Proactive Mobility, Naming, and Caching in the Context of Future 5G Networks - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2022

Proactive Mobility, Naming, and Caching in the Context of Future 5G Networks

Mobilité proactive, nommage et mise en cache dans le contexte des futurs réseaux 5G

Résumé

أَدَّى النُّمُوّ الْهَائِل لمختلف لأجهزة الِاتِّصَال مَصْحُوبًا بالطلبات الْهَائِلَة عَلَى الْبَيَانَات، إلَى زِيَادَةِ الْحَمْلِ عَلَى الْبِنْيَة الْحَالِيَّة للإنترنت. مِمَّا يَدْفَعُ إلَى إعَادَةِ التَّفْكِيرُ فِي تَصْمِيم جَدِيد لنموذج الشبكات مِنْ أَجْلِ مَرَافِقِه الْمُتَغَيِّرات الْحَالِيَّة وَالْمُسْتَجِدَّة. لَا تَقْتَصِرُ طموحات شَبَكَات الجِيل الْخَامِس وَمَا بَعْدَهَا عَلَى دَعْم مِثْلِ هَذَا التَّغْيِيرِ، وَلَكِنَّهَا ستوفر أيضًا تبادلًا هائلاً للبيانات بموثوقية عَالِيَة. في حين لَا يَزَالُ الِاتِّصَال السَّائِد عَبر الإنترنت مُسْتَنِدًا إلَى الايبي (IP) برُوتُوكُول ، وَلَمْ يَتِمَّ تَصْمِيمِه أبدًا لتلبية مِثْل هَكَذَا متطلبات ، كَمَا أَنَّ مُعْظَمَ التصحيحات مُعَقَّدَة وَقَد تفشل بِمُرُور الْوَقْت. مِنْ جِهَةِ أُخْرَى ، تُعَدّ الشبكات المتمحورة حَوْل الْمَعْلُومَات \LR{(ICN)}نموذجًا جديدًا مرشحًا ، حَيْث يَهْدِفُ إِلَى مُعَالَجَة الْمَشَاكِل الْمُخْتَلِفَة المتأصلة فِي نَمُوذَج الْحَالِيّ الَّذِي يَرْكُز عَلَى الْمُضِيفِ. يَعْمَل ICN عَلَى تَحْسِينِ أَدَاء الشَّبَكَة مِنْ خِلَالِ تَوْفِير التخزين الْمُؤَقَّتِ فِي كُلِّ عُقْدَةٍ عَلَى مُسْتَوَى طَبَقَة الشَّبَكَة. عَلَى الرَّغْمِ مِنْ الجُهُود المبذولة الَّتِي تعْمَلُ عَلَى دَمْج ICN مَع شَبَكَة الجِيل الْخَامِس ، إلَّا أَن مُعْظَمُهَا امَّا يُنْتَهَك الْبِنْيَة الْأَصْلِيَّة لـ ICN أَوْ قَدْ لَا يَأْخُذُ فِي عَيْنِ الِاعْتِبَار هَنْدَسَةٌ الجِيل الْخَامِس كَالْفَصْلِ بَيْنَ الْجَوْهَرِ و حافَة. فِي هَذِهِ الأُطْرُوحَة ، ندرس إمكانيات اسْتِخْدَام ICN كأداة الِاتِّصَال لشبكة الجِيل الْخَامِس. مِنْ خِلَالِ نَتَائِج بحثية مكثفة فِي مَجَالِ شَبَكَة ICN الْقَائِمَةُ عَلَى الجِيل الْخَامِس ، نُقَدِّم مُرَاجَعَة مُفَصَّلَة ومنهجية لِقَابِلِيَّة هاذا الدَّمج. تقترح هذه الرسالة سلسلة من التحسينات لجوانب ICN المختلفة (مثل التسمية والتنقل والتخزين المؤقت داخل الشبكة) لتوفير شبكات ICN قائمة على الجيل الخامس تتسم بالسلاسة والفعالية. تثبت التحليلات النوعية والتجارب المركزة كفاءة مخططاتنا التي تتفوق في الأداء على الحلول الحالية وتُظهر أداءً أفضل للنظام مع تخفيض في التكاليف.
The explosive growth of today’s connecting devices, and massive traffic demands, increased the load on current Internet infrastructure, and promotes rethinking in a novel design of networks paradigm. The 5G and beyond networks ambitions are not restricted to support such momentum, but also it will provide massive data exchange with high reliability. Nevertheless, IP-based communication is still the predominant Internet communication method, it has never been designed to address such new requirements, and most patches are complex and may fail over time. Information-Centric Networking (ICN), on the other hand, is a new candidate paradigm, which aims at addressing different inherent problems in the current host-centric model. ICN improves network performance by providing ubiquitous caching capabilities at the network layer. Although numerous efforts have been made to integrate ICN with the 5G network, most of them are either violate the ICN native design or do not consider the nature of the 5G architecture as Core/Edge separation. In this thesis, we study and investigate the possibilities to use ICN as a communication enabler for the 5G network. Inspired by the extensive research results in the 5G-based ICN network area, we provide a detailed and systematic review of this merger. This dissertation proposes a series of enhancements for different ICN aspects (i.e., naming, mobility, and In-network caching) to provide seamless and efficient 5G-based ICN networks. Qualitative analyses and extensive experiments prove the efficiency of our schemes that outperform the existing solutions and exhibit better system performance with less overhead.
La croissance explosive des dispositifs de connexion d'aujourd'hui et les demandes de trafic massives ont augmenté la charge sur l'infrastructure Internet actuelle et incitent à repenser une nouvelle conception du paradigme des réseaux. Les ambitions des réseaux 5G et au-delà ne se limitent pas à soutenir un tel élan, mais elles fourniront également un échange de données massif avec une grande fiabilité. Néanmoins, la communication basée sur IP reste la méthode de communication Internet prédominante, elle n'a jamais été conçue pour répondre à ces nouvelles exigences, et la plupart des correctifs sont complexes et peuvent échouer avec le temps. Information-Centric Networking (ICN), d'autre part, est un nouveau paradigme candidat, qui vise à résoudre différents problèmes inhérents au modèle actuel centré sur l'hôte. ICN améliore les performances du réseau en fournissant des capacités de mise en cache omniprésentes au niveau de la couche réseau. Bien que de nombreux efforts aient été faits pour intégrer ICN au réseau 5G, la plupart d'entre eux violent la conception native ICN ou ne considèrent pas la nature de l'architecture 5G comme une séparation Core/Edge. Dans cette thèse, nous étudions et étudions les possibilités d'utiliser ICN comme catalyseur de communication pour le réseau 5G. Inspirés par les résultats de recherche approfondis dans le domaine du réseau ICN basé sur la 5G, nous fournissons un examen détaillé et systématique de cette fusion. Cette thèse propose une série d'améliorations sous différents aspects ICN (nommage, la mobilité et la mise en cache dans le réseau) afin de fournir des réseaux ICN transparents et efficaces basés sur la 5G. Des analyses qualitatives et des expériences approfondies prouvent l'efficacité de nos systèmes qui surpassent les solutions existantes et présentent de meilleures performances système avec moins de frais généraux.
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Origine Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

tel-04125536 , version 1 (19-06-2023)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04125536 , version 1

Citer

Oussama Serhane. Proactive Mobility, Naming, and Caching in the Context of Future 5G Networks. Other [cs.OH]. Université Mustapha Stambouli Mascara, 2022. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-04125536⟩
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