L’ED SISMI propose le sujet de thèse suivant :

Intitulé du sujet : Mise en œuvre d’une nouvelle approche cross-layer 5G basée NOMA pour du Network Slicing

Ce projet serait sous la direction de Abbas BRADAI de XLIM à l’Université de Poitiers

Co-directeurs renseignés : Clency PERRINE / Marion BERBINEAU

Les financements sont : Co finacement de l’Université de Poitiers et de la région

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

Mots clés du sujet : 5G, IoT, NOMA, Cross Layer, Qualité de Service, Network Slicing

Présentation du sujet : Dans cette thèse, il s’agira : 1) de définir de nouvelles stratégies d’allocation de ressources basées sur NOMA ; 2) d’optimiser ces stratégies pour réduire la consommation totale d’énergie ; 3) de réfléchir à la définition de solutions cross layer intégrant l’idée de Network Slicing et 4) de démontrer la pertinence des solutions proposées à travers des expérimentations (simulation, émulation, environnement réel). Une idée transverse 5), pouvant être utile dans le cadre du développement d’une solution cross layer, sera de lier ces travaux à des travaux centrés sur les couches réseau et applicatives afin de lier le développement des solutions proposées à des objectifs de performance clairement identifiés.

Objectifs : L’objectif de la thèse sera donc de réfléchir à la définition de nouvelles solutions qui permettront de garantir une amélioration significative des performances des techniques NOMA pour accroître la capacité des réseaux sans fil, répondre aux exigences considérant de multiples qualités de service des utilisateurs et optimiser la consommation totale d’énergie.
Pour ce faire, une première idée consistera à définir des stratégies d’allocation des ressources basées NOMA sur une liaison montante point à point. Il s’agira de développer une stratégie NOMA optimale offrant le meilleur compromis complexité/robustesse. On visera ainsi à définir une stratégie d’allocation des ressources en cherchant à minimiser la puissance émise des émetteurs en utilisant les techniques PD-NOMA et CD-NOMA dans un contexte multi-utilisateur et mono service. Une seconde idée pourra consister à proposer des solutions cross layer couplant les idées de techniques NOMA et de Network Slicing. Ceci pourrait en effet permettre de répondre efficacement à de multiples qualités de service et de répondre aux besoins variés des utilisateurs.

Description du sujet : Les réseaux cellulaires 5G visent à supporter l’augmentation de la capacité du réseau et à garantir le fonctionnement de services variés (objets connectés, voiture automatisée et connectée, multimédia, etc.) aux besoins multiples de qualité de service (latence, bande passante, perte de paquets, etc.). Pour ce faire, des transformations majeures ont eu lieu dans l’architecture des réseaux, dans l’organisation des cellules, dans celle du réseau de collecte (backhaul) qui connecte les stations de base à l’Internet ainsi que dans la répartition des fonctionnalités entre le cœur et la périphérie du réseau. De plus, les éléments d’architecture sont désormais définis comme des fonctions logicielles du réseau bien plus riches que dans les générations précédentes, que l’on peut adapter de manière souple aux services délivrés (Service Based Architectures). Enfin, la 5G apporte une nouvelle façon de voir les réseaux de communication, décomposés en différentes couches, permettant de supporter simultanément des services aux besoins en Qualité de Service multiples (Network Slicing).
Au niveau de la couche physique, pour répondre au nombre massif de connexions associées à une augmentation du nombre simultané d’utilisateurs, les techniques d’accès multiple NOMA (Non Orthogonal Multiple Access) permettent d’accroître le nombre simultané de connexions et ainsi accroître l’efficacité spectrale. Dans NOMA, les utilisateurs utilisent la même bande de fréquence au même moment mais leurs utilisations des diverses ressources fréquentielles se distinguent par leurs niveaux de puissance. Les schémas NOMA exploitent les différences de gain des canaux pour desservir plusieurs utilisateurs simultanément, en superposant les signaux des utilisateurs. Ainsi, cette approche apparaît aujourd’hui, au niveau physique, comme l’avenir des systèmes de communication 5G et comme une solution potentielle pour gérer un nombre croissant d’objets connectés à forte mobilité.
Toutefois, pour que cette technologie NOMA puisse être efficacement déployée, notamment au service des objets connectés à forte mobilité, il semble nécessaire de travailler à son amélioration. En effet, bien qu’en raison de son importance les travaux portants sur cette question soient multiples, de nombreux défis restent à relever : allocation efficace de ressources, étude de l’impact des interférences, amélioration de la dynamicité. De plus, l’idée d’associer cette technologie à des concepts habituellement étudiés au niveau de la couche réseau, tels que le Network Slicing, via des approches cross layer, est aujourd’hui fortement considérée.

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.
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 26 min