Resource allocation in the next generation of wireless networks: vehicular and energy harvesting systems

Le, Thanh Dat (2022). Resource allocation in the next generation of wireless networks: vehicular and energy harvesting systems. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

The fifth generation (5G) of wireless communication networks is expected to enable advanced network services that usually come with stringent quality-of-service (QoS) requirements, such as high reliability, ultra-high speed, low latency, and user fairness. Given such sophisticated QoS constraints and the ever-increasing number of connected devices in 5G networks, the need for an optimal management of network resources is indispensable. In this thesis, we mainly focus on designing novel resource allocation algorithms considering the intrinsic characteristics of vehicular networks, i.e. one of the most advanced 5G-enabled networks. On the other hand, with the large-scale deployment of future wireless networks, energy issues, such as the increase in CO2 and electromagnetic emissions incurred from the operation of battery-powered devices, are emerging and causing enormous concerns for network planners. Consequently, energy efficiency and sustainability have quickly become crucial criteria for 5G systems. To achieve these criteria, energy harvesting techniques that allow wireless devices to harness energy from the ambient environment have been proposed. The integration of this concept into the 5G-enabled systems is considered as a key-enabler for green and sustainable future networks. The advent of energy harvesting systems is set to introduce energy constraints in the network resource management, creating new challenges in designing resource allocation algorithms. Therefore, addressing these new challenges in energy harvesting networks is also a main topic in this dissertation.

In this regard, chapters 2 and 3 provides advanced energy harvesting frameworks that tackle energy concerns in future wireless networks, while chapters 4, 5, and 6 focus on designing new access strategies for vehicular networks that enhance the network performance in terms of latency and reliability. Numerical results are provided to verify the efficiency and advantages of our proposed schemes over other benchmark schemes.

Titre traduit

Allocation des ressources dans la prochaine génération de réseaux sans fil : réseaux véhiculaires et systèmes de récupération d’énergie

Résumé traduit

La cinquième génération (5G) des communication sans fil devrait permettre des services réseaux avancés qui s’accompagnent généralement d’exigences strictes en matière de qualité de service (QoS), telles que la connectivité massive, une fiabilité supérieure, une vitesse ultra-élevée, et faible latence. Compte tenu des contraintes en terme de QoS et du nombre croissant d’appareils connectés au réseau, la nécessité d’une gestion optimale des ressources réseau est indispensable. Dans cette thèse, nous nous concentrons principalement sur la conception de nouveaux algorithmes d’allocation des ressources réseau en tenant compte des caractéristiques intrinsèques des réseaux de véhicules, un des réseaux 5G les plus avancés. D’autre part, avec le déploiement à grande échelle des futurs réseaux sans fil, des problèmes liés à l’énergie, tels que l’augmentation de l’émission de CO2 et de la pollution électromagnétique encourus par le fonctionnement des appareils alimentés par batterie, émergent et suscitent d’énormes préoccupations pour les planificateurs de réseaux. Par conséquent, l’efficacité énergétique et la durabilité sont rapidement devenues des critères cruciaux pour les systèmes 5G. À cet égard, des systèmes de récupération d’énergie qui permettent aux appareils sans fil d’exploiter l’énergie de l’environnement ambiant ont été proposés. L’intégration de ce concept dans l’infrastructure du réseau 5G est considérée comme un catalyseur clé pour des futurs réseaux verts et durables. L’avènement des systèmes de récupération d’énergie introduit des contraintes énergétiques dans la gestion des ressources réseau, créant de nouveaux défis dans la conception d’algorithmes d’allocation de ressources. Par conséquent, aborder ces nouveaux défis dans des réseaux de récupération d’énergie est également un sujet principal dans cette thèse.

À cet égard, les chapitres 2 et 3 fournissent les cadres avancés de récupération d’énergie qui abordent les problèmes énergétiques dans les futurs réseaux sans fil. Ensuite, les chapitres 4, 5 et 6 sont consacrés à la conception de nouvelles stratégies d’accès permettant d’améliorer les performances des réseaux véhiculaires en termes de latence et de fiabilité. Des résultats numériques sont fournis pour vérifier l’efficacité et les avantages de nos schémas proposés par rapport à d’autres schémas de référence.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Manuscript-based thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment for the degree of doctor of philosophy". Comprend des références bibliographiques (pages 143-154).
Mots-clés libres:	récupération d’énergie, transfert de puissance des ondes lumineuses, CSI feedback, allocation de ressources, réseaux véhiculaires, systèmes V2I, contrôle d’accès au spectre, processus décisionnel de Markov (MDP), réseau radio cognitif véhiculaire, systèmes multiagents, LSTM, stratégies d’évolution, Q-learning profond, attaque de brouillage, disponibilité des canaux corrélés
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Kaddoum, Georges
Programme:	Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt:	11 mai 2022 13:46
Dernière modification:	11 mai 2022 13:46
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2968

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