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Virtualisation des réseaux sans fil: stratégie optimise de déploiement progressif

Azzakhmam, Mourad (2017). Virtualisation des réseaux sans fil: stratégie optimise de déploiement progressif. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

La virtualisation est un nouveau concept qui promet de répondre à la demande croissante en qualité de service (QoS) tout en réduisant d’une part les émissions de carbone et d’autres parts, les dépenses d’investissements de capital (CAPEX) ainsi que celles d’exploitation (OPEX). Dans ce contexte, plusieurs modèles de virtualisations des réseaux d’accès sans fil (WAV) ont été développés et sont utilises afin de trouver un équilibre entre la satisfaction des abonnés ainsi que le coût de déploiement des infrastructures réseau. Le choix d’un cadre de virtualisation est un grand défi puisque chaque modèle est caractérisé par un coût (CAPEX et OPEX) et une QoS bien spécifique.

La virtualisation dans un contexte "green field" fournit un outil qui permet de donner une visibilité aux exploitants en prenant en considération leurs contraintes budgétaires ainsi que leurs exigences en termes de QoS. Toutefois, le déploiement de cette stratégie demeure inapplicable dans la pratique en raison de la migration brusque de LTE (Long Term Evolution) vers un réseau virtualisé. En outre, le processus de virtualisation nécessite un temps considérable afin de remplacer graduellement le réseau LTE sans avoir d’impact sur le bon fonctionnement du système. Ainsi, le déploiement progressif est une solution inévitable qui permettra aux exploitants et industriels d’avoir une vision pratique sur les différentes étapes du processus de virtualisation.

L’objectif principal de ce projet de recherche est de proposer et de valider la meilleure stratégie de déploiement progressif (WAV) afin de permettre aux exploitants télécom d’avoir un outil optimisé et pratique pour le déploiement progressif. Dans ce mémoire, nous avons proposé deux stratégies de deployment progressif : pré-planifiée et optimisée. La première se base sur des algorithmes évolutionnaires tandis que la deuxième se base sur la théorie des graphes. Les résultats obtenus permettent de confirmer avec certitude que la stratégie optimisée de déploiement offre de meilleures performances. En effet, l’implémentation de ce nouvel outil nous permet non seulement de trouver la solution optimale de déploiement, mais aussi il permet de résoudre des problèmes d’optimisation multidimensionnelle de plus en plus hétérogènes (architectures de virtualisation, densités d’utilisateurs, HetNet, exploitants).

Titre traduit

WIRELESS NETWORK VIRTUALIZATION : OPTIMIZED PROGRESSIVE DEPLOYMENT STRATEGY

Résumé traduit

Wireless network virtualization is considered as an important component of future virtualized networks for their ability to enable efficient resource sharing and to promote network innovation by providing greater flexibility in network design. This new technology promises to meet the growing demand for QoS while reducing the carbon emissions. Moreover, capital expenditure (CAPEX) and operating expense (OPEX) for operators can be reduced by using this new technology. In this context, several frameworks of wireless virtualization (WAV) have been developed in order to find a balance between subscriber satisfaction and the cost of the network infrastructures. The choice of a certain framework essentially is based on a given compromise between the corresponding network cost and the achievable QoS.

The proposed green field approach accounts for network cost & QoS trade-offs to enable the design and optimization of wireless access virtualization architectures that best comply with the investment and service-level requirements of network operators (and/or service providers). However, the deployment of this approach remains inapplicable in practice since it was assumed that this technology will instantly replace the existing LTE network. Hence, the virtualization process (WAV) requires considerable time to gradually replace the existing network without having an impact on the OoS of the existing LTE network. As a consequence, the progressive deployment is an inevitable solution.

The main objective of this project is to propose and validate the best progressive deployment strategy (WAV) in order to allow telecom operators to have an optimized and practical tool for progressive deployment. In this work, we propose two progressive deployment strategies, namely the pre-planned and the optimized strategies. The first one is based on evolutionary algorithms while the second is based on graph theory. This work is the first to develop an efficient low-cost optimization tool for progressive virtualized-network deployment. Exploiting the powerful tool of graph theory, we find the progressive strategy that optimizes a newly developed WAV metric. We show that our tool may handle multi-dimensional optimization problems that are increasingly heterogeneous (i.e., different WAV frameworks, area densities, multi-tier cell/BS/TP types, RATs, operators ). It is also very flexible as it may easily incorporate different criteria such as power cost, degree of human exposure to RF, etc. We also show that the proposed tool may be exploited to optimize also the progressive deployment of green technology in the traditional networks.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Mots-clés libres: virtualisation sans fil (WAV), Dépenses CAPEX / OPEX, Qualité de service QoS, Technologie de virtualisation "green field", Déploiement progressif optimisé
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Despins, Charles
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Affes, Sofiène
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt: 13 oct. 2017 16:06
Dernière modification: 13 oct. 2017 16:06
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1887

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