Multihoming in heterogeneous wireless networks

Les reseaux mobiles de la cinquieme generation (5G) sont concus pour introduire de nouveaux services necessitant des debits de donnees extremement hauts et une faible latence. 5G sera un changement de paradigme qui comprend des reseaux heterogenes densifies, des reseaux d'acces radio virtualises, des frequences porteuses a ondes millimetrees et des densites de peripheriques tres elevees. Cependant, contrairement aux generations precedentes, 5G sera un reseau holistique, integrant n'importe quelle nouvelle technologie radio avec les technologies LTE et WiFi existant. Dans ce contexte, on se concentre sur de nouvelles strategies d'allocation de ressources capables de beneficier du multihoming dans le cas d'acces double au reseau. On modelise ces algorithmes au niveau du flux et analyse leurs performances en termes de debit, de stabilite du systeme et d'equite entre differentes categories d'utilisateurs. On se concentre tout d'abord sur le multihoming dans les reseaux heterogenes LTE/WiFi. On considere les allocations centrees sur le reseau ou un planificateur central effectue des allocations d'equite proportionnelle (PF) locale et globale pour differentes classes d'utilisateurs, utilisateurs individuels (single-homed) et multi-domicilies (multihomed). Par rapport a un modele de reference sans multihoming, on montre que les deux strategies ameliorent la performance et la stabilite du systeme, au detriment d'une plus grande complexite pour la strategie PF globale. On etudie egalement les strategies d'allocation centrees sur l'utilisateur, dans lesquelles les utilisateurs multihomed decident la partition de la demande d'un fichier en utilisant soit la maximisation du debit crete, soit la strategie assistee par reseau. On montre que cette derniere strategie maximise le debit moyen dans l'ensemble du reseau. On montre egalement que les strategies centrees sur le reseau permettent d'obtenir des debits de donnees plus eleves que ceux centres sur l'utilisateur. Ensuite, on se concentre sur les reseaux d'acces radio virtuels (V-RAN) et en particulier sur l'allocation de multi-ressources. On etudie la faisabilite de la virtualisation sans diminuer ni la performance des utilisateurs, ni la stabilite du systeme. On considere un reseau heterogene 5G compose de cellules LTE et mm-wave afin d'etudier comment les reseaux hauts frequence peuvent augmenter la capacite du systeme. On montre que la virtualisation du reseau est realisable sans perte de performance lors de l'utilisation de la strategie « dominant resource fairness » (DRF). On propose une strategie d'allocation en deux phases (TPA) qui montre un indice d'equite plus eleve que DRF et une stabilite du systeme plus elevee que PF. On montre egalement des gains importants apportes par l'adoption des frequences mm-wave au lieu de WiFi. Finalement, on considere l'efficacite energetique et compare les strategies DRF et TPA avec une strategie econergetique basee sur l'algorithme de Dinklebach. Les resultats montrent que la strategie econergetique depasse legerement DRF et TPA a charge faible ou moyenne en termes de debit moyen plus eleve avec une consommation d'energie comparable, alors qu'elle les surpasse a une charge elevee en termes de consommation d'energie moins elevee. Dans ce cas de charge elevee, DRF surpasse TPA et la strategie econergetique en termes de debit moyen. En ce qui concerne l'indice d'equite de Jain, TPA realise l'indice d'equite le plus eleve parmi d'autres strategies