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Soutenance de thèse de Monsieur Mohamed DRIDI, « Design et orchestration des services 5G basés sur les plateformes »

L’Ecole doctorale : Ecole Doctorale de l’Institut Polytechnique de Paris

et le Laboratoire de recherche SAMOVAR

présentent l’AVIS DE SOUTENANCE de Monsieur Mohamed DRIDI

Autorisé à présenter ses travaux en vue de l’obtention du Doctorat de l’Institut Polytechnique de Paris, préparé à Télécom SudParis en :
Informatique
« Design et orchestration des services 5G basés sur les plateformes »
le JEUDI 21 JANVIER 2021 à 15h00

SOUTENANCE EN VISIOCONFERENCE

Membres du jury :

Mme Jihene REZGUI, Professeur,
College de Maisonneuve, CANADA
Rapporteur
M. Khaled BOUSSETTA, Maître de conférences,
Université Paris 13, FRANCE
Rapporteur
Mme Amel BOUZEGHOUB, Professeure,
Télécom SudParis, FRANCE
Examinatrice
Mme Naila BOUCHEMAL, Enseignante chercheuse,
ECE Paris, FRANCE
Examinatrice
M. José SOLER, Associate Professor,
Université technique du Danemark, DANEMARK
Examinateur
M. Hacene FOUCHAL, Professeur,
Université de Reims Champagne-Ardenne, FRANCE
Examinateur
M. Laurent ROULLET, Directeur de recherche,
Nokia Bell Labs, FRANCE
Codirecteur de thèse
M. Eric RENAULT, Professeur,
ESIEE, FRANCE
Directeur de thèse

Résumé :

A partir de la cinquième génération, les réseaux mobiles devront supporter une croissance exponentielle du nombre d’appareils connectés de différents types, ceci étant l’un des piliers d’une stratégie globale de numérisation accélérée. En plus des cette croissance de connectivité, ces réseaux devront également supporter et offrir divers services pour de nouvelles industries aux exigences hétérogènes. Les concepteurs et développeurs de réseaux 5G sont alors contraints de fournir de nouvelles solutions et d’optimiser celles qui existent pour contenir les demandes croissantes de bande passante et les attentes plus élevées en termes de qualité d’expérience (QoE). Ces réseaux doivent également être hautement personnalisables pour s’adapter au divers cas d’usage et hautement automatisés pour raccourcir les délais de mise sur le marché. Les caractéristiques attendues des réseaux 5G ont incité les fournisseurs de réseaux mobiles à changer radicalement la façon dont ils conçoivent et développent leurs solutions, en adoptant une stratégie où les solutions logicielles sont privilégiées. Le domaine des réseaux mobiles et le reste du monde IT sont alors en train de converger et les fournisseurs de réseaux mobiles peuvent alors bénéficier de pratiques et outils à la pointe d’écosystèmes logiciels et d’informatique en nuage en plein essor. Les fonctions de réseau logicielles permettraient à ces fournisseurs d’avoir les niveaux de programmabilité et de reconfigurabilité dont ils ont besoin pour faire face à une évolution aussi rapide de la connectivité mobile. Cette thèse a pour objectif de fournir quelques optimisations de différentes parties des réseaux 5G et de la façon dont ils sont déployés et gérés, en espérant que cela contribuera à résoudre certains des problèmes auxquels sont confrontés les concepteurs de réseaux mobiles. Cette thèse propose des solutions à des problèmes spécifiques liés au traitement de la couche physique dans les réseaux 5G pour l’atténuation des interférences, ainsi qu’aux problèmes génériques liés à l’automatisation et à la personnalisation du réseau. Nous avons construit dans cette thèse une plateforme, qui sert à créer des réseaux mobiles de bout en bout, composée d’une plateforme réseau d’accès radio (RAN), cœur de réseau et orchestration, en utilisant les concepts et outils de la métaplateforme. La première partie traite la question d’interférence intercellulaire, qui risque d’être un handicap avec une densification prévue d’antennes dans les réseaux 5G. Nous proposons une solution pour atténuer les effets de cette interférence pour les transmissions du mobiles vers les stations de base. Cette solution est basée sur la technique de détection multi-récepteurs (JD). Elle répond aux exigences architecturales, fonctionnelles et techniques de l’intégration de JD dans des réseaux pratiques. Nous intégrons la solution JD dans une plateforme RAN dans la deuxième partie et étendons cette plateforme avec d’autres fonctionnalités. Nous adoptons la même approche dans la troisième partie de cette thèse pour fournir une solution pour automatiser le déploiement du cœur de réseau et la gestion du cycle de vie dans un environnement de virtualisation des fonctions réseau (NFV) et créer une plateforme de cœur de réseau réutilisable et orchestrée par open network automation platform (ONAP).

Abstract :

5G networks and beyond will have to support an exponential growth in numbers of connected devices of different types, as a pillar of a global accelerated digitization movement. In addition to hyperscale characteristics, these networks will also have to support a diverse set of connectivity services for new industries with heterogeneous requirements. 5G network designers and developers are then compelled to provide new solutions and optimize the existing ones to contain increasing bandwidth demands and higher Quality of Experience (QoE) expectations. These networks also need to be highly customizable to adapt to varying use-cases and highly automated to shorten time-to-market delays. The expected characteristics of 5G networks inspired mobile network providers to radically change the way they design and develop their solutions by adopting an extensive softwarization strategy. Mobile networking domain and the rest of the IT world are then converging and mobile network providers can then benefit from thriving software and cloud computing ecosystems with state-of-the-art practices and tools. Software-based network functions would allow these providers to have the necessary levels of programmability and reconfigurability they need to deal with such a fast-paced evolution of mobile connectivity. This thesis aims at providing a few optimizations of different parts of 5G networks and the way they are deployed and managed, hoping that it would contribute in solving some of the problems that network designers are facing. It proposes solutions to specific problems related to the physical layer processing in 5G networks for interference mitigation, as well as generic issues related to network automation and customization. We built in this thesis an end-to-end network service fabric composed of a Radio Access Network (RAN), core and orchestration platform using Metaplatform concepts and tools. The first part treats the issue of Intercell Interference (ICI), which is expected to be a liability with a foreseen antenna densification in 5G networks. We propose a solution to mitigate ICI in Uplink (UL) transmissions, based on Joint Detection (JD) technique. The proposed solution satisfies the architectural, functional and technical requirement of JD integration in practical networks. We incorporate the JD solution in a RAN platform in the second part and extend this platform with other capabilities. We adopt the same approach in the third part of this thesis to provide a solution to automate core network deployment and life-cycle management in a Network Function Virtualization (NFV) environment and create a reusable core network platform orchestrated by Open Network Automation Platform (ONAP).