5G RAN : physical layer implementation and network slicing

5G RAN : implémentation de la couche physique et découpage du réseau Une des évolutions de la 4G à la 5G est l'hétérogénéité des terminaux qui accèdent au réseau. Ces terminaux vont des smartphones aux véhicules connectés en passant par les capteurs pour l'agriculture. Étant donné que les contraintes et les exigences associées aux différents types de terminaux sont hétérogènes, il n'est pas facile de multiplexer les services qui leur sont associés sur une seule infrastructure physique. Le slicing est la technologie qui permet à l'infrastructure physique de fournir plusieurs réseaux logiques (appelés slices) pour servir les différents terminaux et services associés : cette thèse étudie le slicing et sa mise en œuvre au niveau RAN. Une des principales questions soulevées par le slicing est l'allocation des ressources. En effet, de nombreux modèles existent pour l'allocation des ressources du RAN mais il manque des modèles qui prennent en compte les nouvelles contraintes impliquées par le slicing. La première contribution de cette thèse est de définir un nouveau modèle pour le slicing au niveau RAN. Ce modèle prend en compte différentes contraintes de slicing telles que la capacité, la densité des UEs, la latence et la fiabilité. L'homologie simpliciale est utilisée pour valider le respect des contraintes des slices. De plus, ce modèle est appliqué à l'optimisation de la puissance, qui est un aspect critique du déploiement du réseau. Le deuxième défi abordé dans ce travail est la supervision et le contrôle du réseau. En effet, certains verticaux ont des exigences de contrôle très élevées, et le réseau lui-même pourrait ne pas être en mesure de satisfaire pleinement ces contraintes. Par conséquent, nous introduisons une sonde qui peut extraire des données du réseau pour alimenter des outils de supervision pour le contrôle et le suivi du réseau. Cette sonde est conçue pour être résiliente aux cyber-attaques et est donc indépendante du réseau. La dernière contribution principale de cette thèse est l'introduction d'une couche physique 5G open-source appelée free5GRAN. La couche physique fournit toutes les procédures et algorithmes minimaux pour les communications entre le gNodeB et les UEs. La structure du projet est construite de manière à pouvoir facilement la modifier et mettre en place de nouvelles fonctionnalités. De plus, l'architecture logicielle est conçue de manière à ce que la couche physique soit modulaire et puisse être dérivée pour mettre en œuvre le split 7.2 de l'open-RAN.