Les outils mathématiques pour répondre aux défis de la 5G

L’arrivée de la 5G marque un tournant dans l’évolution des normes de télécommunications mobiles. Pour répondre à l’augmentation constante du trafic des données, aux exigences et aux contraintes des futurs usages, les équipes de Télécom SudParis et de Davidson consulting se sont associées au sein du laboratoire commun AIDY-F2N. Leur objectif : apporter des solutions mathématiques et algorithmiques pour optimiser l’architecture réseau de la 5G.

Avant l’arrivée de la tempête 5G, dont le déploiement est prévu pour 2020 en Europe, de nombreux verrous scientifiques restent à lever. « La 5G concernera les réseaux métiers et certains secteurs industriels qui ont des besoins et des contraintes spécifiques de temps réel, de sécurité, et de mobilité. Pour faire cohabiter ces usages extrêmement diversifiés, la 5G doit être capable de s’adapter » présente Badii Jouaber, chercheur en télécommunications à Télécom SudParis. Pour répondre à ce défi, il pilote un nouveau laboratoire commun entre Télécom SudParis et Davidson Consulting lancé début 2020. L’objectif principal de la collaboration est d’utiliser les technologies d’intelligence artificielle et de modélisation mathématique pour répondre aux exigences des nouveaux cas d’usage de la 5G.

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Configurer des réseaux sur mesure

Pour pouvoir supporter à la fois des niveaux de service adaptés aux usages des entreprises et ceux du grand public, la 5G repose sur le concept de network slicing. Le réseau est ainsi découpé en plusieurs tranches virtuelles — slices en anglais — exploitées depuis une infrastructure partagée commune. Chacune de ces tranches est configurable, en vue de délivrer un niveau de performance adapté en termes de fiabilité, de latence, de capacité de bande passante ou de couverture. Les réseaux 5G devront ainsi être adaptables, dynamiques et programmables de bout en bout au moyen de structures virtuelles.

« Le fonctionnement de la 5G, par tranche, permettra de satisfaire ces besoins en simultané et en parallèle. Chaque tranche de réseau correspondra ainsi à un usage, sans empiéter sur les autres. Mais cette coexistence est très difficile à gérer. Nous cherchons donc à améliorer la configuration dynamique de ces nouveaux réseaux pour gérer les ressources de manière optimale. Pour se faire, nous développons actuellement des outils d’analyse mathématiques et algorithmiques. Nos modèles, reposant entre autres sur des techniques de machine learning, nous permettront de savoir comment gérer et reconfigurer en permanence ces réseaux » poursuit Badii Jouaber. Des réseaux qui pourront donc être selon la demande mis en place, supprimés, agrandis, ou réduits.

Une priorité pour Davidson consulting

Anticiper les problématiques liées à la 5G est l’une des priorités de Davidson consulting. Présente dans les grandes villes de France et à l’étranger, l’entreprise de 3 000 salariés, cofondée en 2005 par Bertrand Bailly, ancien élève de Télécom SudParis, est un acteur majeur des télécoms et des systèmes d’information. « Nous menons depuis 15 ans des missions d’expertise chez les opérateurs et les constructeurs. Avec l’arrivée de la 5G, de nouvelles problématiques émergent. Pour nous, il est essentiel d’apporter notre contribution sur ces thématiques en mettant notre expertise à profit. C’est aussi l’occasion d’accompagner nos clients et de les aider à surmonter ces défis » affirme David Olivier, directeur de la recherche et du développement chez Davidson. Pour lui, il est ainsi nécessaire de prendre en compte, dès les premières étapes de recherche, certaines contraintes industrielles afin que leurs travaux soient opérationnels rapidement.

« L’un de nos objectifs est également de parvenir à une certaine frugalité énergétique. Avec la hausse du nombre d’objets connectés, il nous parait indispensable, en développant ces nouveaux modèles de réseaux mobiles flexibles, ultradynamiques et paramétrables, d’arriver à minimiser et diminuer leur impact en optimisant la consommation d’énergie » poursuit David Olivier.

Faire sortir les technologies des laboratoires pour les réseaux du futur

La création du laboratoire commun AIDY-FN2 est l’aboutissement d’une collaboration de plusieurs années entre Télécom SudParis et Davidson consulting, débutée en 2016 avec le soutien d’une thèse encadrée par Badii Jouaber. « En amorçant ainsi une nouvelle activité de recherche jointe, il s’agit pour nous de renforcer nos axes de recherche communs autour des réseaux du futur, et les synergies entre la recherche académique et l’industrie. Nos deux mondes sont loin de s’opposer ! » s’enthousiasme David Olivier.

Dans le cadre de ce partenariat, les équipes Davidson et Télécom SudParis vont ainsi coordonner et mutualiser leurs compétences et leurs efforts de recherche. L’entreprise a également mis à disposition des experts en modélisation IA et Télécommunications pour co-encadrer, avec Badii Jouaber, l’équipe scientifique du laboratoire commun qui se constituera dans les prochains mois. Ces travaux contribueront à donner, d’ici quelques années, toutes ses fonctionnalités à la 5G.