Description
Date depot: 1 janvier 1900
Titre: Gestion de ressources et optimisation de la consommation d'énergie dans le Cloud-RAN
Directeur de thèse:
Rami LANGAR (LIGM)
Domaine scientifique: Sciences et technologies de l'information et de la communication
Thématique CNRS : Non defini
Resumé:
Le “Cloud” refonde profondément l'industrie IT en permettant le déport et l'exécution en ligne de nombreuses applications auparavant exécutées localement. Cette approche a aussi un impact considérable sur l'infrastructure des réseaux cellulaires à un moment charnière où les opérateurs mobiles ont du mal à faire face, économiquement et techniquement, a l'augmentation exponentielle du trafic de données mobiles. Dans ce contexte, une architecture de référence appelée “Wireless Network Cloud” (WNC) a été proposée dans laquelle toutes les fonctions couche physique, couche mac et réseau sont traitées de façon centralisée dans une ferme de calcul en utilisant des techniques informatiques classiques telles que la virtualisation, le clustering, etc. Ceci permet de virtualiser les fonctions des stations de base qui deviennent des stations de base virtuelles ('VBS') comprenant uniquement des unités de traitement ('BaseBand Unit' ou BBU), et sur le 'terrain', on ne trouve plus que la partie radio ('Radio Front End' ou RFE) qui comprend l'antenne et le RRH ('Remote Radio Header') réalisant la conversion analogique/numérique, le filtrage et l'amplification. Entre le RFE et les VBS, un réseau de donnée à très haut débit (optique) transporte les échantillons numérisés avec la qualité de service requise (débit, taux d'erreur binaire, gigue). La distance entre les VBS et RFE peut aller jusqu'à 20 km.
Cette architecture distribuée est communément reconnue dans la littérature sous le nom de “Cloud RAN” (Cloud Radio Access Network) et permet une gestion plus efficace de ressources et une meilleur consommation d’énergie. Dans cette thèse, nous nous intéressons au deux aspects techniques suivants :
-* {{Gestion de ressources et des interférences}}:
Le découplage des unités de traitement (BBU) et de radio (RRH) dans un contexte Cloud RAN permet des techniques centralisées sophistiquées pour la gestion de ressources et des interférences. En effet, les BBUs peuvent coopérer afin d’allouer conjointement les ressources et les puissances permettant de réduire les interférences entre les utilisateurs et améliorer ainsi la capacité du réseau d’accès. En outre, la simplicité de conception des unités radio (RRH) permet de déployer d’une manière rapide et évolutive des cellules à faible portée (i.e., small cells ou femtocells). Des outils de la Théorie des Jeux et l’optimisation stochastique seront donc utilisés pour résoudre ce problème.
-* {{Optimisation de la consommation énergétique}}:
Un autre défi est de savoir comment optimiser la consommation d’énergie dans le Cloud-RAN. En effet, avec le traitement centralisé de l’architecture Cloud-RAN, le nombre d’unités de traitement (BBUs) nécessaires pour servir une zone particulière sera flexible et s’adapte en fonction de la charge des cellules. Ceci permet de réduire la consommation d’énergie dans le Cloud en utilisant un minimum de ressources de calcul (e.g., CPU cores, DSPs, etc.). De plus, quand un VBS est inactif pendant la nuit et la plupart des puissances de traitements n’est pas nécessaire, il peut être éteint ou mis en veille afin de consommer un niveau d’énergie minimal. Des outils de la Théorie des Jeux et l’optimisation stochastique seront également utilisés pour résoudre ce problème.
Doctorant.e: Lyazidi Mohammed Yazid