Les réseaux opérés de téléphonie

Dès l’apparition de la deuxième génération des réseaux cellulaires (2G ), ou encore Global System for Mobile Communications (GSM) le placement des PAs est devenu crucial pour assurer une continuité des communications pour un usager qui se déplace. En revanche, dans les réseaux opérés, les positions des utilisateurs ne sont ni figées, ni connues en avance par les opérateurs. Le plan de déploiement des cellules doit alors prendre en compte des données venues des études démographiques. Ainsi, un opérateur peut construire un plan initial présentant la carte de couverture et détaillant le nombre de cellules nécessaires, l’emplacement idéal des PAs ainsi que le nombre de porteuses nécessaires.

Cependant, les contraintes de placement des PAs dans ce type de réseaux imposent souvent des adaptations sur la position des antennes [14]. En effet, la planification initiale offre une position approximative, la position exacte est souvent dépendante des spécificités du terrain. Plusieurs facteurs entrent donc en considération dans le placement effectif des PAs :

— Accessibilité du site : L’emplacement doit être facilement accessible pour le transport et pour le déchargement du matériel.

— Superficie : L’espace doit être suffisamment grand pour accommoder l’équi- pement technique ainsi que le mat de l’antenne.

— Services disponibles : Une telle installation doit être connectée au réseau électrique et au réseau de cœur de l’opérateur. Le raccordement à ces deux réseaux doit être facilement réalisable.

— Espacement entre antennes : En fonction de la puissance d’émission et de la fréquence utilisée un espacement minimum entre antennes doit être réalisé afin d’éviter les interférences inter-cellules.

— Obstacles : Même si les communications ne sont pas en ligne de vue, des considérations d’installation doivent être faites pour que l’antenne ne soit pas obstruée par l’environnement.

Au fil du temps les recherches dans le domaine des méthodes de placement ont progressé avec le développement des réseaux opérés. La question d’optimisation des positions des PAs s’est posée. De manière générale, le critère d’optimisation reste le même : augmenter la capacité des antennes et améliorer la qualité de service tout en diminuant le coût. Du point de vue de l’opérateur, cela revient à minimiser le nombre de PAs déployés pour réduire les coûts d’installation, de maintenance et de fonctionnement en les plaçant à des points dits optimaux pour assurer une couverture maximale de la zone en question.

Le premier article publié sur l’optimisation du placement des PAs remonte à 1994 [15]. Depuis, un grand nombre d’approches et de scénarios sont apparus dans la littérature. Bien que les approches exactes ne soient faisables que pour des problèmes de taille relativement petite, elles ont été appliquées dans ce contexte [16, 17]. Des algorithmes heuristiques déterministes ont été également proposés par divers auteurs. Cependant, les algorithmes méta-heuristiques fondés sur le recuit simulé, la recherche tabou et les algorithmes génétiques sont beaucoup plus populaires comme nous allons le voir ci-dessous.

Une mise en pratique de ce type d’optimisation a été proposée dans [18]. En partant d’un ensemble de "sites candidats", des possibles positions des PAs, et d’un ensemble de "points de test" (un point qui possède une certaine demande de trafic et une contrainte de qualité de service), un algorithme de maximisation de la couverture en minimisant les coûts est proposé. Puisque le problème de placement est considéré NP-difficile [19], les auteurs appliquent une meta-heuristique type recherche tabou. Cette technique de recherche utilise des méthodes de recherche locales. Les recherches locales prennent une solution potentielle à un problème et vérifient ses voisins immédiats (c’est-à-dire des solutions similaires à l’exception

de quelques détails mineurs) en essayant de trouver une meilleure solution. Si une solution a déjà été testée et si elle ne convient pas, elle sera appelée ainsi "tabou" afin que l’algorithme ne l’envisage plus. Ce type d’approche d’optimisation par heuristiques [20–26] et plus particulièrement des algorithmes génétiques [27–29] est également appliqué.

La popularité croissante de la téléphonie mobile et l’apparition de l’Internet sur les téléphones a forcé les opérateurs de ce type de réseaux et les institutions de standardisation envisager une densification des PAs pour satisfaire les demandes des utilisateurs. Plusieurs types ont été introduits afin d’augmenter la capacité en terme de nombre d’utilisateurs en réduisant la zone couverte.

Les macro-cellules sont les stations de base originales à grande puissance couvrant de larges zones de quelques kilomètres à plusieurs dizaines de kilomètres. Dans les zones urbaines, une couche supplémentaire de micro-cellules est installée pour fournir une capacité supplémentaire et pour pénétrer dans les bâtiments, réduisant ainsi la charge sur le réseau macro-cellulaire, couvrant des zones de plusieurs centaines de mètres. Des cellules plus petites appelées pico ou femto-cellules, couvrant quelques dizaines de mètres, sont utilisées pour les immeubles et les centres commerciaux où la demande est extrêmement élevée. Plusieurs articles de recherche se sont attaqués à l’optimisation du placement de ce type de cellules [26, 30–34].

Un tel type de déploiement reste centralisé et statique car la planification et le dimensionnement du réseau s’effectuent bien en amont et nécessitent un certain temps pour réaliser les différentes études de faisabilité. De plus, nous pouvons facilement observer que ces méthodes de placement sont parfaitement adaptées à un déploiement des réseaux où la densité des usagers à couvrir ne varie pas ou peu dans le temps. Dans notre cas, les positions des usagers peuvent changer fortement dans le temps forçant ainsi d’appliquer plusieurs fois l’algorithme d’optimisation dans un laps de temps assez réduit, ce qui ne pourra pas être faisable. De plus, les drones ne subissent pas de contraintes liées au génie civil et la communication avec les usagers s’effectue en ligne de vue directe. Pour ces raisons, il ne semble pas envisageable d’appliquer ce type de solutions pour effectuer le placement de nos PAs. Toutefois, des analyses de type études démographiques, comme celles effectuées pour les réseaux mobiles peuvent être intéressantes dans notre cas, pour guider le placement des drones.