sont placés de manière aléatoire. Nous nous sommes concentrés sur le dimensionnement et sur l'optimisation de la couverture selon les paramètres aléatoires. Notre cadre de travail concerne plusieurs types de fonction économique qui tiennent compte des contraints à respecter. L'optimisation de tel réseau se résume à la recherche des optimums des fonctions économiques. Grace à notre analyse statistique et notre outil de simulation, nous pouvons optenir les optimums de ces fonctions afin de determiner la configuration optimale de tels réseaux.

Titre traduit

Hybrid wireless networks WiFi-WiMax-

Résumé

The IEEE 802. 11 technology has had a major success in the market place under the name WiFi. Recently, the new IEEE 802. 16 standards have been released promising a wireless technology called WiMAX that is even more efficient in terms of coverage and capacity than WiFi. To introduce this new broadband wireless technology into the market, hybrid wireless networks seem to be a good solution which is receiving a lot of attention in the academic field as well as in industrial domain. As a matter of fact, this solution allows combining all advantages of the two technologies, such as high speed network, multi-services support, high range of coverage, rapidity of deployment, flexibility of system lower infrastructure costs. In this thesis, we have introduced an architecture for hybrid wireless networks in which the network is organized in three hierarchical levels. The users are present in level one, which connects to WiFi access points in level two ; the latter in turn connects to the WiMAX base stations in level three. The WiMAX base stations are supposed to be deployed in regular pattern and the WiFi access points are supposed to be randomly placed. We focus on the dimensioning and parameter optimization problems. We introduce a framework consisting of several economic functions which takes into account all basic trade-offs ; optimizing the network then becomes equivalent to finding the optimum of these economic functions. Our simulation and numerical results assessed the behavior of these economic functions. Based on our analysis and simulation, the optimum of the economic function can be derived to obtain an optimum configuration of the hybrid network.