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Etude de la radio cognitive pour une évolution vers les réseaux 5G

Sujet proposé par
Directeur de thèse:
Encadré par
Doctorant: Amr ABDELFATTAH
Unité de recherche UMR 7606 Laboratoire d'informatique de Paris 6

Domaine: Sciences et technologies de l'information et de la communication

Projet

La radio cognitive est un nouveau paradigme de communication qui attire l’attention des utilisateurs mobiles, des opérateurs réseaux et des fournisseurs de service. L’exploitation de la bande de fréquence non utilisée peut améliorer la qualité des communications dans les réseaux en maximisant l'utilisation globale et donc les débits offerts aux utilisateurs mobiles. Par ailleurs, les réseaux 5G promettent un débit très élevé en augmentant notamment la largeur de bande des canaux qui seront utilisés. Néanmoins, cela limite le nombre totale de canaux utilisables d'où la nécessité de les partager et de les réutiliser d'une manière dynamique et intelligente. La radio cognitive peut être une composante nécessaire afin de pouvoir évoluer vers les réseaux 5G.

En outre, augmenter seulement le débit crête offert aux utilisateurs mobiles n'est plus suffisant pour créer une nouvelle génération de réseaux sans fil puisque les débits déjà offerts sont assez élevés. D'autres services et améliorations toujours absents dans les réseaux actuels doivent être mis en place tels que la réduction effective de la consommation énergétique, l'accès simultané à plusieurs ressources réseaux avec la qualité requise et la diminution des temps de réponse. La radio cognitive est une solution permettant l'utilisation de toutes les technologies radio existantes et donc un passage lisse vers les réseaux 5G.

L'objectif de la thèse est donc d'explorer les performances que la radio cognitive peut atteindre dans les réseaux 5G. Il s'agit aussi de proposer des solutions concrètes pour un partage efficace des bandes de fréquences devant fournir des capacités très élevées tout en réduisant substantiellement la consommation d'énergie.

Enjeux

L'évolution vers les réseaux 5G est inévitable malgré les sceptiques. En effet, la longue histoire des réseaux d'accès ont montré clairement que l'amélioration des services entraine l'augmentation du nombre d'utilisateurs et donc le besoin d'augmenter encore la capacité du réseau. De ce point de vue il est urgent de proposer dès maintenant des solutions pour suivre la démocratisation et l’expansion rapide des réseaux 4G mais aussi les réseaux WiFi à très haut débit. Ce problème est d'autant plus important dans les grandes métropoles qui ne cessent de croitre.

Ainsi plusieurs points doivent être bien étudiés. Le premier est l'impact des fonctions de la radio cognitive tel que le transfert de spectre sur les objectifs en termes de service et performance des réseaux 5G. Comment réduire la consommation d'énergie dans un environnement dynamique ? Peut-on exploiter la densité du réseau pour améliorer le passage à l'échelle du réseau ? Comment réduire le gaspillage de bande passante lié aux protocoles réseaux et transport ? Enfin, comment réaliser le partage d'une manière distribuée.

Ouverture à l'international

Possible collaboration avec l'Université d'Arizona (des visites mutuelles ont été déjà effectuées).

Possible collaboration avec Nokia Finlande (des contacts en cours).

Remarques additionnelles

Début: 01 septembre 2014.

Lieu: LIP6, équipe NPA.