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Thèse “Edge & Network intelligent management addressing the beyond 5G architectural transformations” F/H

  • Stage
  • Châtillon (Hauts-de-Seine)

Description de l'offre



about the role

Votre rôle est d'effectuer un travail de thèse sur le sujet « Edge & Network intelligent management addressing the « beyond 5G » architectural transformations »

Contexte global du sujet de thèse

La trajectoire d'évolution des réseaux vers le « Beyond 5G » (B5G) et la 6G avec des technologies telles que la virtualisation, l'automatisation, l'Intelligence Artificielle et le Mobile/Multi-access Edge Computing (MEC) fait apparaitre de nouvelles dimensions dans la conception des architectures de réseau. Ces technologies vont permettre d'atteindre les changements et demandes identifiés dans la plupart des cas d'usage sociaux et industriels comme : la disponibilité des services à-la-demande, la connectivité et les capacités de calcul pérennes, les boucles intelligentes pour toutes les opérations de support et de maintenance, etc.

Il est pour cela nécessaire de démarrer l'évaluation des technologies et des concepts que l'on souhaite intégrer dans la B5G/6G : certaines des technologies identifiées sont à un niveau de maturité technologique encore assez faible, mais elles montreront une interaction complexe avec d'autres et auront ainsi un impact profond sur l'architecture globale du système 6G.

Dans cette thèse on s'attachera à considérer la fédération ou intégration de la bordure de réseau (Edge) qui ne cesse de s'enrichir et à étudier comment celle-ci pourra être exploitée pour étendre de manière opportuniste l'infrastructure du réseau de l'opérateur dans une vision d'intégration Device-Edge-Cloud-Network. Les réseaux Device-to-Device (D2D) offrent un exemple de cette possibilité d'étendre la couverture de l'opérateur ou de réduire la charge du réseau par délestage (offloading).

about you

Formation demandée

·  de niveau BAC+ 5 (minimum) :

- diplôme d'ingénieur,

- master ou master recherche,

- mastère spécialisé…

Expériences souhaitées

·  une expérience ou un stage orienté recherche sera un plus
Compétences scientifiques et techniques
·  connaissances approfondies en réseaux de télécommunications
·  connaissances approfondies en virtualisation, orchestration
·  connaissances solides en probabilités appliquées, modèles de file d'attente, optimisation, modélisation à base de graphes, modèles de données...
·  modélisation de réseau (abstraction de ressources et exposition)
·  modélisation probabiliste et optimisation, évaluation de performance
·  compétences en programmation
·  connaissances en programmation réseau
·  connaissances en outils de plateformes et d'infrastructure de virtualisation : VIM (OpenStack, Kubernetes) et d'orchestration (Cloudify, ONAP)…

Qualités personnelles

·  goût prononcé pour la recherche et l'innovation
·  niveau avancé en français et en anglais
·  très bonnes qualités de communication : rédactionnelles, de présentation et de synthèse

additional information

Objectifs principaux de la thèse

- la définition d'un cadre architectural de la transformation du réseau vers une continuité Device-Edge-Network-Cloud

- la mise au point d'algorithmes intelligents de management et d'orchestration de services réseau et de ressources pour ce contexte.

Il s'agit plus concrètement de contribuer à la transformation architecturale affectant les réseaux et les devices. L'objectif est de créer un framework pour une nouvelle architecture et des protocoles pour les réseaux adaptatifs comprenant des ressources de périphérie qui peuvent être éphémères : grandes et petites stations de base, des relais, D2D, le maillage partiel de ces éléments de réseau, etc.

Ce framework comprendrait :

- la cloudification du RAN et du coeur, l'évolution du MEC et Edge computing vers les réseaux hétérogènes distribués. Cela inclut des études de performances pour identifier l'impact sur les nouvelles topologies réseau de l'intégration du Edge supportant un placement et un usage continu et sans couture des fonctions réseau tout en intégrant des méthodes comme la séparation adresse/localisation utilisant de nouveaux paradigmes d'adressage et de routage élaborés dans les réseaux ICN (Information-Centric Networking),

- les mécanismes d'orchestration prédictive pour l'accélération et l'optimisation de la gestion vers une gestion dynamique suivant une modélisation des besoins des services en connectivité, en latence, en capacité, en ressources, etc. Cela nécessite d'étudier les technologies liées à la gestion des réseaux ubiquitaires ou omniprésents (publics ou privés) à travers le partage des infrastructures, les marketplaces et l'exposition des capacités, la découverte et la composition inter-environnements et la gestion automatique cross-domain.

Principaux verrous scientifiques et techniques

- La modélisation de ressources distribuées et éphémères (Device/Edge/MEC/Cloud/réseau) en vue de leur intégration pour la continuité visée en run-time

- La prise en compte des ressources par des mécanismes de gestion automatisée du réseau et de l'Edge.

Approche méthodologique préconisée

- exploration des moyens d'abstraction et de description des ressources (modélisation, data modèles, langages,…)

- modélisation proprement dite d'ensembles de ressources : mise au point d'une abstraction, en s'inspirant de ce qui est fait dans ONAP,

- exploration des algorithmes adaptatifs, intelligents et optimaux en présence d'aléas et des bases de données dynamiques

- mise au point d'algorithmes d'automatisation de d'orchestration des ressources hétérogènes et non fiables (modélisation et optimisation avec incertitude)

- développement d'un modèle mathématique pour l'intégration des ressources de périphérie et celles du réseau et pour la fiabilisation d'un service de communication (réseau + storage/computing) sur la base de ressources éphémères

- association des approches proposées aux approches existantes notamment pour l'automatisation dans un contexte data-driven management

- implémentation et expérimentation pour l'évaluation de chacune des approches.

department

Description de l'équipe

Au sein de la Direction du Contrôle des Réseaux Convergents des Orange Labs Réseau, et plus précisément d'un département en charge de l'architecture et l'automatisation, l'équipe TEAM, constituée d'une dizaine d'experts, d'architectes et d'ingénieurs de recherche, prépare l'arrivée des nouveaux réseaux convergents - 5G et au-delà - en se concentrant notamment sur les problématiques de supervision et d'orchestration des réseaux dans le contexte de la virtualisation et le full software.

Valeur ajoutée

La thèse s'inscrit dans un projet de recherche qui constitue un socle solide pour poursuivre les travaux sur l'évolution de l'architecture réseau mobile et des systèmes de gestion associés.

Par ailleurs, le/la doctorant(e) contribuera à un projet collaboratif européen où la contribution d'Orange vise tout particulièrement l'intégration Edge/Cloud/Network et l'automation « data-driven » de réseau. L'insertion dans un consortium d'industriels et d'académiques via le projet collaboratif constitue un plus indéniable pour la thèse.

Différents outils seront mis à disposition, Open Source notamment, comme par exemple ONAP, une plateforme en plein essor qui devrait permettre de confronter des résultats de modélisation théoriques et d'algorithmes à la réalité des réseaux.

La valeur ajoutée principale de la thèse réside dans l'immersion dans un environnement d'opérateur de réseau qui dispose de toutes les compétences pour que la thèse se base sur des éléments réalistes.

Références

[1] Amina Boubendir, Fabrice Guillemin, Sylvaine Kerboeuf, Barbara Orlandi, Jean-Luc Lafragette, Frédéric Faucheux : Network Slice Life-Cycle Management : Towards Automation, IEEE IM 2019.

[2] Amina Boubendir, Fabrice Guillemin, Christophe Le Toquin, Marie-Line Alberi-Morel, Frédéric Faucheux, Sylvaine Kerboeuf, Jean-Luc Lafragette, Barbara Orlandi: 5G Edge Resource Federation: Dynamic and Cross-domain Network Slice Deployment. IEEE NetSoft 2018: 338-340.

[3] Amina Boubendir, Fabrice Guillemin, Christophe Le Toquin, Marie-Line Alberi-Morel, Frédéric Faucheux, Sylvaine Kerboeuf, Jean-Luc Lafragette, Barbara Orlandi: Federation of Cross-Domain Edge Resources: A Brokering Architecture for Network Slicing. IEEE NetSoft 2018: 415-423.

[4] V. Q. Rodriguez, F. Guillemin and A. Boubendir, "Automating the deployment of 5G Network Slices using ONAP," 2019 10th International Conference on Networks of the Future (NoF), Rome, Italy, 2019, pp. 32-39

[5] A. I. Swapna, R. V. Rosa, C. E. Rothenberg, I. Sakellariou, L. Mamatas and P. Papadimitriou, "Towards A Marketplace for Multi-domain Cloud Network Slicing: Use Cases," 2019 ACM/IEEE Symposium on Architectures for Networking and Communications Systems (ANCS), Cambridge, United Kingdom, 2019, pp. 1-4.

[6] P. D. Maciel et al., "A Marketplace-based Approach to Cloud Network Slice Composition Across Multiple Domains," 2019 IEEE Conference on Network Softwarization (NetSoft), Paris, France, 2019, pp. 480-488.

[7] CRE sur les communications D2D avec l'Université de Waterloo, Yigit Ozcan, Catherine Rosenberg, Fabrice Guillemin, « A benchmark for D2D in cellular networks: The importance of information.” 1-7, 2017, PIMRC.

[8] Rita Ibrahim, “Use of Device-to-Device communications for efficient cellular networks. Signal and Image processing.” Université Paris-Saclay, 2019. English. ⟨NNT : 2019SACLC002⟩. ⟨tel-02050989⟩

[9] Safwan Alwan, « Optimisation du routage et de l'allocation des ressources radio pour les communications D2D multi-saut dans les réseaux 5G », thèse, http://www.theses.fr/s138180.

contract

Thesis

Faire de chaque avenir une réussite.
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