Routing and packet scheduling in LoRaWANs-EPC integration network and in O-RAN

Résumé

Le routage et l’ordonnancement de paquets sont essentiels dans le réseau mobiles, afin de fournir une qualité de service (QdS) pour une multitude d’applications telles que l’Internet des objets de faible puissance, les services cellulaires à haut débit, et les services ultra-fiables et faible latence. Dans ce mémoire, nous étudions les problèmes de routage et d’ordonnance de paquets dans les réseaux d’intégration LoRaWAN-EPC et dans l’O-RAN. Récemment, les opérateurs de réseaux mobiles ont envisagé une intégration de LoRaWAN dans leur EPC pour améliorer l’interopérabilité et permettre la co-habitation de plusieurs fournisseurs d’applications. Malheureusement, l’architecture actuelle de 3GPP ne permet pas la coexistence de plusieurs passerelles LoRa dans un réseau d’accès mobile, car aucun mécanisme de routage et d’ordonnancement de paquets n’est défini. Par conséquent, la performance du réseau d’intégration est limitée. Dans ce mémoire, nous proposons une solution, permettant à plusieurs passerelles et capteurs de LoRa dans différentes zones d’accéder simultanément aux serveurs d’applications. Nous proposons une méthode pour sélectionner des routes optimales à travers l’EPC, et formulons le problème du routage et d’ordonnancement optimal de paquets pour transmettre les paquets LoRa sur ces routes. Les résultats expérimentaux montrent que la solution proposée peut réduire le délai global de 200 ms en moyenne. En suite, nous étudions l’application de ce problème dans l’architecture O-RAN qui est une architecture RAN innovante conçue pour révolutionner la 5G et au-delà. O-RAN virtualise les fonctions du réseau de fronthaul en O-CU, O-DU et O-RU, qui sont des extensions des CU, DU, RU définies dans 3GPP. Malheureusement, la communication entre ces éléments n’a jamais été normalisée. Les O-DUs ne peuvent pas fonctionner efficacement dans leur ensemble, ce qui limite la performance d’O-RAN. Ce mémoire propose une solution optimisée permettant à plusieurs O-DUs de communiquer d’une manière optimale avec leurs O-RUs. Nous proposons une architecture pour grouper les O-DUs et formulons le problème de sélection des routes optimales et de mapper des paquets UDP en symboles d’OFDM. Les résultats expérimentaux montrent que le temps de réponse est réduit. De plus, nous concevons un algorithme de programmation dynamique pour chercher la solution optimale globalement, et aussi un algorithme glouton pour approximer la solution optimale.

Date	25 janv. 2021
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Kim Khoa Nguyen (Directeur(-trice)) & Mohamed Cheriet (Codirecteur(-trice))