Principales contributions de la thèse et leur originalité

La principale originalité de cette thèse repose sur la mise en oeuvre du mécanisme d’ID/Locator Split pour la gestion de la mobilité dans les réseaux denses 5G avec un support de la QoS.

Les principales contributions portent sur la proposition d’un modèle de densification du réseau, la proposition d’un modèle mathématique de représentation du réseau densifié, la proposition d’un protocole de gestion de la mobilité avec un support de la QoS, la proposition de modèles analytiques d’évaluation de performance du protocole de mobilité, la proposition d’une architecture de gestion de la mobilité. Elle sont détaillées comme suit :

1. Nouveau modèle de densification du réseau. Dans un contexte de densification du réseau par le déploiement massif de SCs afin d’en accroitre sa capacité, notre pre- mière contribution a été la proposition d’un modèle horizontal (2D) de densification du réseau. Nous avons proposé le concept de zone de localisation de service (Location Service Area, LSA) dans un réseau dont le fonctionnement est basé sur le mécanisme d’ID/Locator Split. Dans cette configuration, une LSA est localement gérée par une nouvelle composante du réseau appelée point d’ancrage local (Local Anchor, LA). Ce modèle présente plusieurs avantages. Il est applicable autant dans un contexte in- door (espace résidentiel, bureaux, grandes surfaces...etc) que dans un environnement outdoor (parcs extérieurs, zones de quartiers dont la vitesse de circulation est très réduite...etc) afin d’offrir une connectivité aux usagers du réseau. La proximité du LA de la périphérie du réseau favorise un gestion locale de la mobilité au sein des ar- chitectures ID/Locator Split car le temps de résolution identificateur/localisateur est considérablement réduit. En outre, d’un point de vue économique, le raccordement

des SCs au LA réduit le coût de déploiement global du réseau densifié en évitant des liaisons directes des SCs au réseau coeur. Cette approche réduit le trafic de signalisa- tion de la mobilité qui se trouve désormais restreinte à une partie délimitée du réseau. Mieux encore, elle favorise un allègement de la charge totale de la passerelle du réseau (GW) en la répartissant sur l’ensemble des LAs. Par ailleurs, l’utilisation du méca- nisme d’ID/Locator Split dans ce modèle de densification favorise une évolutivité du réseau, car l’aggrégation de route permet de réduire la taille des tables de routage. De plus, ce mécanisme favoraise la domiciliation multiple des MNs et renforce la résilience du réseau ;

2. Modèle mathématique de représentation du réseau densifié. Notre deuxième contribution a été la proposition d’un modèle mathématique du réseau densitifié. A cet effet, nous avons représenté un LSA et l’ensemble des SCs qu’il contient par une chaîne de Markov (2D) à temps discret. Ce modèle permet de suivre le déplacement et l’activité d’un MN à travers le réseau. Le modèle intègre plusieurs paramètres tels que la taille du LSA, le taux d’arrivée et la durée des sessions du MN, le temps de résidence du MN au sein d’une SC. Ce modèle a permis d’évaluer la probabilité d’occurence d’une relève intra-LSA et celle d’une relève inter-LSA ;

3. Protocole de gestion de la mobilité avec des mécanismes de relève proac- tives. Plusieurs protocoles existent dans la littérature pour la gestion de la mobilité basée sur le mécanisme ID/Locator Split. Cependant, au meilleur de nos connaissances, aucun de ces protocoles ne tenait compte d’une mise en oeuvre dans un contexte den- sifié de réseaux 5G. Notre troisième contribution a été la proposition d’un protocole de gestion de la mobilité appelé LISP-LSA. Ce protocole se base sur le modèle de densification proposé ci-dessus et s’adapte à deux types de relèves : Les relèves intra- LSA et les relèves inter-LSA. Mieux, le protocole utilise les informations des autres couches de la pile TCP/IP afin de supporter des relèves proactives (anticipées) pour un meilleur support de la QoS. Cette décision se base sur une approche collaborative de gestion des relèves controllées par le MN et assistées par le réseau afin d’intégrer les préférences utilisateur lors des décisions de relève. De plus, la gestion locale de la mobilité permet de réduire le coût de signalisation, la latence des relèves, le taux de perte de paquets, la probabilité d’interruption des sessions et améliore considérable- ment le débit du réseau. Le protocole proposé favorise des relèves transaparentes et garantit une meilleure QoE ;

4. Modèles analytiques d’évaluation de performance. L’évaluation de performance des protocoles ID/Locator Split existant était basée sur des modèles analytiques très limités qui ne pouvaient pas s’appliquer à un réseau densifié. En nous basant sur le

modèle horizontal 2D du LSA, notre quatrième contribution a été la proposition de modèles analytiques détaillés de plusieurs métriques d’évaluation de performance telles que le coût de signalisation, le coût de livraison des paquets, la latence des relèves, la perte de paquets, le débit, la probabilité d’interruption des sessions durant une relève. Mieux, les modèles proposés tiennent compte de l’impact conjoint de plusieurs paramètres du réseau (durée des session, taux d’arrivée des paquets, taille du LSA, temps de résidence au sein des SCs) sur les métriques évaluées ;

5. Architecture de gestion de la mobilité. Notre cinquième contribution a été la proposition d’une nouvelle architecture de gestion de la mobilité dans les réseaux denses 5G. Cette architecture réutilise le concept du LSA, ainsi que le protocole LISP- LSA ci-dessus mentionnés. Dans cette architecture, le trafic de signalisation est séparé du trafic de données. La signalisation du réseau est gérée au niveau d’un réseau overlay dont le fonctionnement est basé sur le protocole LISP. Le plan de données quant à lui est composé d’un ensemble de routeurs tunnels dont les fonctionnalités ont été étendues. Les composantes essentielles de l’architecture proposée ont été implémentées dans le simulateur de réseau ns-3.26 afin de valider les résultats numériques de notre étude par des résultats de simulation. Les métriques évaluées ont montré de meilleures performances en comparaison à l’existant dans la littérature.