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Analyse de compétition spatiale et spatio-temporelle dans le contrôle d'accès et de puissance dans les réseaux mobiles sans fil

Résumé rédigé par
Directeur de thèse:
Doctorant: Dalia POPESCU
Unité de recherche INRIA 0 Institut National de Recherches en Informatique et en Automatique

Projet

Contexte Nous appliquerons la théorie des jeux et la géométrie stochastique pour l’optimisation des protocoles d'accès et de puissance dans des réseaux cellulaires et réseaux intracellulaire appelés « Device to Device » (D2D). Nous chercherons en particulier à exploiter les aspects innovants de l'architecture 5G prévu pour l’horizon 2020 et à influencer les générations suivantes. Nous modéliserons la position des usagers (et des stations de base, quand il s'agit de réseaux cellulaires) par un processus de Poisson spatial que nous appliquerons à des géométries auto similaires ou fractales qui sont plus réalistes que des processus uniformes. Les protocoles pourront prendre avantage de la mobilité des terminaux afin de prédire les densités de trafic et permettre le déploiement des ressources de communication dans la cellule en avance de phase.

Les modèles spatiaux de Poisson uniforme ont montré leurs limites et ne correspondent pas aux traces de densité des usagers dans les cellules. Récemment des modèles de répartitions fractales ont été introduits [1], et ceux-ci correspondent mieux aux configurations constatées. Par exemple un département contient des zones rurales peu dense et des zones urbaines, les zones urbaines se résolvent en villes et villages, les villes sont organisées en quartiers, les quartiers sont divisés en blocs séparé par les rues, les blocs sont constitués en bâtiments, ceux-ci en appartements, puis en pièces d’habitation, mobilier, etc. Cette description se rapproche beaucoup d’un objet fractal qui s’appuie sur des similitudes d’échelle. Les résultats en question montrent qu’une limite de capacité dans un réseau au protocole non collaboratif est inversement proportionnelle à la dimension fractale de la répartition spatiale des terminaux [2]. Ceci est d’autant plus intéressant que la dimension fractale est en générale très petite comparée à la dimension euclidienne. Le défi est évidemment d’étendre cette propriété à des protocoles collaboratifs.

On peut ajouter à la dimension spatiale, une dimension temporelle en introduisant des trajectoires auto-similaires des terminaux dans les cellules. Par exemple un véhicule a tendance à prendre des virages plus fréquents quand il se rapproche de sa destination. Il a été prouvé que plus les terminaux empruntent de longue lignes droites, plus les performances du réseau est prédictible. Cette propriété reste-t-elle valide si on introduit une dimension fractale à la trajectoire. Une réponse partielle a été donnée en [3].