ALEXANDRIS Konstantinos

Thesis

Gestion de mobilité et de ressources pour des réseaux d'accès radio de cinquième génération

La gestion de mobilité et la gestion des ressources sont des caractéristiques essentielles des systèmes cellulaires actuels et futurs qui permettent aux utilisateurs de modifier en toute transparence leurs associations de cellules et de maintenir la continuité de service avec la qualité de service (QoS) requise. Le réseau défini par logiciel (SDN) promet de surmonter de telles difficultés dans la conception du réseau en contrôlant de manière centralisée le comportement du réseau sous-jacent à travers une couche d'abstraction. Ces mécanismes sont appliqués à ces procédures dans les communications mobiles 5G exploitant la connaissance totale du réseau.

Dans la première partie de la thèse, nous développons et examinons les performances du standard 3GPP X2 handover (HO) en utilisant la plateforme OpenAirInterface (OAI) pour comprendre non seulement la gestion de mobilité en 4G, mais aussi l'interaction des paramètres du système sur le déclenchement du processus HO afin de permettre la conception d'un algorithme HO. Comme prochaine étape, un algorithme de décision HO pour les réseaux hétérogènes de prochaine génération (HetNets) considérant la charge du réseau et tenant compte du délai de service des utilisateurs et de la puissance asymétrique des cellules est proposé. Les résultats ont montré que l'algorithme proposé surpasse ceux basés sur la puissance du signal reçu (RSS) et ceux basés sur la distance. En outre, une architecture SDN est esquissée pour gérer les décisions du système résultant en une coordination centralisée du réseau.

Dans la deuxième partie de la thèse, l'importance de la qualité de service des utilisateurs dans les réseaux 5G attire notre attention sur la gestion des ressources radio dans le cadre de la multi-connectivité. Une gestion des ressources basée sur l’utilité qui tient compte des exigences QoS des utilisateurs est proposée et comparée avec les ordonnanceurs proportionnellement équitables. Le cas d'utilisation de la multi-connectivité s'avère plus performant que la connectivité unique conventionnelle 3GPP  en termes de satisfaction de l'utilisateur et de débit réseau agrégé. Dans cette configuration, outre les limitations de l'interface radio, nous supposons que le routage local entre les cellules permet de décharger le backhaul/cœur de réseau. Par la suite, nous introduisons des contraintes de capacité de backhaul conduisant à des résultats qui montrent que la multi-connectivité est toujours supérieure à la connectivité unique tout en conservant la QoS des utilisateurs. Enfin, nous examinons le gain de performance pour un utilisateur multi-connecté sous la variabilité de canal spatio-temporelle (évanouissement à grande et petite échelle) en exploitant l’ordonnancement opportuniste pour les scénarios des cellules chargées et non-chargées. Les résultats extraits révèlent les avantages de la fonction d'utilité UPF avec un ordonnancement opportuniste en termes de QoS des utilisateurs.