La soutenance de thèse est prévue à 14h le 28 juin à l’amphithéâtre Ada (CERI).
Titre : Allocation de ressources et tarification dans le découpage de réseau 5G
Résumé : Le découpage de réseau est l’une des technologies potentielles pour soutenir un degré plus élevé d’hétérogénéité et de flexibilité requis par les services de prochaine génération dans les réseaux 5G. Dans les environnements 5G, un découpage de réseau est une forme spécifique de virtualisation qui permet à plusieurs réseaux logiques (par exemple, les opérateurs de réseau virtuel mobile (MVNO)) de fonctionner sur une infrastructure physique partagée. Dans la technologie mobile 5G émergente, la conception du réseau intègre également des centres de données pour prendre en charge le transfert de calcul et la virtualisation des fonctions réseau. Ainsi, une tranche comprendra souvent différents types de ressources (par exemple, ressources radio, CPU, mémoire, bande passante). Cela implique qu’un ensemble hétérogène de ressources est partagé entre les locataires de tranches ou MVNO, et qu’une partie d’entre elles est allouée à chaque tranche pour soutenir un service dédié à leurs clients. Le défi central dans ce contexte est de déterminer à la fois le prix des ressources hétérogènes disponibles et leur répartition entre différentes tranches. Cette thèse présente différents modèles novateurs d’allocation de ressources et de tarification pour le découpage de réseau 5G.
Tout d’abord, nous concevons un mécanisme de partage flexible basé sur un système d’enchères qui est prouvé exempt de surréservation, même si les offres des joueurs sont inconscientes des contraintes de ressources infrastructurelles. Le schéma proposé peut atteindre des chiffres de justice et d’efficacité souhaitables pour servir les locataires de tranches et les utilisateurs mobiles associés. Cet objectif est atteint en concevant deux jeux couplés entrelacés par le même équilibre de Nash. Le premier est un jeu virtuel qui génère le vecteur de prix des ressources, pour lequel un équilibre généralisé de Nash unique existe. Le fournisseur d’infrastructure (InP) peut utiliser le vecteur de prix pour piloter le deuxième jeu, un mécanisme de Kelly multidimensionnel basé sur les prix ainsi déterminés, où les clients acquièrent une tranche de ressources à un prix. Enfin, nous décrivons comment atteindre l’équilibre de Nash du jeu en utilisant une procédure en ligne basée sur un algorithme distribué primal-dual.
Dans le deuxième travail, nous proposons un schéma flexible d’allocation de ressources et de tarification pour le découpage basé sur une combinaison du modèle de marché de Fisher et du mécanisme de place de marché. En fixant correctement les prix des ressources réseau, l’allocation souhaitée peut être obtenue comme une solution d’équilibre du marché qui maximise non seulement l’utilisation des ressources réseau mais attribue également aux locataires de tranches leur ensemble préféré. Pour rendre le schéma pratiquement viable et permettre aux locataires d’atteindre l’équilibre du marché de manière décentralisée, nous concevons des règles de répartition des budgets via des mécanismes de place de marché qui donnent aux locataires un contrôle direct pour gérer leurs préférences en matière de ressources sous contraintes budgétaires. Nous évaluons théoriquement l’efficacité et la justice des allocations résultantes en les comparant à différentes allocations de référence.
Dans notre troisième tentative, nous étudions l’aspect commercial du découpage de réseau avec un marché de communication où les locataires de tranches sont en concurrence bilatérale les uns avec les autres. Une compétition concerne la qualité de service pour attirer l’utilisateur final vers leurs services, et la seconde est d’accéder aux ressources réseau limitées pour la fourniture de services. Nous modélisons l’interaction concurrentielle entre les fournisseurs de services (leaders) et les utilisateurs finaux (suiveurs) avec le jeu de Stackelberg, où les utilisateurs finaux décident de choisir leurs abonnés par le biais d’un processus d’imitation entraînant une concurrence entre les SP en tant que jeu de recherche de loyer de Tullock multi-ressources. Pour déterminer la tarification et l’allocation des ressources, nous concevons deux mécanismes de marché innovants. Premièrement, nous supposons que les fournisseurs de services (SP) sont pré-attribués avec des parts d’infrastructure fixes (budgets) et s’appuient sur un mécanisme de place de marché pour allouer la ressource. Sous ce mécanisme, les SP peuvent redistribuer leurs budgets sous forme d’offres et personnaliser leurs allocations pour maximiser leurs profits. Nous étudions le comportement stratégique des SP avec un jeu non coopératif, qui admet un équilibre de Nash unique lorsqu’il s’agit d’une seule ressource. Deuxièmement, lorsque les SP n’ont aucune limite sur leur budget, nous formulons le problème comme un jeu de contraintes couplées et montrons que les prix du marché peuvent être obtenus comme les duaux des contraintes de couplage. Enfin, nous proposons différents algorithmes d’apprentissage pour calculer des solutions au mécanisme de marché proposé.