Allocation de ressource opportuniste dans les réseaux sans fil multicellulaires

Opportunistic resource allocation in wireless multicellular networks

• Auteur / Autrice : Mahdi Ezzaouia
• Direction : Xavier Lagrange, Ammar Bouallegue, Cédric Guéguen
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 08/11/2018
• Etablissement(s) : Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire en cotutelle avec Université de Tunis El Manar
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Département Systèmes Réseaux, Cybersécurité et Droit du numérique - Advanced technologies for operated networks - Institut de recherche en informatique et systèmes aléatoires (Rennes)
• Jury : Président / Présidente : Marcelo Dias De Amorim
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Xavier Lagrange, Ammar Bouallegue, Cédric Guéguen, Lila Boukhatem, Sami Tabbane, Abdelaziz Samet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Lila Boukhatem, Sami Tabbane

Mots clés

Mots clés contrôlés

Radio -- Interférence

Qualité de Service (télécommunications)

Allocation de ressources (radiotéléphonie)

Ordonnancement (informatique)

Mots clés libres

Qualité de service

Ordonnancement

Allocation de ressources

OFDMA

Gestion des interférences

C-RAN

Quality of Service

Scheduling

Resource allocation

OFDMA

Interference management

C-RAN

Résumé

La forte croissance du trafic dans les réseaux mobiles s'accompagne d'une augmentation de son hétérogénéité, tant dans l'espace qu'au cours du temps. Cette thèse porte sur des algorithmes d’ordonnancement adaptés à des trafics avec des zones à forte concentration et variables dans le temps. Nous proposons un mécanisme de prêt de la ressource spectrale d'une cellule en sous-charge à une voisine en surcharge combinée à un ordonnancement réactif au sein de chaque cellule. Nous nous intéressons aussi à l’architecture Cloud Radio Access Network qui sépare les têtes de transmission radio (Remote Radio Heads, RRHs) des unités de traitement en bande de base (Baseband Units, BBUs). L’interconnexion entre les BBUs et les RRHs se fait selon deux modes. Le premier est appelé association bi-univoque et consiste à allouer les unités de ressources de la trame radio d’une BBU à une seule RRH. Dans le second mode, appelé association multiple, une BBU peut gérer plusieurs RRHs. Nous proposons un mode d’association hybride dans lequel les unités de ressource de chaque trame sont réparties en deux tranches. La première constitue une tranche non partagée qui est allouée aux utilisateurs centraux selon l’association bi-univoque afin d’augmenter le débit notamment à haute charge de trafic. La deuxième tranche est constituée par une quantité d’unités de ressources partagées par un groupe de RRHs appartenant au même BBU. Cette tranche commune est configurée en association multiple et est allouée aux utilisateurs frontaliers et mobiles. Nous montrons que le mode hybride réduit les interférences intercellulaires, diminue le nombre de handover inter-BBU et améliore la consommation énergétique.

The exponential growth of traffic in mobile networks is accompanied by an increase in its heterogeneity, both in space and over time. This thesis deals with scheduling algorithms adapted to highly concentrated and time-varying traffic zones. We propose a spectrum borrowing mechanism from an under-loaded cell to an overloaded one combined with a reactive intra-cellular scheduling algorithm. We are also interested in the Cloud Radio Access Network architecture that separates the Radio Head(RRH) from the Baseband Unit (BBU). The BBU is connected to the RRU according to two modes. The first one is called a one-to-one association and consists in allocating the resource units of the BBU radio frame to a single RRH. In the second mode which is called multiple association, a BBU can handle multiple RRHs. We propose a hybrid association mode in which the resource units of each frame are divided into two slices. The first one constitutes an unshared slice and is allocated to central users according to the one-to-one association in order to increase the throughput, especially at high traffic load. The second slice contains a quantity of resource units that are shared by a group of RRHs belonging to the same BBU. This common slice is configured according to the multiple association mode and is allocated to the edge and mobile users. We show that the hybrid mode reduces the inter-cell interferences, decreases the number of inter-BBU handovers and improves the energy consumption.