Inter-cellular scheduler for 5G wireless networks

International audienceEnhancing the Quality of Experience (QoE) in wireless networks is a crucial issue. Many acknowledged works focus on intra-cellular scheduling. They have shown that when the channel impairment is taken into consideration by the opportunistic scheduling approaches, it allows to reach higher throughputs and, for the most efficient ones, a higher fairness. However, if some of these works provide results near to optimum considering a single cell, high QoE cannot be guaranteed for scenarios where the cells are overloaded. In this article, we propose a new inter-cellular scheduler able to help the overloaded cells thanks to a dynamic cell bandwidth allocation. Our resource allocation technique is based on an adequate emergency parameter called Mean Cell Packet Delay Outage Ratio (MCPDOR). Performance evaluation shows that the proposed scheduler widely outperforms existing solutions in various scenarios. A variant of our solution that does not consider MCPDOR is also proposed and evaluated

Opportunistic resource allocation in wireless multicellular networks

La forte croissance du trafic dans les réseaux mobiles s'accompagne d'une augmentation de son hétérogénéité, tant dans l'espace qu'au cours du temps. Cette thèse porte sur des algorithmes d’ordonnancement adaptés à des trafics avec des zones à forte concentration et variables dans le temps. Nous proposons un mécanisme de prêt de la ressource spectrale d'une cellule en sous-charge à une voisine en surcharge combinée à un ordonnancement réactif au sein de chaque cellule. Nous nous intéressons aussi à l’architecture Cloud Radio Access Network qui sépare les têtes de transmission radio (Remote Radio Heads, RRHs) des unités de traitement en bande de base (Baseband Units, BBUs). L’interconnexion entre les BBUs et les RRHs se fait selon deux modes. Le premier est appelé association bi-univoque et consiste à allouer les unités de ressources de la trame radio d’une BBU à une seule RRH. Dans le second mode, appelé association multiple, une BBU peut gérer plusieurs RRHs. Nous proposons un mode d’association hybride dans lequel les unités de ressource de chaque trame sont réparties en deux tranches. La première constitue une tranche non partagée qui est allouée aux utilisateurs centraux selon l’association bi-univoque afin d’augmenter le débit notamment à haute charge de trafic. La deuxième tranche est constituée par une quantité d’unités de ressources partagées par un groupe de RRHs appartenant au même BBU. Cette tranche commune est configurée en association multiple et est allouée aux utilisateurs frontaliers et mobiles. Nous montrons que le mode hybride réduit les interférences intercellulaires, diminue le nombre de handover inter-BBU et améliore la consommation énergétique.The exponential growth of traffic in mobile networks is accompanied by an increase in its heterogeneity, both in space and over time. This thesis deals with scheduling algorithms adapted to highly concentrated and time-varying traffic zones. We propose a spectrum borrowing mechanism from an under-loaded cell to an overloaded one combined with a reactive intra-cellular scheduling algorithm. We are also interested in the Cloud Radio Access Network architecture that separates the Radio Head(RRH) from the Baseband Unit (BBU). The BBU is connected to the RRU according to two modes. The first one is called a one-to-one association and consists in allocating the resource units of the BBU radio frame to a single RRH. In the second mode which is called multiple association, a BBU can handle multiple RRHs. We propose a hybrid association mode in which the resource units of each frame are divided into two slices. The first one constitutes an unshared slice and is allocated to central users according to the one-to-one association in order to increase the throughput, especially at high traffic load. The second slice contains a quantity of resource units that are shared by a group of RRHs belonging to the same BBU. This common slice is configured according to the multiple association mode and is allocated to the edge and mobile users. We show that the hybrid mode reduces the inter-cell interferences, decreases the number of inter-BBU handovers and improves the energy consumption

Allocation de ressource opportuniste dans les réseaux sans fil multicellulaires

The exponential growth of traffic in mobile networks is accompanied by an increase in its heterogeneity, both in space and over time. This thesis deals with scheduling algorithms adapted to highly concentrated and time-varying traffic zones. We propose a spectrum borrowing mechanism from an under-loaded cell to an overloaded one combined with a reactive intra-cellular scheduling algorithm. We are also interested in the Cloud Radio Access Network architecture that separates the Radio Head(RRH) from the Baseband Unit (BBU). The BBU is connected to the RRU according to two modes. The first one is called a one-to-one association and consists in allocating the resource units of the BBU radio frame to a single RRH. In the second mode which is called multiple association, a BBU can handle multiple RRHs. We propose a hybrid association mode in which the resource units of each frame are divided into two slices. The first one constitutes an unshared slice and is allocated to central users according to the one-to-one association in order to increase the throughput, especially at high traffic load. The second slice contains a quantity of resource units that are shared by a group of RRHs belonging to the same BBU. This common slice is configured according to the multiple association mode and is allocated to the edge and mobile users. We show that the hybrid mode reduces the inter-cell interferences, decreases the number of inter-BBU handovers and improves the energy consumption.La forte croissance du trafic dans les réseaux mobiles s'accompagne d'une augmentation de son hétérogénéité, tant dans l'espace qu'au cours du temps. Cette thèse porte sur des algorithmes d’ordonnancement adaptés à des trafics avec des zones à forte concentration et variables dans le temps. Nous proposons un mécanisme de prêt de la ressource spectrale d'une cellule en sous-charge à une voisine en surcharge combinée à un ordonnancement réactif au sein de chaque cellule. Nous nous intéressons aussi à l’architecture Cloud Radio Access Network qui sépare les têtes de transmission radio (Remote Radio Heads, RRHs) des unités de traitement en bande de base (Baseband Units, BBUs). L’interconnexion entre les BBUs et les RRHs se fait selon deux modes. Le premier est appelé association bi-univoque et consiste à allouer les unités de ressources de la trame radio d’une BBU à une seule RRH. Dans le second mode, appelé association multiple, une BBU peut gérer plusieurs RRHs. Nous proposons un mode d’association hybride dans lequel les unités de ressource de chaque trame sont réparties en deux tranches. La première constitue une tranche non partagée qui est allouée aux utilisateurs centraux selon l’association bi-univoque afin d’augmenter le débit notamment à haute charge de trafic. La deuxième tranche est constituée par une quantité d’unités de ressources partagées par un groupe de RRHs appartenant au même BBU. Cette tranche commune est configurée en association multiple et est allouée aux utilisateurs frontaliers et mobiles. Nous montrons que le mode hybride réduit les interférences intercellulaires, diminue le nombre de handover inter-BBU et améliore la consommation énergétique

Autonomous and Dynamic Inter-Cell Interference Coordination Techniques for Future Wireless Networks

International audienc

A Dynamic Inter-cellular Bandwidth Fair Sharing scheduler for future wireless networks

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A Dynamic Transmission Strategy Based on Network Slicing for Cloud Radio Access Networks

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