Interference and Resource Management in Wireless Urban Networks
Institution:
Sorbonne universitéDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
Data traffic has been witnessing an incessant growth especially in urban wireless networks. Thus, operators need to provide high quality services with good coverage and low costs. Two interesting solutions can be considered to overcome this issue: the deployment of Multi-Radio Multi-Channel Wireless Mesh Networks or Smallcell deployment. New resource allocation and interference management schemes adapted for networks are proposed in this thesis. For MR-MC WMNs, we propose a new interference-aware game-theoretic algorithm called IGCA to manage the limited number of channels in order to alleviate the "a priori" interference between mesh routers by using a potential game. In the second part of this research work, we focus on resource allocation and power control problems in dense smallcell networks. Our ultimate goals are to alleviate the interference in downlink communications and make an efficient spectrum reuse when the urban mobile network is quite congested. The key idea is to find a trade-off between minimizing the transmit power of cells and maximizing the resource allocation with respect to an SINR threshold. To do so, we first propose a resource and power allocation algorithm called TCRPA that considers only smallcell users' demands. We formulate the optimization problem as a MILP and solve it using a cluster-based approach. Second, we extend this work to consider macro-users demands aside with the small-users ones in the defined optimization problem. We propose, TORPA, a new semi-centralized scheme, to solve the expanded MILP. Our simulation results show that our proposals succeed to meet our expectations.
Abstract FR:
Le trafic de données a connu une croissance incessante, en particulier dans les réseaux urbains sans fil. Les opérateurs doivent donc fournir des services de haute qualité tout en ayant des coûts bas. Deux solutions intéressantes peuvent être envisagées : le déploiement de réseaux maillés sans fil ou le déploiement de petites cellules. De nouveaux schémas d'attribution de ressources et de gestion des interférences sont proposés dans cette thèse. Pour les réseaux Mesh, nous proposons un nouvel algorithme basé sur la théorie du jeu, appelé IGCA, permettant de gérer les canaux afin de réduire l'interférence entre les routeurs maillés en utilisant un jeu potentiel. Dans une deuxième partie, nous nous concentrons sur les problèmes d’allocation des ressources et de contrôle de la puissance dans les réseaux denses de petites cellules. Nos objectifs sont de réduire les interférences dans les communications en liaison descendante et de profiter efficacement du spectre lorsque le réseau est saturé. L'idée principale est de trouver un compromis entre la réduction de la puissance des cellules et la maximisation de l'affectation des ressources par rapport à un seuil de SINR. Ainsi, nous proposons d’abord un algorithme d’allocation de ressources et de puissance appelé TCRPA, qui prend en compte les demandes des utilisateurs de petites cellules. Nous formulons le problème d'optimisation dans MILP et le résolvons en utilisant une approche par cluster. Deuxièmement, nous considérerons les utilisateurs de la macro et ceux des petites cellules. Nous proposons TORPA, un système semi-centralisé visant à résoudre le problème étendu. Nos résultats de simulation répondent à nos attentes.