Etude des solutions d'accès optique en adéquation avec les interfaces du Radio Access Network

Study of optical access solutions in line with radio access network interfaces

• Auteur / Autrice : Anas El Ankouri
• Direction : Annie Gravey
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Télécommunications
• Date : Soutenance le 04/05/2021
• Etablissement(s) : Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Advanced technologies for operated networks - Département Informatique - Institut de recherche en informatique et systèmes aléatoires (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : Orange (Firme)
• Jury : Président / Présidente : Xavier Lagrange
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Annie Gravey, Marco Ruffini, Ramon Casellas Regi, Philippe Sehier, Tijani Chahed, Maria Isabel Amigo, Luiz Anet Neto
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marco Ruffini, Ramon Casellas Regi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Télécommunications -- Trafic

Systèmes virtuels (informatique)

Impact

5G (téléphonie mobile)

SONET (transmission des données)

Mots clés libres

Réseaux télécoms

Virtualisation

Systèmes Optiques

Telecom networks

Virtualisation

Optical systems

Résumé

La 5G est en route, avec des déploiements commerciaux qui commencent à voir le jour un peu partout dans le monde. Cette nouvelle génération de communication mobile offre de nouveaux services par rapport à la 4G. Ces nouveaux services peuvent demander beaucoup de débit ou nécessitent des latences strictes ou même un nombre massif d’objets connectés. Le transport d’interfaces du Radio Access Network (RAN), le réseau d’accès qui lie l'équipement radio d’un côté au reste du réseau mobile, sera mis à l’épreuve par ces nouveaux services proposés, notamment sur le segment d’accès optique. Plusieurs solutions ont été proposées pour pallier ce problème comme par exemple la découpe fonctionnelle. Cette thèse se consacre à étudier l’impact de l’arrivée de la 5G sur les réseaux d’accès optique et propose des solutions pour l'accommoder, en investiguant la question à travers deux paradigmes principaux : la virtualisation, et l'exploration de nouvelles solutions de transmission optique pour le RAN. Cette étude sera composée comme suit : 1- L'implémentation d'une infrastructure virtuelle pour héberger une solution mobile disposant d'une découpe couche haute type PDCP-RLC. Cette solution se compose d'un cœur mobile ainsi que les éléments du RAN virtuel (vRAN). 2- Tester des solutions optiques pour le transport de différentes configurations de découpes fonctionnelles à travers un réseau d'accès optique implémenté en laboratoire. Nos tests se sont effectués principalement sur la découpe couche haute du split vRAN en explorant des fonctionnalités clés du réseau du future comme la convergence fixe mobile et le Mobile Edge Computing (MEC). Le point à point conventionnel est évalué mais aussi, dans une approche moins conventionnelle, des scénarios point à multipoint. Ce dernier a été proposé dans un contexte de convergence fixe mobile et aussi comme moyen pour répondre aux exigences de la 5G. 3- Montrer de manière explicite un cas d'abstraction dans le réseau grâce au Software Defined Networking (SDN). On travaille sur un cas qui simplifie la configuration des équipements d'analyse et de génération de signal radio dans le but de mettre en place des classes de services et du slicing à travers le réseau d'accès optique.

The advent of 5G is around the corner, with commercial deployment starting to be conducted all around the world. This new generation of mobile communication offers new services compared to 4G. These new services require a considerable amount of bandwidth or strict latency constraints or even a massive number of connected objects. TheRadio Access Network (RAN), which is the access network segment connecting the radio equipment to the rest of the network will be challenged with these new services, especially in the optical transport segment. Many solutions have been proposed to address this problem such as relying on functional splits. This thesis studies the impact and challenges brought by 5G on the access network and proposes solutions to accommodate it by investigating the issue through two main paradigms: virtualisation and the exploration of new optical transmission solutions for the RAN. This study will be composed as follows: 1- Implementation of a virtual infrastructure to host a mobile solution with a high layer PDCP-RLC split. This solution comprises core network and virtual RAN (vRAN) elements. 2- Testing optical solutions in the transport of various split options through a lab implemented optical access network. Our tests have been mainly focusing on the high layer vRAN split while exploring potential key network features of the future such as fixed mobile convergence and Mobile Edge Computing (MEC). Conventional point to point have been evaluated but also, in a less conventional way, point to multipoint approaches. The latter approaches have been proposed in the context of fixed mobile convergence as well as to meet the service requirements of 5G. 3- Explicitly showcase an instance of abstraction in the network thanks to software defined networking (SDN). We work on a case that simplifies the configuration of radio signal generation/analyse equipment in order to set up classes of services and slicing through the optical access network.