Post Doc Evaluation des performances de réseaux cellulaires 5G opérant dans le spectre non licencié F/H

Description de l'offre

about the role

Votre rôle est d'effectuer un travail de post-doc sur l' « Evaluation des performances de réseaux cellulaires opérant exclusivement dans le spectre non licencié».

Les fournisseurs de services mobiles font face à une augmentation importante de la consommation de données mobiles du fait de l'adoption massive des smartphones, de l'émergence de nouvelles applications basées sur la vidéo et de la dépendance des nouvelles générations à la connexion permanente. A l'heure actuelle, il n'y pas d'indicateur permettant de penser que cette tendance va ralentir dans les prochaines années. Dans le même temps, les opérateurs de réseaux mobiles ont le souhait d'être en mesure de fournir les services à leurs clients tout en maintenant des niveaux d'investissements financiers raisonnables.

Plusieurs nouvelles options et innovations technologiques émergent pour s'adapter à l'augmentation de la capacité de données par le biais notamment de méthodes efficaces de gestion du spectre, ressource fondamentale pour les systèmes de communications sans fil. Le type de spectre utilisé peut être soit licencié, comme l'utilisent la plupart des opérateurs cellulaires soit non licencié comme c'est le cas des technologies de type Wi-Fi [1], Bluetooth [2] ou encore Zibgee [3], soit partagé selon les dimensions temporelles, fréquentielles et géographiques.

Le spectre non licencié est gratuit et les systèmes sont susceptibles d'y subir des interférences non prévisibles. Le spectre licencié, tel qu'utilisé par le LTE (Long Term Evolution) [4] et autres réseaux cellulaires, garantit une utilisation exclusive de la bande spectrale par les opérateurs, permettant ainsi à ces derniers de se protéger plus efficacement des interférences et d'obtenir de meilleures performances.

En raison de disponibilité limitée et du coût non négligeable du spectre licencié, les opérateurs cellulaires ont pensé à utiliser le spectre non licencié pour décharger leurs réseaux. La méthode conventionnelle de déchargement cellulaire est d'utiliser les réseaux WLAN (Wireless Local Area Network) basés sur les normes 802.11, ces réseaux étant déployés soit par les opérateurs eux-mêmes, soit par des tiers.

De multiples solutions [5] ont été développées au sein du 3GPP pour faire converger les technologies cellulaires et Wi-Fi et intégrer ainsi dans le réseau d'accès mobile l'usage du spectre non licencié par le biais du Wi-Fi, largement adopté à travers le monde.

Une autre catégorie de techniques [6] a été développée au sein du 3GPP mais aussi de consortiums d'industriels [7] dans un but similaire mais en utilisant le LTE dans le spectre non licencié au lieu du Wi-Fi. Les deux techniques requièrent un ancrage dans le réseau cellulaire LTE licencié en plus de l'usage du LTE dans le spectre non licencié.

Enfin, une troisième catégorie [8] a émergé d'un consortium d'industriels Multefire, consistant en une technologie basée sur le LTE mais opérant dans le spectre non licencié exclusivement, c'est à dire sans ancrage dans le spectre licencié. Cette utilisation du spectre non licencié seul n'est pas standardisée par le 3GPP. Néanmoins, l'organisme prévoit de développer une option de fonctionnement cellulaire opérant dans le spectre non licencié exclusivement dans le cadre de la 5G. Il s'agit du study item « NR (New Radio) unlicensed » [9].

Le post-doc s'inscrit dans ce contexte, à savoir évaluer les performances attendues des réseaux cellulaires opérant exclusivement dans le spectre non licencié, en prévision de la définition à venir de NR unlicensed au sein du 3GPP.

Les missions scientifiques et les principales activités associées au post-doc sont détaillées dans la section 3 "Le plus de l'offre".

about you

Vous êtes titulaire d'une thèse de doctorat dans le domaine des communications sans fil.

Compétences (scientifiques et techniques) et qualités personnelles souhaitées par le poste :

·  Connaissance générale en réseaux et réseaux sans fils (cellulaire et Wi-Fi).
·  Bonnes connaissances en programmation C
·  Développement logiciel temps réel / Linux
·  Connaissance de solutions de radio logicielle 4G (OpenAirInterface, srsLTE, GNURadio…)
·  Goût pour les nouvelles technologies et leur mise en oeuvre pratique
·  Une bonne qualité rédactionnelle est indispensable (français ou anglais)
·  Une maîtrise de la langue anglaise, à l'oral comme à l'écrit, est exigée.
·  Vous faites preuve de créativité et d'innovation.
·  Vous avez un bon relationnel et une motivation pour la recherche.
·  Vous êtes autonome et savez faire preuve d'organisation dans votre travail en fonction des objectifs à atteindre.

Expérience passée avec des solutions de radio logicielle (OpenAirInterface, srsLTE, GNURadio…) et connaissance de la 4G.

additional information

Objectif scientifique - verrous à lever :

L'objectif du post-doc est d'évaluer les performances de réseaux cellulaires 5G opérant dans le spectre non licencié.

Pour cela, vous utilisez la plate-forme Open Air Interface [10], proposant une implémentation logicielle open-source des systèmes LTE. Pour des raisons pratiques, c'est la solution Multefire, présente dans la plate-forme OAI, que vous mettrez en oeuvre, la 5G unlicensed n'étant qu'en tout début de définition.

Multefire est une solution de connectivité sans fil opérant dans le spectre non licencié, basée sur la version R.13 du 3GPP pour la voie descendante et sa version R.14 pour la voie montante. Contrairement aux technologies issues du 3GPP, notamment les versions R.13 et R.14 du LTE précitées, Multefire offre la possibilité d'opérer les transmissions exclusivement dans le spectre non licencié, sans soutien d'un quelconque lien dans le spectre licencié. Il a donc été nécessaire pour cela de définir des évolutions telles que des procédures robustes pour la mobilité, l'appairage, l'accès initial et un contrôle efficace des canaux en voie montante. Ces modes de fonctionnement devraient être considérés dans la future 5G unlicensed ; leur mode d'intégration dans Multefire est une bonne opportunité d'en évaluer les performances.

L'objectif sera de mettre en place au sein du laboratoire la fonctionnalité Multefire dans la plate-forme OAI et de tester les performances de la technologie en débit et couverture. Différents environnements seront pris en compte : réseau domestique, d'entreprise, lieux de passage à haute densité d'équipements.

L'utilisation du spectre non licencié requiert la mise en oeuvre de solutions de coexistence efficaces. En Europe le mécanisme de Listen Before Talk (LBT) est obligatoire et de fait, intégré dans les technologies non licenciées développées au sein du 3GPP. Le Wi-Fi utilise également ce principe d'écoute du canal avant toute transmission. Néanmoins, la manière d'implémenter le mécanisme de LBT présente quelques latitudes conduisant les promoteurs des solutions cellulaires d'un côté et ceux du Wi-Fi de l'autre, à ne pas considérer les mêmes niveaux de détection. Les solutions utilisant le spectre non licencié actuellement proposées par le 3GPP [5], basées sur les versions R.13 et R.14 du LTE, utilisent un seuil de détection dont la valeur n'a pas encore été établie. Ce niveau pourrait être repris dans la 5G. En revanche, le Wi-Fi étant une technologie établie, une modification de son seuil de détection n'est pas envisageable pour les nouveaux amendements sans impacter ce dernier au détriment du Wi-Fi existant. En conséquence, il est à craindre que les technologies cellulaires aient un impact plus important sur les systèmes Wi-Fi que le Wi-Fi sur ses semblables. Il faudra donc faire coexister 5G et Wi-Fi avec des seuils de détection différents.

Multefire étant basé sur les versions R.13 et R.14 du LTE, vous utiliserez la plate-forme OAI pour mener une analyse de la coexistence des systèmes cellulaires avec la technologie Wi-Fi

Planning prévisionnel :

T0+2 : analyse bibliographique des versions R.13 et R.14 du LTE, de la spécification Multefire et des documents du 3GPP study item Rel.15 et work item Rel. 16

T0+4 : mise en oeuvre de la fonctionnalité NR unlicensed (basée sur Multefire) dans la plate-forme logicielle OAI

T0+8 : évaluation de la solution NR unlicensed (basée sur Multefire) en couverture et débit pour les environnements ciblés

T0+10 : évaluation de la coexistence de NR unlicensed (basée sur Multefire) avec les systèmes Wi-Fi

T0+12 : Rapport final de synthèse des résultats et notice de fonctionnement de la plate-forme.

department

Le/la post-doctorant.e intègrera le laboratoire Alternative Wireless Networks qui produit, entre autres, la recherche de nouvelles solutions sans fil pour répondre aux besoins de plus en plus gourmands des utilisateurs de réseaux cellulaires en données mobiles. Les ingénieurs de ce laboratoire contribuent activement au développement de la prochaine génération de systèmes cellulaires, la 5G, aussi bien au sein de la standardisation que des projets européens.

Qu'est ce qui fait la valeur ajoutée de cette offre ?

Le post-doctorant travaillera au sein d'une entité à la pointe de l'innovation sur les technologies sans fil, avec des experts du domaine. Des échanges avec les délégués en normalisation permettront de bien ancrer le sujet dans l'actualité de la 5G et même d'alimenter des contributions dans les instances de standardisation telles que le 3GPP.

Références :

1] IEEE Std 802.11-2016 (Revision of IEEE Std 802.11-2012) - IEEE Standard for Information technology-Telecommunications and information exchange between systems Local and metropolitan area networks-Specific requirements - Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications

[2] IEEE 802.15.1-2002 - IEEE Standard for Telecommunications and Information Exchange Between Systems - LAN/MAN - Specific Requirements - Part 15: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Wireless Personal Area Networks (WPANs)

[3] IEEE 802.15.4-2011 - IEEE Standard for Local and metropolitan area networks--Part 15.4: Low-Rate Wireless Personal Area Networks (LR-WPANs)

[4] LTE - 3GPP Release 8

[5] LWA et LWIP dans LTE - 3GPP Release 13, eLWA et eLWIP dans LTE - 3GPP Release 14

[6] LAA dans LTE - 3GPP Release 13

[7] LTE-U Technical Report V1.0 on LTE-U forum website

[8] Multefire Release 1.0

[9] New SID on NR-based Access to Unlicensed Spectrum (RP170828)

[10] OpenAirInterfaceTM Software Alliance (OSA)

contract

Post Doc