Soutenance de thèse de Ahmad FADEL le 8 octobre 2021

Ahmad FADEL soutiendra sa thèse le 8 octobre 2021 à 14h00 salle Aurigny à l’Irisa (batiment 12D), Campus universitaire de Beaulieu à Rennes. Le titre de la thèse est « Management of Radio Resources in a 5G Heterogeneous Network using Beamforming Technique & Millimeter Waves« . La direction de cette thèse a été assuré par le Prof. Bernard Cousin. Les membres du jury seront Véronique Vèque, Nadjib Ait Saadi, Carlos Faouzi Bader, Yassine Hadjadj-Aoul, Loutfi Nuaymi, Bernard Cousin.

Résumé

Les concepteurs de systèmes sans fil sont confrontés à une demande sans cesse croissante de débits de données élevés, améliorant la capacité du système et la mobilité requises par les nouvelles applications sans fil. De plus, l’augmentation du débit utilisateur est devenue une préoccupation essentielle pour le futur réseau de communication sans fil 5G. Dans ce contexte, la densification des macrocellules par de petites cellules est proposée comme solution potentielle qui apporte de nombreux avantages tels que l’amélioration du débit et de la qualité du signal, mais conduit à des contraintes opérationnelles sur la gestion des ressources radio.
Notamment, les ondes millimétriques (mmWaves) sont installées sur la station de base de petites cellules en raison de ses caractéristiques limitées et cela est proposé comme solution potentielle pour éviter les interférences entre les macrocellules et les petites cellules. La technique de formation de faisceaux est utilisée pour augmenter l’utilisation du domaine spatial et le taux d’utilisation du réseau cellulaire. Ainsi, le défi est de trouver de nouvelles approches de gestion des ressources radio qui visent à minimiser les interférences entre les cellules adjacentes, à réduire la consommation d’énergie, à augmenter le débit total du système et à améliorer le spectre et l’efficacité spectrale dans les réseaux cellulaires. En conséquence, une bonne gestion des ressources radio est nécessaire pour exploiter les avantages de la 5G et garantir la qualité du service (QoS) des utilisateurs.
Les travaux de cette thèse se concentrent sur l’algorithme de sélection des utilisateurs dans un réseau hétérogène (HetNet) de manière à atteindre nos objectifs. En particulier, cette thèse aborde d’abord la formulation d’un problème d’optimisation pour la formation de faisceaux conjointe avec l’allocation de puissance et la sélection des utilisateurs dans un réseau cellulaire hétérogène visant à maximiser le débit total du système. Une version modifiée d’algorithmes sous-optimaux bien connus pour l’allocation des ressources a été proposée pour résoudre le problème. Tout aussi important, nous générons une allocation de fréquence utilisant les angles et basée sur un algorithme d’équité (FAABF) pour un scénario multi-utilisateurs afin d’obtenir une bonne solution pour le problème d’optimisation proposé pour une sélection des utilisateurs basée sur l’angle d’arrivée (AoA) entre l’équipement de l’utilisateur et sa station de base, qui vise à maximiser conjointement le débit du système, l’efficacité du spectre et garantir l’équité entre les utilisateurs sélectionnés.

Visite du professeur Oriol Sallent

Adopnet est heureux d’accueillir le professeur Oriol Sallent, professeur titulaire à l’université polytechnique de Catalogne (UPC) pour une visite d’un mois en juillet 2021.

Oriol Sallent a participé à un large éventail de projets européens et contribué à des organismes de normalisation tels que 3GPP,  l’IEEE et l’ETSI. Il a publié plus de 200 articles, principalement dans des revues et des conférences de l’IEEE. Ses recherches portent sur les réseaux auto-organisés, l’optimisation des réseaux radios et la garantie de QoS dans les réseaux sans fil hétérogènes. Ceci est en lien avec les axes d’Adopnet et cette visite est une excellente occasion de développer une coopération entre nos groupes de recherche.

Soutenance de thèse de Malo MANINI le 28 janvier 2021

Malo MANINI soutiendra sa thèse le 28 janvier 2021 à 10h00, accessible en visio-conférence (mesure exceptionnelle liée à la pandémie Covid-19). Le titre de la thèse est « Allocation de ressources et ordonnancement dans les réseaux de 5ème génération. Cette thèse s’est déroulée dans le cadre de l’IRT B<>Com.

Résumé

L’augmentation du nombre d’utilisateurs des réseaux sans-fil et la diversification de leurs usages amène à faire évoluer les méthodes de gestion des ressources. Cette thèse porte sur les techniques d’allocation des ressources dans les réseaux de 5G. Dans le contexte des systèmes classiques de réseaux sans-fil, nous proposons un algorithme d’allocation de ressources dont l’objectif est de garantir équitablement le meilleur service aux utilisateurs. Lorsque la charge de la cellule est suffisamment faible pour garantir un service suffisant, l’algorithme réoriente dynamiquement ses priorités vers l’économie d’énergie. Ce comportement permet un compromis efficace entre la capacité et la consommation énergétique à différents niveaux de charge. Afin d’étendre la capacité des réseaux, l’ajout de nouvelles cellules permet d’élargir la bande passante et de réduire l’atténuation du signal liée à la distance. Nous présentons un algorithme de répartition des utilisateurs dans un contexte multi-cellulaire qui intervient avant l’étape d’allocation de ressources. Cette répartition aura de fortes répercussions sur l’équilibre des charges des cellules et sur la qualité de service générale du système. Le nombre de cellules dans un secteur est limité par sa géographie.  Le Massive-MIMO permet d’accroître les fonctionnalités des cellules en permettant une directivité de l’énergie et ainsi ajoute la composante spatiale à l’allocation de ressources. Nous proposons un nouvel indicateur de compatibilité spatiale des utilisateurs en se basant sur les allocations passées. Une fois intégré dans un algorithme d’allocation, il profite des capacités supérieures du Massive-MIMO.

Soutenance de thèse de Cédric MORIN le 18 novembre 2020

Cédric MORIN soutiendra sa thèse le 18 novembre 2020 à  14h00 en visio-conférence (mesure exceptionnelle liée à la pandémie Covid-19). Le titre de la thèse est « Algorithmes pour la mise en œuvre de services réseaux avec une qualité de service garantie dans un environnement SDN-NFV ».  Cette thèse s’est déroulée dans le cadre d’une convention CIFRE avec TDF et au sein d’un projet de l’IRT B<>Com.

Résumé

Le trafic réseau ne cesse de croître et de nouveaux besoins font aujourd’hui leur apparition avec de très forts besoins en ressources et en qualité de service. Pour y faire face la 5G propose une centralisation du contrôle et une abstraction des ressources basées sur SDN et NFV ce qui permet une automatisation du déploiement des services, une optimisation de l’usage des ressources et une réduction des coûts. SDN centralise le plan de contrôle du réseau et gère les ressources des liens tandis que NFV virtualise les ressources des noeuds et transforme les fonctions réseau en VNFs.

Dans cette thèse, nous analysons et proposons de résoudre certaines difficultés que pose la mise en place de services réseau dans cet écosystème. Nous abordons d’abord la mise en place d’un service de connectivité à qualité de service garantie. Afin d’éviter un afflux de messages vers le contrôleur et un délai dans l’application de la politique d’accès nous transférons son exécution dans le plan de données. Nous proposons ensuite de rajouter des fonctions réseau à nos services. Nous formulons un algorithme de placement visant à épargner les ressources là où elles sont rares pour placer un maximum de services. Nous doublons cet algorithme d’une technique d’abstraction de la topologie du réseau afin de permettre aux entités tierces d’exposer et vendre leurs ressources sans divulguer les détails de leurs infrastructures.
Enfin, pour permette à l’opérateur réseau d’acheter les ressources nécessaires à l’établissement de ses services pour un coût minimal nous proposons un algorithme d’optimisation des réservations basé sur les offres des opérateurs de datacenters ainsi que sur des prévisions de trafic.

Explorer la 5G

La 5G est annoncée comme la technologie fédératrice des réseaux mobiles et fixes. Pour la découvrir, un mooc est disponible sur France Université Numérique :

https://www.fun-mooc.fr/courses/course-v1:MinesTelecom+04035+session02/about

L’ensemble des vidéos est accessible en permanence sur

Soutenance de thèse de Cesar Augusto VARGAS ANAMURO le 25 juin 2020

Cesar Augusto VARGAS ANAMURO soutiendra sa thèse le 25 juin 2020 à  14h00 en visio-conférence (mesure exceptionnelle liée à la pandémie Covid-19). Le titre de la thèse est « Etude du relayage entre terminaux pour la connectivité des objets dans les réseaux 5G ».  Cette thèse s’est déroulée dans le cadre d’une convention CIFRE avec Orange Labs (Meylan).

Pour avoir les coordonnées de la visio, vous pouvez contacter le responsable de l’équipe.

Les communications massives pour l’Internet des objets sont l’un des principaux services fournis par le réseau mobile de cinquième génération (5G). L’Internet des objets (IoT) représente un défi majeur pour les réseaux cellulaires car il se caractérise par un grand nombre d’objets connectés de faible complexité qui envoient de petits paquets de données. Ces objets connectés sont souvent alimentés par batterie, cette batterie devant fonctionner pendant de longues périodes sans avoir besoin d’être rechargée ou remplacée. Les réseaux cellulaires traditionnels, conçus pour les communications humaines, et pas assez économes en énergie, ne sont pas adaptés à ce type de service. Pour résoudre ce problème, dans cette thèse, nous étudions l’utilisation d’un équipement utilisateur de type smartphone comme relais pour transmettre les données de l’objet connecté à proximité. Ce mécanisme est appelé relayage D2D (Device-to-Device).

Notre première étude a consisté à évaluer l’énergie consommée par l’objet connecté dans chaque phase du processus de communication lorsqu’il est localisé en bordure de cellule pour la technologie LTE-M. Ensuite, à l’aide d’un modèle simple, nous avons comparé la consommation d’énergie des modes de transmission cellulaire et D2D, et déterminé la localisation optimale du relais. Grâce à l’utilisation de la géométrie stochastique, nous avons ensuite analysé les performances d’une communication D2D utilisant les mécanismes de répétitions Automatic Repeat reQuest (ARQ) et Hybrid ARQ with Chase Combining (CCHARQ) en termes de consommation d’énergie. Enfin, nous avons proposé un mécanisme de relayage D2D adapté aux applications IoT, en termes de complexité d’implémentation et de consommation d’énergie. Ce mécanisme utilise une approche de sélection de relais distribuée, qui priorise la sélection des relais bénéficiant des meilleures qualités de canal.

Mots-clés : D2D, Relaying, mMTC, Medium Acces Control, HARQ, Stochastic geometry, Energy efficiency

Soutenance de thèse de Romuald CORBEL le 4 décembre 2019

Romuald CORBEL soutiendra sa thèse le 4 décembre 2019 à 13h15 dans le petit amphithéatre d’IMT Atlantique, Campus de Rennes. Le titre de la thèse est « Évolution des protocoles de transport du point de vue de l’équité ».  Cette thèse s’est déroulée dans le cadre d’une thèse CIFRE avec Orange Labs (Lannion).

 

Cette thèse s’inscrit dans le cadre de la mesure de la congestion sur le réseau et sur l’évolution des protocoles de transport. Des changements sont apportés continuellement afin de répondre aux besoins des utilisateurs et des nouveaux services. La congestion est l’un des problèmes les plus critiques car elle a un impact sur la performance des réseaux Internet, d’où la nécessité pour les algorithmes de contrôle de congestion de la prévenir ou de la supprimer. Aujourd’hui, aucun algorithme ne répond parfaitement aux exigences attendues, et de nombreux travaux de recherches sont en cours. Néanmoins, ces nouveaux algorithmes peuvent affecter l’équité du réseau étant donné que le comportement du protocole de transport peut changer radicalement en fonction de l’algorithme de contrôle de congestion utilisé dans les points finaux. De plus, durant ces dernières années, les protocoles de transport ont subi des évolutions majeures. Un exemple significatif récent est celui de Quick UDP Internet Connections (QUIC), un protocole introduit par Google, qui vise à remplacer deux protocoles de transport et de sécurité largement utilisés, à savoir Transmission Control Protocol (TCP) et Transport Layer Security (TLS). QUIC est implémenté dans les applications utilisateurs (plutôt que dans le noyau du système d’exploitation). Il se veut résistant à l’ossification et donc de ce fait il est plus versatile. Ceci rend alors les fournisseurs de contenus, comme Google, hégémoniques sur le débit de ses utilisateurs.

En raison du développement progressif des algorithmes de contrôle de congestion et de la nature évolutive des protocoles de transport, de nouveaux défis se posent en matière de gestion de l’équité. C’est pourquoi, dans cette thèse nous nous sommes orientés sur le développement d’une plateforme de tests pour mesurer l’équité réseau à partir du débit des différents flux. De plus, afin de caractériser l’équité telle que la perçoit un utilisateur, nous nous sommes concentrés sur la détermination d’une procédure impartiale d’évaluation de l’équité durant toute une session d’un flux de transport (nommée Session Fairness Assessment (SFA) et Weighted Session Fairness Assessement (WSFA)). A partir de ces éléments, nous avons analysé spécifiquement l’équité des protocoles lorsque les flux TCP et QUIC coexistent sur un réseau fixe et mobile. Lors de nos évaluations de l’équité, nous avons identifié l’impact des aspects de la mise en œuvre de QUIC tels que : l’émulation de connexions TCP multiples, la limitation de la taille des fenêtres de congestion et l’utilisation de l’option hybrid start (hystart). Les résultats montrent que ces mécanismes ont une forte influence sur l’équité que ce soit sur réseau fixe ou réseau mobile. En effet, un mauvais réglage des paramètres par défaut de ces mécanismes ou l’activation de l’option hystart peut affecter la performance des protocoles de transport et par conséquent l’équité. En ce qui concerne l’évaluation des algorithmes de contrôle de congestion, les résultats montrent que l’équité entre deux algorithmes différents dépend de la configuration du réseau. Cette conclusion démontre qu’une procédure de mesures, telle que celle qui a été présentée dans cette thèse, est pertinente pour réaliser l’évaluation de l’équité.

Dans cette thèse nous pouvons conclure que le manque de standardisation, par exemple de l’émulation de connexions TCP multiples dans QUIC nous amène à nous interroger plus largement sur la manière dont la philosophie de conception de QUIC tient compte de l’équité. De plus, les résultats obtenus sur l’évaluation de l’équité des algorithmes de contrôle de congestion, nous permet de remettre en cause l’évaluation de l’équité de plusieurs contributions lorsqu’elle n’est pas testée dans suffisamment de configurations réseau.

 

Mots-clés :  QUIC, TCP, Protocole, Algorithmes de contrôle de congestion, Equité, Hystart

Soutenance de thèse de Ali EL AMINE le 12 novembre 2019

Ali  El Amine soutiendra sa thèse le 12 novembre 2019 à 14h00 dans le petit amphithéatre d’IMT Atlantique, Campus de Rennes. Le titre de la thèse est « Allocation des ressources radio dans les réseaux cellulaires 5G alimentés par le Smart Grid et les énergies renouvelables« .

L’augmentation radicale du nombre de terminaux et des services mobiles a poussé la consommation d’énergie correspondante et son impact sur l’environnement à croître à un rythme exponentiel, consommant plus de 5% de l’énergie électrique mondiale et libérant dans l’atmosphère environ 2% des émissions de CO2.

Les travaux de la thèse portent sur la consommation d’énergie des réseaux sans fil qui connaît une augmentation constante. Étant donné que les stations de base, éléments essentiels de la fourniture de l’accès au cœur de réseau, consomment la plus grande partie de l’énergie des réseaux cellulaires, il est essentiel d’étudier de nouvelles stratégies et architectures afin de répondre à ce défi. Cette thèse porte sur l’efficacité énergétique dans la conception et l’exploitation de futurs réseaux cellulaires. Nous considérons des approches différentes et complémentaires, y compris des techniques d’efficacité énergétique (gestion des ressources radio et systèmes de sommeil), des sources d’énergie renouvelables, le Smart Grid et des outils d’apprentissage basés sur l’intelligence artificiel pour réduire la consommation d’énergie de ces réseaux complexes tout en garantissant une certaine qualité de service adapté aux cas d’utilisation 5G.

La prise en compte lors de l’utilisation des énergies renouvelables, de l’élément de stockage de l’énergie (c’est-à- dire de la batterie), composant essentiel des systèmes équipés en énergie renouvelable, et de l’environnement Smart Grid fournit des dimensions supplémentaires au problème et ouvre de nouveaux défis en matière de recherche.

En raison des coûts d’investissement élevés de ces systèmes et de l’impossibilité d’équiper tous les sites de stations de base de systèmes d’énergie renouvelable, nous étudions le pourcentage de sites alimentés en énergie hybride (énergie renouvelable et réseau intelligent). Notre étude montre qu’il suffit d’équiper 30% des sites en énergies renouvelables pour réaliser un gain de coût opérationnel de 60%.

Ensuite, nous évaluons la contribution de chaque service fourni par le réseau et son effet sur la consommation d’énergie du réseau. Nous considérons des indicateurs de performance clés (KPI) mettant en avant chaque contribution de service à la consommation d’énergie. À l’aide de ces indicateurs de performance clés, nous proposons certaines stratégies de gestion de l’énergie conduisant à une amélioration des performances et à des économies d’énergie pouvant atteindre 11,5% par rapport à d’autres algorithmes de référence, dans des environnements d’énergie renouvelable et de réseau intelligent.

En nous concentrant sur l’élément de stockage (c’est-à-dire la batterie) qui nécessite un coût d’investissement élevé, tant en termes de dépenses d’investissement (CapEx) que d’OpEx, nous incluons des contraintes importantes sur la batterie qui est sujette à des mécanismes de vieillissement irréversibles pour prolonger sa durée de vie. Ensuite, nous proposons plusieurs algorithmes de gestion d’énergie visant à économiser de l’énergie tout en respectant les contraintes de la batterie. Nos résultats montrent un gain de 20% en termes de réduction de la facture d’électricité par rapport à un algorithme existant et une amélioration de la durée de vie de la batterie de 35%.

Enfin, nous tirons parti de l’intelligence artificielle et de l’apprentissage par renforcement (Reinforcement Learning/Q-learning) pour utiliser différents niveaux de modes de veille de stations de base afin d’économiser de l’énergie compte tenu de la qualité de service (QoS) d’un utilisateur. En considérant des niveaux de mode de sommeil avancés  de station de base, conformes aux exigences de la 5G, nous démontrons les performances de ces systèmes de sommeil pour un meilleur compromis entre délai de transfert et consommation d’énergie.

 

 

Soutenance de thèse de Maha Mdini le 20 septembre 2019

Maha MDINI soutiendra sa thèse le 20 septembre 2019 à 14h15 dans le petit amphithéatre d’IMT Atlantique, Campus de Rennes. Le titre de la thèse est « Détection d’anomalie et diagnostic de causes principal dans les réseaux cellulaires  ».  Cette thèse s’est déroulée dans le cadre d’une thèse CIFRE avec la société Exfo (anciennement Astellia).

Soutenance de thèse de Mariem BEN YAHIA le 10 mai 2019

Mariem BEN YAHIA  soutiendra sa thèse le 10 mai 2019 à 14h00 dans le petit amphithéatre d’IMT Atlantique, Campus de Rennes. Le titre de la thèse est « solutions de streaming vidéo à faible latence basées sur http/2 » (Low Latency Video Streaming Solutions based on HTTP/2) . Cette thèse s’est déroulée dans le cadre d’une thèse CIFRE avec Orange Labs (Lannion).