L’ED SISMI propose le sujet de thèse suivant :

Intitulé du sujet : Solution NOMA performante pour les objets connectés : vers des approches SDN décentralisées

Ce projet serait sous la direction de Yannis POUSSET de XLIM à l’Université de Poitiers

Co-directeurs renseignés : Virginie DENIAU / Léo MENDIBOURE

Les financements sont : Co finacement du laboratoire XLIM et de la région

Le début de la thèse est prévu pour : 01/10/2022

Mots clés du sujet : 5G, SDN, NOMA Qualité de Service, Systèmes distribués

Présentation du sujet : Dans cette thèse, il s’agira donc 1) de réfléchir à une architecture SDN destinée à une gestion optimale de la technologie NOMA, 2) d’optimiser le fonctionnement de cette architecture grâce à une distribution efficace du contrôle 3) de réduire la consommation énergétique du réseau à son minimum et 4) de démontrer la pertinence de la solution en prenant notamment en compte les indicateurs de performance de différents services destinés aux objets connectés. Une idée transverse 5) sera également de lier ces travaux aux optimisations, au niveau de la couche physique elle-même, qui pourront être proposées dans le cadre de ce projet.

Objectifs : L’objectif de la thèse sera de réfléchir à la définition de nouvelles solutions multi-couches qui permettraient de garantir un niveau de performance élevé pour les réseaux 5G ainsi qu’une Qualité de Service suffisante pour les objets connectés à forte mobilité.
Pour ce faire, l’idée sera premièrement de réfléchir à la définition d’une architecture SDN susceptible de garantir une gestion efficace de la couche physique NOMA. Dans ce contexte, il pourra notamment être intéressant de réfléchir à l’utilisation d’approches distribuées susceptibles de garantir un passage à l’échelle important tout en maintenant une prise de décision cohérente et une gestion logique du comportement des éléments réseau. Une seconde idée intéressante pourra être de réfléchir à l’amélioration du fonctionnement de cette architecture via la définition de nouveaux mécanismes destinés à garantir une réduction globale de la consommation énergétique ainsi qu’une gestion optimale de l’allocation des ressources grâce au plan de contrôle SDN.

Description du sujet : Les réseaux cellulaires de nouvelle génération (5G) ont pour objectif de supporter de nombreuses applications, qu’ils s’agissent de services multimédia, d’objets connectés largement déployés ou encore d’applications à forte contrainte (véhicules automatisés et connectés, drones, télémédecine, etc.). Ceci se traduit par de nombreuses évolutions tant au niveau de la couche Physique qu’au niveau des couches Réseau ou Applicatives pour permettre des gains significatifs en termes de latence, de bande passante, de capacité ou encore de réduction de la consommation énergétique.
Au niveau des couches Réseau, la virtualisation des fonctions réseaux constitue une évolution importante des réseaux 5G. En basculant d’une architecture basée sur des équipements matériels propriétaires (legacy) vers des solutions logicielles potentiellement Open Source les avantages sont multiples : réduction des coûts, passage à l’échelle plus important (déploiement de simples serveurs X86), gestion parallélisée d’un ensemble de Qualités de Service (Network Slicing), etc. Ceci peut être appliqué à l’ensemble des éléments nécessaires au bon fonctionnement des réseaux de communication : routeurs, pares-feux, répartiteurs de charge, etc.
Cette virtualisation des réseaux 5G s’appuie notamment sur la technologie Software Defined Networking (SDN, Réseaux Définis Logiciellement), tant pour le cœur du réseau que pour les réseaux d’accès. Cette approche SDN, en découplant le plan de contrôle et le plan de données du réseau, permet contrairement aux approches traditionnelles, une gestion centralisée du réseau de communication. En centralisant ainsi le contrôle, un opérateur devient en capacité de répartir efficacement la charge entre ses différents équipements, de prévoir la mobilité des utilisateurs ou encore d’attribuer des ressources à la demande. La technologie SDN est notamment envisagée pour créer des tranches de réseau (Network Slicing) spécifiques à chaque usage : objets connectés, véhicules autonomes, multimédia, etc.
Parallèlement à ces développements au niveau Réseau, au niveau de la couche Physique des travaux sont également menés afin de répondre efficacement à l’évolution croissante du nombre d’utilisateurs des réseaux de communication. Les techniques NOMA (Non Orthogonal Multiple Access) sont notamment fortement mises en avant aujourd’hui [Wu 18]. En effet, elles pourraient permettre d’accroître l’efficacité spectrale grâce à une affectation des canaux à disposition à plusieurs utilisateurs simultanés. Ceci apparaît comme une brique importante et essentielle pour les futurs réseaux 5G notamment dans le cadre du déploiement massif d’objets connectés mobiles.
Aujourd’hui, l’idée de solutions multi-couches qui permettraient de bénéficier simultanément des avantages de ces deux technologies (SDN et NOMA) commence à émerger. Ceci pourrait notamment permettre de gérer plus efficacement la couche Physique grâce à une vision centralisée des ressources à disposition et ainsi de concevoir des réseaux toujours plus performants. Toutefois, cette idée n’en est qu’à ses prémisses et de nombreuses questions sont encore en suspens pour permettre son déploiement : architecture sous-jacente, passage à l’échelle, efficacité énergétique, etc.

Compétences acquises à l’issue de la thèse : Le candidat suite à ces travaux de thèse aura acquis des compétences en : concepts et technologies inhérents à la 5G (NOMA, Sclicing, …), stratégies d’optimisation cross-layer pour l’allocation de ressource distribuée.
De plus saura rédiger des articles scientifiques, présenter ses travaux de recherche oralement à la communauté scientifique, encadrer des stages de master, travailler en équipe.

Présentation de l’équipe d’accueil : La thématique principale de l’équipe RUBIH s’oriente autour de l’optimisation de l’allocation des ressources dans les réseaux à grande échelle tels que l’Internet des Objets (IoT), la future 5G et au-delà et autour de la transmission des données massives (Big Data) de différents types (Qualité de Service). En effet la coexistence de réseaux de capteurs déployés à grande échelle dans le cadre des smart cities avec les réseaux cellulaires classiques hauts débits hérités de la 4G impose de nouveaux défis au niveau de la gestion de la qualité de service globale du réseau. Les problèmes de mobilité des nœuds qui se retrouvent à plusieurs niveaux dans les réseaux font aussi l’objet de développements particuliers au sein de RUBIH. Par ailleurs, l’équipe RUBIH est fortement impliquée sur les problématiques d’allocation de capacité qui exigent l’utilisation d’outils d’optimisation complexes allant jusqu‘à la théorie des jeux et les techniques issues de l’Intelligence Artificielle (IA).

Compétences souhaitées pour les candidats : Autonomie ;
Informatique Langages: C, C++, Java, …
Réseaux : Qualité des services et gestion des réseaux.
Télécom : communications numériques 4G voire 5G.

Pour plus d’informations et pour candidater, merci de contacter :

Date de dépôt : 12/01/2022 à 16 h 31 min