Le 13 juillet 2022, Youssous Drif a soutenu sa thèse à l’école toulousaine ENSEEIHT (Ecole Nationale Supérieure d’Electrotechnique, d’Electronique, d’Informatique, d’Hydraulique et des Télécommunications). L’INP (Institut National Polytechnique) a supervisé le travail de Youssouf, au même titre que l’IRIT (Institut de Recherche en Informatique de Toulouse), le laboratoire LAAS-CNRS (Laboratoire d’Analyse et d’Architectue des Systèmes) et l’école doctorale EDMITT (Ecole Doctorale Mathématiques, Informatique et Télécommunications de Toulouse). En parallèle à sa thèse, Youssouf était partie intégrante de l’équipe du projet SUPER-G à l’IRT Saint Exupéry.

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A PROPOS

« « Network Slicing » dans les réseaux 5G – Intégration d’un lien satellite avec continuité de service »

Abstract

L’avènement des mega-constellations satellites à basse orbite et les récentes avancées sur les satellites Very High Throughput Satellite (VHTS) permettent de réduire les coûts des connexions satellites et offrent une plus grande compétitivité. Avec des connectivités atteignants le Gbit/s et des temps de latence inférieurs à une quarantaine de millisecondes par terminal, les réseaux satellites atteignent des performances inédites. Ils sont majoritairement destinés à fournir une connectivité aux utilisateurs finaux mais peuvent être intégrés avec les réseaux existants. L’un des cas d’usage prometteur des réseaux satellites est leur intégration au sein des réseaux 5G.

Les réseaux mobiles de 5ème génération sont en cours de déploiement et offrent une multitude de services hétérogènes. Ils sont l’évolution des réseaux 4G et intègrent dans leur définition le concept innovant de network slicing qui permet le déploiement de connectivités réseaux personnalisées bout-en-bout pour un service spécifique. Chacune de ces connectivités doit être instanciée au dessus d’une seule et même infrastructure réseau physique, ce qui permet la mutualisation des ressources et une meilleure optimisation de leur utilisation. Néanmoins, l’utilisation du network slicing introduit un certain nombre d’enjeux et de défis qu’il faut relever. L’un de ces défis est l’intégration des réseaux de transport qui font le lien entre l’accès radio et le cœur de réseau 5G tout en respectant les exigences de services.

L’objectif de cette thèse est de montrer qu’en s’appuyant sur les technologies Software Defined Network (SDN) et Network Function Virtualization (NFV) ainsi que du network slicing, il est possible d’unifier les réseaux satellites et 5G afin d’accélérer le déploiement des réseaux 5G et d’augmenter leurs capacités.

Dans ce contexte, nous proposons une architecture satellite novatrice qui supporte le network slicing et qui intègre des composants dans le plan de contrôle et dans le plan de données pour assurer une continuité de service de bout-en-bout. Cette contribution a été validée sur une plateforme d’expérimentation ouverte et extensible sur laquelle différents scénarios de déploiement de slices 5G sur des liens satellites ont été testés.

Scientific publications

CONFERENCE PUBLICATION

• Slice Aware Non Terrestrial Networks : Youssouf Drif, Emmanuel Lavinal, Emmanuel Chaput, Pascal Berthou, Boris Tiomela Jou, Olivier Grémillet, Fabrice Arnal – IEEE Local Computer Network (2021)

JOURNAL PUBLICATION

• An Extensible Network Slicing Framework for Satellite Integration into 5G : Youssouf Drif, Emmanuel Lavinal, Emmanuel Chaput, Pascal Berthou, Boris Tiomela Jou, Olivier Grémillet, Fabrice Arnal – International Journal of Satellite Communications and Networking (IJSCN)

DEMONSTRATIONS

• End-To-End Network Slicing Testbed with the COMETS Platform : Youssouf Drif, Emmanuel Lavinal, Emmanuel Chaput, Pascal Berthou, Boris Tiomela Jou, Olivier Grémillet, Fabrice Arnal – IEEE Local Computer Network (2021)
• Demonstration of Orchestration of 5G Core Network Functions with a Satellite Emulator : Youssouf Drif, Emmanuel Lavinal, Emmanuel Chaput, Pascal Berthou, Boris Tiomela Jou, Olivier Grémillet, Fabrice Arnal – IEEE Local Computer Network (2021)

ABOUT SUPER-G PROJECT

L’IRT Saint Exupéry a mis en place le projet Super-G qui travaille sur l’intégration des satellites dans la 5G avec 4 partenaires industriels : Airbus Defence and Space, QoS Design, Thales Alenia Space et Viveris. Le projet a été lancé en février 2019 et qui vient tout juste d’être prolongé. Le projet a étudié l’architecture et les solutions associées pour supporter le backhaul satellite dans un contexte conforme à la 5G. Cela a conduit au développement d’une plateforme dédiée à la virtualisation des fonctions réseau Satcom. Cette plateforme nous permet d’expérimenter l’orchestration des fonctions réseau sur différents frameworks cloud et également une gestion de réseau SDN permettant une supervision adaptative. Cette plateforme a également été étendue pour se concentrer sur des sujets de recherche spécifiques comme le backhaul satellite NTN 5G intégré, le passage à l’échelle automatique des ressources dans les chaînes de services, les techniques d’accélération de paquets. A la fin du projet, nous voulons fournir aux membres du projet et aux autres partenaires intéressés une vue d’ensemble des réalisations du projet avec un accent particulier sur la démonstration autour de la plate-forme développée par le projet.

JURY

Emmanuel CHAPUT	Directeur de Thèse	INP, Toulouse
Emmanuel LAVINAL	Co-Directeur de Thèse	Université Paul Sabatier, Toulouse
Pascal BERTHOU	Examinateur & Co-Directeur	Université Paul Sabatier, Toulouse
Toufik AHMED	Rapporteur	INP – ENSEIRB – MATMECA, Bordeaux
Guillaume URVOY-KELLER	Rapporteur	Universités Côte d’Azur
Anne FLADENMULLER	Examinateur	Université Sorbonne, Paris
Géraldine TEXIER	Examinateur	Universités IMT Atlantique
Olivier GREMILLET	Invité	IRT Saint Exupéry, Toulouse
Fabrice ARNAL	Invité	Thales Alenia Space, Toulouse
Duc PHAM-MINH	Invité	Airbus Defence and Space, Toulouse