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Theses Year : 2022

Virtualization (SDN/NFV) in optical access networks : contributions for enhanced fixed-mobile convergence

La virtualisation (SDN/NFV) dans les réseaux d’accès optiques : contributions pour une convergence fixe-mobile améliorée

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Abstract

Optical access networks provide both mobile and residential services for the last kilometers between the subscriber and the provider. The legacy Optical Line Terminal (OLT) can now collect traffic from both antena sites and Fiber to the Home (FTTH) users. 5G and 6G new services require not only higher band width than 4G but also high availability, ultra-low latency/jitter, massive connection and low energy consumption. This brings new challenges to fiber networks and access infrastructure management for operators. The recent development of cloud-computing technologies enables new scenarios where fixed and mobile access networks converge at different levels, and work in synergy beyond the simple aggregation of mobile flows. In this work, solutions are proposed and evaluated with an experimental test bed developed during this thesis. Firstly, we reused FTTH infrastructure as protection link to meet strong availability requirements of mobile services with minimum deployment effort from operators. Secondly, we realized down to 140 μs uplink latency for time-sensitive 5G services with Multi-Access Edge Computing (MEC) and specific 5G core functions inside a disaggregated OLT. Thirdly, we proposed a cooperation interface between fixed and mobile SDN controllers and we demonstrated a 5G slicing scenario. Our contributions for future virtualized fixed and mobile optical access networks architectures shows important benefits and lead to new futurere search opportunities.
Les réseaux d'accès optiques fournissent les services mobiles et résidentiels pour les derniers kilomètres entre l’abonné et l‘opérateur. L’Optical Line Terminal (OLT)d’aujourd’hui peut collecter le trafic des sites antennaires en plus des utilisateurs du Fibre to the Home (FTTH). Les nouveaux services 5G et6G nécessitent une bande passante plus élevée que la 4G et aussi une haute disponibilité, une latence/jigue faible, une connexion massive et une faible consommation d'énergie. Cela pose de nouveaux défis aux opérateurs pour les réseaux fibres et la gestion des infrastructures d'accès. Le développement des technologies de cloud computing permet d’imaginer de nouveaux scénarios où les réseaux d'accès fixes et mobiles convergent à différents niveaux et fonctionnent au-delà de la simple agrégation des flux mobiles. Dans ce travail de thèse, des solutions sont proposées et évaluées avec un banc expérimental développé. Tout d'abord, nous avons réutilisé l'infrastructure FTTH comme lien de protection pour répondre aux fortes exigences de disponibilité des services mobiles avec un minimum d'effort de déploiement pour des opérateurs. Ensuite, nous obtenons une latence montante de 140 μs pour les services 5G, grâce au Multi-Access Edge Computing (MEC) et des fonctions spécifiques de réseau-coeur 5G et un OLT désagrégé. Finalement, nous avons proposé une interface de coopération entre les contrôleurs SDN des réseaux fixes et mobiles et démontré un scénario de slicing 5G.Nos contributions à l'architecture des futurs réseaux d'accès optiques fixes et mobiles virtualisés montrent des avantages importants et ouvrent la voie pour des sujets de recherche futurs.
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tel-03881950 , version 1 (02-12-2022)

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Cite

Minqi Wang. Virtualization (SDN/NFV) in optical access networks : contributions for enhanced fixed-mobile convergence. Networking and Internet Architecture [cs.NI]. Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique, 2022. English. ⟨NNT : 2022IMTA0319⟩. ⟨tel-03881950⟩
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