Algorithmes d'ordonnancement de ressources multiples pour les réseaux post-5G

Multi-resource scheduling algorithms for beyond-5G networks

• Auteur / Autrice : Hiba Hojeij
• Direction : Véronique Veque
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences des réseaux, de l'information et de la communication
• Date : Inscription en doctorat le 21/02/2022
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des Signaux et Systèmes
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Télécoms et Réseaux
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Faculté des sciences d'Orsay

Mots clés

Mots clés libres

Réseau post-5G

Ordonnancement

Allocation de ressources

Open-RAN

Beyond-5G networks

Scheduling Algorithms

Resource Allocation

Open-RAN

Résumé

Le réseau d'accès radio (Radio Access Network- RAN) est en train d'évoluer du RAN distribué vers le Cloud-RAN qui centralise la plupart des fonctions radio, laissant au niveau des stations de base seulement les antennes et la transmission radio. De nombreux travaux universitaires et industriels ont étudié les performances du système Cloud-RAN et ont mis en évidence ses principales limites, notamment en termes de surcharge et de latence des liaisons entre les têtes radio distantes (Radio Remote Head RRH) et le Cloud, qui peuvent être supérieures d'un ordre de grandeur aux exigences de la liaison de retour [1]. Aujourd'hui, l'ensemble de l'industrie des télécommunications connaît une profonde transformation qui l'amène à évoluer vers des architectures ouvertes et des réseaux basés sur des logiciels. Cette tendance s'accélère et prend de l'ampleur grâce aux logiciels libres et aux normes relatives aux composants des infrastructures de communication. Dans le cadre d'une initiative visant à favoriser l'ouverture et l'intelligence pour la prochaine génération de réseaux sans fil, l'alliance Open Radio Access Network (O-RAN) a été fondée par cinq grands fournisseurs de services. Par rapport au RAN traditionnel, une nouvelle logique de planification à trois couches apparaît au premier plan dans l'O-RAN, composée de couches en temps non réel, en temps quasi réel et en temps réel. L'introduction de nouveaux concepts tels que la virtualisation, l'ouverture et l'intelligence, comme le promet le système O-RAN [2-3], peut résoudre les limitations et les caractéristiques spécifiques du C-RAN, en réduisant encore la granularité de la centralisation. Le système O-RAN introduit une spécification fronthaul ouverte, s'éloignant de l'interface radio publique commune traditionnelle, CPRI qui a tendance à fermer l'offre des fournisseurs. L'initiative O-RAN en est encore à ses débuts. De nombreux blocs de l'architecture O-RAN sont en cours de développement et la plupart des objectifs envisagés sont des travaux en cours qui devraient évoluer à l'avenir. Dans ce contexte, ce projet de thèse vise à concevoir et à expérimenter de nouveaux algorithmes d'ordonnancement conjoint à trois couches (temps réel, temps quasi réel et non temps réel) pour les environnements de réseaux ouverts 5G et au-delà. Ce sujet de thèse se déroulera dans le contexte du projet ANR HEIDIS en partenariat avec plusieurs acteurs moteurs dans O-RAN. Ce projet arrive à point nommé puisqu'il porte notamment sur des essais pratiques concernant les concepts de RAN virtualisé et d'ordonnancement multicouches/ressources, alors que ces concepts ont commencé à être étudiés par certains des partenaires du projet HEIDIS, dans des scénarios conventionnels [4-7].

Cloud-Radio access network (C-RAN) has started the movement toward RAN disaggregation, back in 2010. Plethora of academic and industrial activities have studied C-RAN system performance and pointed out its main limitations, especially in terms of overhead and latency of the fronthaul links between the radio remote heads (RRHs) and the cloud than can be more than an order or magnitude higher compared to the backhaul requirements [1]. Nowadays, the entire telecom industry is going through a profound transformation driving the move towards open architectures and software-based networks. This trend is being moved ahead faster and gained momentum thanks to open-source software and standards for communication infrastructure components. As an initiative to drive openness and intelligence for the next generation wireless networks, the Open Radio Access Network (O-RAN) alliance was founded by five major service providers. Compared to the traditional RAN, a novel 3-layer scheduling logic appears to the forefront in O-RAN, composed of non-real time, near-real time, and real time layers. Introducing novel concepts such as virtualization, openness and intelligence as promised in the O-RAN system [2-3] can resolve the C-RAN specific limitations and features, further breaking down the disaggregation granularity. O-RAN introduces an open fronthaul specification, away from the traditional common public radio interface CPRI which has a tendency towards the promotion of vendor lock-in. The O-RAN initiative is still in its early stages; many blocks in O-RAN architecture are under-development and, most of the envisioned goals are work in progress that is expected to evolve in the future. This thesis subject will take place in the context of the ANR HEIDIS project in partnership with several driving actors in O-RAN.