Étude des contraintes de cohérence des données dans la 5G, appliquée aux limitations d'usage de ressources dans les slices réseau

A study of data consistency constraints in 5G, applied to limiting resource usage in network slices

• Auteur / Autrice : Jonathan Sid-Otmane
• Direction : Marc Shapiro
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 13/12/2021
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Informatique, télécommunications et électronique de Paris (1992-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LIP6 (1997-....)
• Jury : Président / Présidente : Pierre Sens
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Brigitte Kervella, Sébastien Monnet, Julien Maisonneuve, Sofiane Imadali
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Samia Bouzefrane, Cédric Tedeschi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traitement réparti

Cohérence (informatique)

Technologie 5G

Mots clés libres

Cohérence

Système distribué

Base de données

Géo-distribution

5G

Network Slicing

Consistency

5G

Network Slicing

Résumé

La spécification du réseau 5G requiert des propriétés ACID (Atomicity, Consistency, Isolation, Durability) pour sa base de données distribuée. D’après le théorème de CAP, ce niveau de cohérence est incompatible avec un système géo-distribué de haute disponibilité. Les réseaux mobiles étant sujets à des obligations de disponibilité, cette contradiction remet en question la spécification. Notre thèse se concentre sur une étude de l’usage des données dans le réseau qui nous permet d’en extraire des propriétés de cohérence plus faibles que ACID mais suffisantes pour que ces données restent correctes. Dans le cas du Network Slicing, une innovation propre aux réseaux 5G, nous proposons une étude plus approfondie de l’application d’une de ces propriétés, à travers l’exemple d’une limite qui borne globalement l’utilisation des ressources du réseau pour un slice. Les données liées à une slice sont potentiellement largement distribuées, et l’application d’une limite y est donc plus difficile. Nous proposons plusieurs algorithmes placés à différents niveaux de cohérence afin d’étudier leur performance dans une simulation du réseau 5G.

The 5G network specification requires ACID properties (Atomicity, Consistency, Isolation, Durability) for its distributed database. According to the CAP theorem, these properties are incompatible with high availability for a geo-distributed system. Since availability is an obligation for mobile networks, this contradiction challenges the specification. Our thesis focus on a study of the usage of data in the network that allow us to extract weaker consistency properties that are still sufficient to maintain the correctness of the data. In the case a Network Slicing, an innovation of the 5G network, we propose to study further the enforcement of one of these properties, through the example of the enforcement of a global limit on the resource usage of a slice. Slices are deployed over a potentially large are, and so is their data, which make the enforcement of a limit more challenging. We propose several algorithms placed at different points of the consistency spectrum and study their performance in a simulation of the 5G network.