SAMOVAR UMR 5157

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« Mécanismes d’Enchères pour l’Orchestration Dynamique des Ressources dans le Cloud-RAN »

« Mécanismes d'Enchères pour l'Orchestration Dynamique des Ressources dans le Cloud-RAN »

L’Ecole doctorale : Sciences et Technologies de l’Information et de la Communication
et le Laboratoire de recherche SAMOVAR présentent :

l’AVIS DE SOUTENANCE de Madame Mira MORCOS
Autorisée à présenter ses travaux en vue de l’obtention du Doctorat de l’Université Paris-Saclay, préparé à Télécom SudParis en : Réseaux, information et communications
Titre : « Mécanismes d’Enchères pour l’Orchestration Dynamique des Ressources dans le Cloud-RAN »

Quand : le mercredi 23 janvier 2019 à 14h00
Où : au LINCS, Salle Reine 23 avenue d’Italie, 75013 Paris, France

Membres du jury :

M. Yezekael HAYEL, Maître de Conférences, Université d’Avignon, FRANCE Rapporteur
M. Stefano SECCI, Professeur des Universités, CNAM, FRANCE Rapporteur
M. Rami LANGAR, Professeur des Universités, Université Paris-Est, FRANCE Examinateur
M. Salah Eddine ELAYOUBI, Maître de Conférences, CentraleSupélec, FRANCE Examinateur
Mme Jocelyne ELIAS, Maître de Conférences, Université Paris Descartes, FRANCE Examinateur
M. Martignon FABIO, Professeur des Universités, Université de Bergame, ITALIE Examinateur
M. Lin CHEN , Maître de Conférences, Université Paris-Sud, FRANCE Codirecteur de thèse
M. Tijani CHAHED, Professeur, Telecom SudParis , FRANCE Directeur de thèse

Résumé :

Le paradigme d’un réseau RAN basé sur le cloud (C-RAN) est une technologie clé qui combine les solutions habilitantes répondant aux exigences de la 5G en termes de débit de données, d’évolutivité et de réduction des coûts. Une architecture C-RAN repose sur deux caractéristiques principales, à savoir la centralisation, dans laquelle les ressources de calcul des stations de base, à savoir les unités de bande de base (BBU), sont regroupées dans un Cloud central, et la virtualisation, avec la possibilité que plusieurs opérateurs de réseau mobile virtuels (MVNO) partagent les ressources radio et les BBU afin de réduire les coûts et la maintenance des ressources physiques Dans cette thèse, nous visons à développer un cadre théorique pour la gestion de ressources virtuelles dans le contexte du réseau C-RAN, en déduisant les limites de performances fondamentales ainsi que les compromis entre divers paramètres de système. Nous proposons spécifiquement trois mécanismes différents d’allocation de ressources adaptés à la technologie C-RAN et permettant d’accroître l’efficacité de l’utilisation des ressources. Pour chaque mécanisme d’allocation, nous avons défini un cadre d’enchères permettant de générer des revenus élevés. Nous concevons une enchère à deux niveaux pour l’allocation de ressources radio, dans un scénario avec un opérateur central C-RAN, un ensemble de MVNO et leurs abonnés. Nous abordons le problème du extitcalendaring pour la réservation des ressources radio dans le C-RAN, un contexte naturel dans lequel le extitcalendaring pour la bande passante peut être appliqué grâce à son architecture centralisée. Un cadre basé sur la vente aux enchères est conçu de manière à garantir la maximisation des bénéfices. Nous traitons l’allocation conjointe radio et traitement dans le contexte de C-RAN en tant qu’enchère combinatoire. Nos approches répondent à des propriétés économiques fondamentales : la véracité et la rationalité individuelle. Les résultats numériques démontrent la performance de notre proposition dans divers contextes de réseau et montrent que nos propositions peuvent garantir des résultats efficaces en terme de revenue.

Abstract :

The paradigm of a Cloud-based RAN (C-RAN) is a key technology that combines the enabling solutions for the 5G requirements in terms of data rate, scalability and cost savings. A C-RAN architecture is based on two key features namely, Centralization, wherein computational resources of base stations, namely Base Band Units (BBUs), are pooled together in a central Cloud, and Virtualization, with the possibility that several Mobile Virtual Network Operators (MVNOs) share the radio resources and the BBU pool in order to reduce operational expenditure costs. In this thesis, we develop a theoretical framework for dynamic resource management in the C-RAN and derive the fundamental performance limits as well as the trade offs among various system parameters. We specifically propose 3 different resource allocation mechanisms that suit the C-RAN technology and help boost resource utilization efficiency. For each allocation mechanism, we set an auction framework to help generate high revenues. We first design a two-level auction for the allocation of radio resources, in a scenario with a central C-RAN operator, a set of MVNOs and their subscribed users. We second tackle the problem of calendaring for radio resource reservation in the C-RAN, a natural context in which bandwidth calendaring can be applied owing to its centralized architecture. An auction-based framework is tailored so as to guarantee profit maximization and a market proof to manipulation. Third, we address the issue of joint radio and processing allocation in the context of C-RAN as a combinatorial auction. Our auction-based approaches satisfy fundamental economic properties : truthfulness, individual rationality and computational efficiency. Our numerical results demonstrate the performance of our proposals in various network settings in terms of revenue maximization.