Mécanismes auto-organisants pour connexions de bout en bout

Self-organizing mechanisms for end-to-end connections

• Auteur / Autrice : Julien Floquet
• Direction : Zwi Altman, Richard Combes
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Réseaux, information et communications
• Date : Soutenance le 19/12/2018
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : CentraleSupélec (2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des signaux et systèmes (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1974-....)
• Jury : Président / Présidente : Inbar Fijalkow
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Zwi Altman, Richard Combes, Tijani Chahed
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Eitan Altman, Yezekael Hayel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Analyse de réseau (planification)

Systèmes à entrées multiples et à sorties multiples

Files d'attente, Théorie des

Mots clés libres

Systèmes de files d'attente

Evaluation des performances

Planification

Massive MIMO

QoE

E2E SON

Queueing systems

Performance evaluation

Scheduling

Massive MIMO

QoE

E2E SON

Résumé

Les réseaux de cinquième génération sont en cours de définition et leurs différentes composantes commencent à émerger: nouvelles technologies d'accès à la radio, convergence fixe et mobile des réseaux et virtualization.Le contrôle et la gestion de bout en bout (E2E) du réseau ont une importance particulière pour les performances du réseau. Cela étant, nous segmentons le travail de thèse en deux parties: le réseau d’accès radio (RAN) axé sur la technologie MIMO Massif (M-MIMO) et la connexion E2E du point de vue de la couche transport.Dans la première partie, nous considérons la formation de faisceaux focalisés avec un structure hiérarchique dans les réseaux sans fil. Pour un ensemble de flots donnée, nous proposons des algorithmes efficaces en terme de complexité pour une allocation avec alpha-équité. Nous proposons ensuite des formules exactes pour la performance au niveau du flot, à la fois pour le trafic élastique (avec une équité proportionnelle et équité max-min) et le trafic en continu. Nous validons les résultats analytiques par des simulations.La seconde partie de la thèse vise à développer une fonction de réseau auto-organisant (SON) qui améliore la qualité d'expérience (QoE) des connexions en bout-en-bout. Nous considérons un service de type vidéo streaming et développons une fonctionnalité SON qui adapte la QoE de bout-en-bout entre le serveur vidéo et l'utilisateur. La mémoire-tampon reçoit les données d'un serveur avec une connexion E2E en suivant le protocole TCP. Nous proposons un modèle qui décrit ce comportement et nous comparons les formules analytiques obtenues avec les simulations. Enfin, nous proposons un SON qui donne la qualité vidéo de sorte que la probabilité de famine soit égale à une valeur cible fixée au préalable.

Fifth generation networks are being defined and their different components are beginning to emerge: new technologies for access to radio, fixed and mobile convergence of networks and virtualization.End-to-end (E2E) control and management of the network have a particular importance for network performance. Having this in mind, we segment the work of the thesis in two parts: the radio access network (RAN) with a focus on Massive MIMO (M-MIMO) technology and the E2E connection from a point of view of the transport layer.In the first part, we consider hierarchical beamforming in wireless networks. For a given population of flows, we propose computationally efficient algorithms for fair rate allocation. We next propose closed-form formulas for flow level performance, for both elastic (with either proportional fairness and max-min fairness) and streaming traffic. We further assess the performance of hierarchical beamforming using numerical experiments.In the second part, we identify an application of SON namely the control of the starvation probability of video streaming service. The buffer receives data from a server with an E2E connection following the TCP protocol. We propose a model that describes the behavior of a buffer content and we compare the analytical formulas obtained with simulations. Finally, we propose a SON function that by adjusting the application video rate, achieves a target starvation probability.