Afin d’aborder la notion de QdS, il est préférable de définir des classes de services, dotées de caracté- ristiques et de propriétés spécifiques, qui vont former les catégories fondamentales sur lesquelles seront basées les techniques de mise en ouvre de QdS. Chaque technologie sans fil définit donc ses propres classes de service suivant la QdS qu’elle désire fournir aux utilisateurs.
Par exemple, la technologie LTE Avancée, qui est l’une des technologies de dernière génération, offre les différentes classes de service suivantes :
• la classe conversationnelle : elle permet de transmettre des informations de type voix et vidéo en temps réel entre deux individus ou un groupe d’individus. Les services représentatifs de cette classe sont, par exemple, la téléphonie, la voix sur IP (VoIP56), la vidéophonie et les jeux en ligne...
• la classe streaming : elle regroupe les services impliquant un serveur de données et un utilisateur. Les exemples d’applications dans cette classe sont issus de l’internet. On peut donc citer la vidéo à la demande ou la vidéo-streaming.
• la classe interactive : dans cette classe, la connexion est basée sur le principe de la requête- réponse. L’exigence en temps-réel n’est pas nécessaire. Il s’agit d’attendre un certain temps pour répondre aux requêtes. Toutefois, les données ne doivent pas être altérées. Des exemples de cette classe peuvent être la navigation web ou l’accès aux bases de données.
• la classe en arrière-plan : Les services de cette classe prévoient un utilisateur qui transmet ou reçoit des données sans aucunes contraintes de QdS. Parmi ces services, on peut trouver le service de transfert de fichier (FTP) ou l’envoi d’emails.
De même, la technologie WiMAX propose les différentes classes de service suivantes : l’UGS57, le
RTPS58, l’ eRTPS59, le NRTPS60 et le BE61 . Pour plus de détails, le lecteur peut se référer aux
papiers [45, 46].
La QdS désigne la capacité du réseau à offrir les paramètres les plus pertinents, qui assurent la transmission des données d’une classe de service dans de meilleures dispositions. Plus concrètement, il s’agit d’un ensemble d’effets collectifs, garantissant un niveau de satisfaction, jugé acceptable par les utilisateurs. Toutefois, cette notion de QdS échappe à l’unicité de définition, puisque suivant la couche du modèle OSI concernée, elle intègre un indicateur de mesure de qualité différent. Il s’agit donc d’une
56. VoIP :Voice over Internet Protocol 57. UGS : Unsolicited Grant Service 58. RTPS : Real-Time Polling Service
59. eRTPS : extented Real-Time Polling Service 60. NRTPS : Non-Real-Time Polling Service 61. BE : Best Effort
1.4. Notion de qualité de service (QdS) notion subjective que l’on essaie tout de même de quantifier à l’aide de métriques objectives. Avant de définir ces métriques de QdS, il est important d’identifier au préalable, les critères les caractérisant. 1.4.1 Critères de qualité de service
En fonction de la classe de service considérée, la QdS peut, par exemple, résider à l’assurance d’une vitesse de transmission adéquate, d’un délai de transmission relativement court, d’une robustesse face aux erreurs, d’une bonne fiabilité et d’une disponibilité des ressources partagées.
• la Vitesse de transmission : Considérons un cas de téléchargement de vidéo Haute Définition (HD). Ce type de contenu multimédia suppose une énorme quantité d’information. L’utilisateur est d’autant plus satisfait de la qualité de son système de transmission que la durée de télécharge- ment de la vidéo est faible. En effet, pour une même durée de téléchargement, plus la vitesse de transmission est importante, plus l’utilisateur recevra de données.
• la Robustesse permet de considérer un signal reçu, même avec un certain niveau de dégradation, tant que la qualité perçue est acceptable aux yeux des utilisateurs. En effet, les décodeurs non robustes assurent le décodage d’un flux binaire jusqu’à atteindre la première erreur. Puis, le reste de l’information n’est pas décodé. Par contre, les décodeurs robustes évitent ce désagrément, car la distorsion de l’information reçue est mesurée sur tout le flux binaire reçu. Il est évident qu’un utilisateur se contentera d’une séquence vidéo reçue dégradée, dans la limite de l’acceptable, plutôt que de ne rien recevoir ou de ne recevoir qu’une partie de la séquence.
• la Fiabilité est l’aptitude d’un système à réaliser une transmission sans altération durant une pé- riode. Une bonne fiabilité suppose moins de retransmissions, donc moins de puissance consom- mée. La fiabilité permet d’étendre la distance de communication et optimise ainsi la portée. Du point de vue de l’utilisateur, une bonne fiabilité implique une meilleure crédibilité du système. L’utilisateur est rassuré de l’exactitude des données reçues avec un certain degré de corrélation. • la Distorsion : la fiabilité et la robustesse à elles seules ne reflètent pas au mieux la mesure de
distorsion de l’information en bout de la chaîne de transmission. Dans le cas des transmissions de contenu multimédia, ce qui importe, ce n’est pas d’assurer une réception partielle ou totale de l’information, mais plutôt que cette dernière soit fortement corrélée à l’information émise. D’un point de vue de la perception, cette corrélation s’évalue par une mesure subjective (sens humain) ou par une mesure objective souvent assimilée à une mesure de distance (sens mathématique). • la Disponibilité des ressources fréquentielles : Ce critère s’intéresse à l’accès au médium. Le
système sans fil peut être utilisé simultanément par plusieurs usagers, demandant des applications variées. Cependant, les ressources disponibles sont limitées. Les utilisateurs se verront attribuer des temps de transmission et des bandes étroites différentes. Ainsi, le critère définissant la QdS est la capacité du système à servir le plus d’utilisateurs simultanément avec des qualités désirées. 1.4.2 Mesures de performance des systèmes de transmission MIMO-OFDMA
Une fois les critères de QdS identifiés, nous abordons les mesures correspondantes permettant d’éva- luer les performances des systèmes de transmission MIMO-OFDMA. On peut ainsi citer :
• le Délai de transmission correspond au temps nécessaire à l’information pour passer de la source à la destination. Il prend en compte la durée de propagation, de transmission, de traitement et d’attente dans les systèmes intermédiaires. Le délai de transmission augmente le temps de réponse de certaines applications, ce qui peut être désastreux pour les communications interactives telles que la téléphonie ou la visio-conférence.
• le Débit : c’est la quantité d’information transmise par unité de temps. Il est généralement exprimé en bits par seconde (bits/s), et est parfois qualifié par sa « hauteur ». C’est ainsi qu’apparaît les notions de bas débit, haut débit et très haut débit. Des ordres de grandeur y sont généralement associés. La notion de hauteur de débit reste assez confuse, car il n’existe pas encore de réglemen- tations ou de définitions techniques.
• le Taux d’erreur binaire (TEB) ou le Taux de perte de paquet (TPP) : il s’agit du pourcentage de bits ou du pourcentage de paquets perdus ou altérés sur le nombre total de bits ou le nombre total de paquets envoyés. Ces mesures nous informent sur la robustesse et la fiabilité de système de transmission.
• la Latence et la Gigue : ces mesures nous informent sur le délai de transmission du système. En effet, la latence de l’ordre de quelques dizaines de millisecondes (ms), correspond au délai de transmission minimal acceptable. La gigue, de l’ordre de grandeur de la milliseconde (ms), est l’écart entres les délais de transmission de paquets consécutifs.
A titre indicatif, le tableau 1.1 présente des exemples d’ordres de grandeurs des mesures de perfor- mance d’un système MIMO-OFDMA basé sur le standard LTE-A.
Table 1.1 – Grandeurs des mesures de QdS en LTE-A
QdS Classes de Service
Mesures Conversationnelle Streaming Interactive Background
Délai de
transfert Sensible (100ms) Tolérant (300ms) Tolérant/Insensible Insensible
Gigue Sensible Sensible Tolérant Insensible
Taux de perte de paquets 10−2, 7x10−3, 10−3, 10−4, 10−5 10−1, 10−2, 7x10−3, 10−3, 10−4, 10−5 Sensible, Codage, +retransmission 10−3,10−4,10−6 Sensible, Codage, +retransmission 10−3, 10−4, 10−6 Taux d’erreurs binaires 5x10−2, 10−2, 5x10−3, 10−4, 10−5, 10−6 5x10−2, 10−2, 5x10−3, 10−4, 10−5, 10−6 4x10−3, 10−5, 6x10−8 4x10−3, 10−5, 6x10−8 Débit maximum garanti 256 Mbps 256 Mbps – –