Routage et optimisation de l'allocation de ressources radio des communications D2D dans la 5ème génération des réseaux cellulaires.

par Safwan Alwan

Projet de thèse en Signal, Image, Automatique

Sous la direction de Nadjib Ait saadi.


  • Résumé

    Les communications dans les réseaux cellulaires de la 5ème génération de type nœud-à-nœud connues sous le nom D2D (Device-to-Device) [1] consistent à acheminer les flux de trafic entre la source et la destination sans transiter par l'infrastructure de l'opérateur (ENodeB, réseau cœur, etc.). Ce type de communications a attiré l'attention des operateurs et de la communauté des chercheurs pour diverse raisons : i) Améliorer la couverture radio (i.e., puissance du signal reçu) des réseaux cellulaires et ainsi le débit offert sera plus important pour l'utilisateur, ii) Réduire la congestion du réseau cœur car le trafic ne transite pas via la macro-cellule, iii) Assurer une connectivité entre les utilisateurs même si l'infrastructure est endommagée dans le cas des catastrophes naturelles, etc. Il est à souligner que les communications D2D seront garanties seulement dans les zones ou les clients peuvent échanger des informations entre eux car l'ensemble des Smartphones forme un réseau connexe (i.e., cluster). En effet, ce réseau est ad hoc dont la topologie est très dynamique car les nœuds sont mobiles et peuvent apparaître et disparaître. Les D2D communications sont en cours de normalisation dans le cadre des travaux du 3GPP LTE Release 12 opérant dans la bande de fréquence de l'opérateur. La problématique de la thèse est de proposer de nouveaux algorithmes d'allocation de ressources OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) pour les communications de type D2D tout en : i) optimisant l'utilisation spectrale qui est une ressource rare, ii) garantissant la qualité de service des communication en termes de débit, délai, gigue et taux de perte, iii) minimisant les interférences avec les communications macro, et iv) optimisant le routage entre la source et la destination. Les algorithmes qui seront proposés s'exécuteront directement dans les Smartphones. Par conséquent, les propositions algorithmiques ne doivent pas être gourmandes en termes de i) temps de calcul, ii) mémoire et iii) signalisation (i.e., volume de trames échangé pour prendre une décision).

  • Titre traduit

    Routing and Optimisation of Radio Resource Allocation of Device-to-Device Communications in 5G Cellular Networks.


  • Résumé

    Device-to-Device (D2D) communications have attracted large attention of researchers and telecommunication operators in aim i) to improve the coverage of cellular networks and ii) to reduce the congestion of macro-cells and the backbone network. Besides, the communication from end-users sides will be free. In doing so, the coverage of cellular networks will be increased and the communication can be maintained i) in the hole coverage areas (e.g., tunnels, metros, underground parking, etc.) and when the cellular infrastructure is damaged flowing natural disaster. It is worth noting that the communication will be ensured only among the clients located in the same uncovered area. In others words, the mobile nodes will build a cluster and can be seen as an ad hoc network. The D2D communication model has been adopted by 3GPPP in LTE Release 12 to enable LTE network becoming a competitive public safety network. D2D communication can be performed in licensed or unlicensed band. The main challenge and problematic of these thesis is to address the OFDMA resource allocation among nodes while i) optimizing the spectrum spatial reuse and ii) guaranteeing QoS (delay, throughput, jitter, etc.). The objective is to propose a light software solution, which will be deployed in the smartphone and will ensure i) the communications between the smartphone and ii) requested QoS. It is worth noting that light software means solution which is not expensive in terms of i) processing power, ii) energy, memory, iii) time convergence and iv) easy to deploy it within smartphone operating system.