Association des utilisateurs dans les réseaux mobiles flexibles et agiles

User association in flexible and agile mobile networks

• Auteur / Autrice : Romain Pujol
• Direction : Fabrice Valois, Razvan Stanica
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 06/07/2022
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale en Informatique et Mathématiques de Lyon
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Institut national des sciences appliquées (Lyon ; 1957-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CITI - Centre d'Innovation en Télécommunications et Intégration de services (Lyon, INSA) - CITI Centre of Innovation in Telecommunications and Integration of services / CITI
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : AGORA - AlGorithmes et Optimisation pour Réseaux Autonomes
• Jury : Président / Présidente : André-Luc Beylot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fabrice Valois, Razvan Stanica, André-Luc Beylot, Tara Ali Yahiya, Vania Conan, Stéphane Frenot, Frédéric Launay, Véronique Veque
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Tara Ali Yahiya, Vania Conan

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réseaux d'ordinateurs

Téléphonie mobile

Systèmes de communication sans fil

Mots clés libres

Informatique

Réseau cellulaire

Réseau mobile

Réseau d'accès

Association

Sélection de cellules

Réseau hétérogène

LTE - Long Term Evolution

Computer science

Cellular network

Mobile Network

Access network

User association

Cell selection

Heterogeneous network

Long Term Evolution - LTE

Résumé

Le processus d’association des utilisateurs dans les réseaux cellulaires consiste à choisir la station de base avec laquelle l’équipement utilisateur va négocier des ressources radio. L’association actuelle se base sur la mesure de la force du signal reçu par l’équipement utilisateur de la part de chacune des stations de bases. L’association doit aujourd’hui faire face à la diversification des besoins des applications des utilisateurs et à l’hétérogénéité grandissante des réseaux cellulaires. Dans cette thèse, nous montrons expérimentalement que le processus d’association actuel a atteint ses limites, qu’il est agnostique des configurations des stations et qu’il ne permet pas de maîtriser le débit qu’obtiendra l’équipement utilisateur suite à l’association. Nous mettons en place pour la réalisation de nos mesures une plateforme expérimentale basée sur la suite logicielle d’émulation de réseaux cellulaires srsRAN et de radios logicielles USRP NI-2091. Nous proposons dans cette thèse une nouvelle métrique à utiliser lors du processus d’association. Cette métrique, diffusée par la station de base, est une information de charge qui sera dans notre cas représentée par le nombre d’équipements utilisateurs connectés à la station de base. Nous discutons également d’autres métriques utilisables comme information de charge. Nous montrons, une nouvelle fois de manière expérimentale, en modifiant nous-même le code source de la suite logicielle srsRAN, que si l'équipement utilisateur tient compte de cette information de charge dans le processus d'association, la décision d'association est améliorée dans 22% des cas.

The user association process in cellular networks consists in choosing the base station with which the user equipment will negotiate radio resources. The current association is based on measuring the signal strength received by the user equipment from each of the base stations. The association must now deal with the diversification of user application needs and the growing heterogeneity of cellular networks. In this thesis, we show experimentally that the current association process has reached its limits, that it is agnostic of the configurations of the base stations and that it does not allow to control the throughput that the user equipment will obtain following the association. We set up for the realization of our measurements an experimental platform based on the software suite of cellular networks srsRAN and software radios USRP NI-2091. We propose in this thesis a new metric to be used during the association process. This metric, broadcasted by the base station, is a load information which in our case will be represented by the number of user equipment connected to the base station. We also discuss other metrics that can be used as load information. We show, once again experimentally, by modifying the source code of the srsRAN software suite ourselves, that if the user equipment takes this load information into account in the association process, the association decision is improved in 22% of cases.