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Thèse : Full duplex radio backhauling in 5G networks

A propos de b<>com

Fournisseur de technologies pour les entreprises qui souhaitent accélérer leur compétitivité grâce au numérique, b<>com est au service des industries culturelles et créatives, des infrastructures numériques, de la défense, de l’industrie 4.0 et de la santé. Ses laboratoires mixent les talents de disciplines et cultures multiples dans les domaines de l’intelligence artificielle, de la vidéo et l’audio immersif, de la protection de contenus, des réseaux 5G, de l’internet des objets et des technologies cognitives… Issus des mondes industriel et universitaire, ses chercheurs et ingénieurs évoluent sur son campus de Rennes et ses sites de Paris, Brest et Lannion. Grâce à son équipe d’ingénierie avancée et ses moyens scientifiques propres, b<>com propose à ses clients des ingrédients et des solutions qui font la différence.

Définition du poste

Le (ou la) candidat(e) intégrera l’équipe du laboratoire Connectivité Avancée de b<>com pour étudier, développer et tester par simulation des stratégies d’allocation de ressources radio dans un réseau cellulaire mobile.

La 5ème génération de réseaux mobile est bientôt déployée dans le monde entier. Cette technologie émergente promet des ultra hauts débits, une faible latence ainsi qu’une capacité massive de traitement d’objets connectés. Le déploiement de la 5G est en cours et a déjà commencé via le mode NSA (Non Stand Alone). Ce premier déploiement permettra de franchir un pas vers la 5G mais pas complètements. Il permettra de bénéficier des nouvelles fonctionnalités et capacité radio de la 5G uniquement. Le cœur de réseaux 5G suivra dans les années à venir via le mode SA (Standalone).
Afin de bénéficier du full capacité de la 5G et donc des ultras hauts débit, il faut utiliser des bandes de fréquence élevée par exemple la bande de 26Ghz. Ces bandes, appelée aussi mmWave, sont connues pour les fortes capacités de débit rendus possibles par les larges bandes disponibles, mais ceci au détriment de la portée radio.
Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont travaillé sur le développement de petites cellules permettant d’améliorer la couverture radio dans les zones denses, comme les villes et donc de couvrir plus de zones avec des mmWave en déployant plus de cellules. Les Small cells permettent de remédier au problème de propagation des ondes millimétriques. En revanche, la multiplication des cellules amènera une multiplication des liens de backhaul afin de relier les stations du RAN au cœur du réseau mobile. Aujourd’hui les liens de backhauling sont réalisés via des fibres optiques afin de garantir une faible latence et un haut débit.
La multiplication des cellules via les Small cells engendrera donc une hausse du déploiement de fibre optique et donc des coûts énormes aux opérateurs d’infrastructures.
Pour permettre le déploiement de cellules en minimisant ces coûts, le 3GPP a introduit dans la release 16, la fonctionnalité IAB (Integrated Access and Backhaul), qui définit une architecture de réseau et des mécanismes pour multiplexer le lien d’accès et le lien de backhauling temporellement, fréquentiellement et spatialement. IAB permet ainsi d’établir les liens de backhaul par radio, en un ou plusieurs sauts, chaque lien fonctionnant en half duplex.

 

  • Objectifs de la thèse :

Le but principal de la thèse est d’étudier la faisabilité d’un lien de backhaul en utilisant la bande de fréquence utilisée par l’opérateur afin de remplacer la fibre optique par un lien radio sur les zones des small cells. Ceci permettra de réduire les couts drastiquement, mais pose des difficultés techniques en termes de latence, débit, et capacité du réseau. L’intention dans cette étude est de maximiser la capacité du réseau par l’utilisation du full duplex, permettant à la fois à la station « small cell » de recevoir les signaux des UEs tout en émettant vers la « macro cellule », et inversement de recevoir de la « macro cellule » tout en émettant vers les UEs.

Le challenge de ce sujet est donc, dans ce contexte de liaison full-dupex, de trouver une solution clé permettant :

  • De scheduler les ressources entre le backhaul et l’accès tout en maximisant les capacités du réseau
  • D’éviter au maximum les interférences entre le backhaul et l’accès, via des techniques de traitement du signal du type « self interference cancellation »
  • De respecter les contraintes de débit et de délais sur le lien fronthaul
  • De respecter le cahier de charge de la 5G, en particulier en reposant sur la fonctionnalité IAB.

Profil recherché 

Etudiant(e) en dernière année d’école d’ingénieur / master 2, références et excellent dossier scolaire souhaités, il/elle dispose de :

  • Bonnes connaissances en réseaux radio-mobiles, couches protocolaires PHY/MAC du réseau d’accès radio (RAN), propagation radio
  • Connaissances en Traitement statistique du signal et techniques d’apprentissage statistique
  • Connaissances des problématiques d’allocation de ressources et scheduling
  • Compétences en programmation (langage C, matlab ou python).

 

Modalités 

 

  • Type de contrat : CDD de 3 ans
  • Date de démarrage : octobre 2021
  • Localisation : Rennes