Optimisation of 4G-5G radio access network architecture

Nous vivons dans un monde où la demande de service augmente chaque jour. Le défi consiste à gérer toutes ces demandes tout en respectant les contraintes de délai et de capacité. Pour satisfaire ces demandes, les opérateurs doivent déployer de plus en plus des stations de base. La construction d’un plus grand nombre de stations de base et la mise en œuvre de nouvelles techniques entraînent des coûts élevés pour les opérateurs de téléphonie mobile.

L'architecture existante D-RAN ne suffit pas à résoudre le problème parce qu'elle ne facilite pas la mise en commun des ressources. C'est dans ce contexte que le réseau d'accès radio ouverte (O-RAN) est proposé par O-RAN Alliance qui est très prometteur pour les réseaux sans fil 5G flexibles et efficaces. L'architecture O-RAN se compose de trois unités principales : l'unité radio (RU), l'unité distribuée (DU) et l'unité centralisée (CU). L’objectif de cette thèse est de minimiser le coût du système des réseaux radio. Tout d'abord, nous analysons le débit entre les interfaces O-RAN. Sur la base de cette analyse, nous proposons un modèle efficace de programmation linéaire en nombres entiers (ILP). L'objectif est de minimiser le coût O-RAN en fonction de l'emplacement des DUs tout en respectant les contraintes de délai et de capacité. Deuxièmement, nous combinons O-RAN et le système multibande et nous considérons une charge RAN qui varie au cours de la journée et nous étudions le placement des DUs pour différentes bandes de fréquences. Tout d'abord, nous analysons le pourcentage d'utilisation, le débit et le schéma de modulation et de codage (MCS) de chaque bande de fréquence pour chaque heure de la journée. Sur la base de notre analyse, nous proposons un modèle ILP dont l'objectif est de minimiser les coûts de calcul et de routage. Troisièmement, nous étudions l'emplacement optimal des DUs et la désactivation des bandes de fréquences inutiles. Tout d'abord, nous proposons un algorithme pour trouver le nombre de bandes de fréquences nécessaires pour satisfaire la demande des utilisateurs pour différentes périodes de réattribution. Sur la base de ces résultats, nous formulons le problème du placement des DUs et de la désactivation des bandes de fréquences sous la forme d'un ILP dont l'objectif est de minimiser les coûts de calcul et d'acheminement. Nous avons évalué nos modèles sur une topologie réelle. Nos résultats donnent des indications intéressantes sur les économies réalisées par rapport à l'architecture existante.