Nouveaux verrous technologiques dans la recherche

Nouveaux verrous technologiques dans la recherche
industrielle en télécommunications
Annonce
Cette journée thématique organisée par le GdR ISIS est consacrée aux nouveaux
défis scientifiques rencontrés par les industriels des télécommunications. L'idée est
d'offrir aux experts industriels la possibilité de faire part aux universitaires des
problèmes et des verrous technologiques majeurs auxquels ils sont confrontés dans
leurs domaines d'expertise, afin de stimuler un dialogue et/ou des collaborations
futures entre les deux communautés.
Parmi ces domaines, citons les communications mobiles de quatrième génération,
les nouvelles antennes, les communications coopératives, la radio cognitive et
opportuniste, les réseaux de capteurs, les réseaux électriques intelligents (dits
"smart grids"), les nouveaux standards, etc.
Pour obtenir un programme préliminaire de la journée ou pour proposer un exposé,
prière de contacter Walid Hachem (Télécom ParisTech) ou Mérouane Debbah
(Supélec).
Programme
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9h15 - 9h30 - Accueil.
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9h30 - 10h10 - Christophe Le Martret (THALES Communications), Radio cognitive
et réseaux ad hoc.
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10h10 - 10h50 - Markus Mück (ETSI), Industrial Challenges for Next Generation
Mobile Communications.
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10h50 - 11h30 - Laurent Roullet (Alcatel-Lucent), Small cells cellular networks
trends and challenges.
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11h30 - 12h10 - Pascal Chevalier (CNAM / THALES Communications), Nouveaux
challenges technico-scientifiques pour les transmissions militaires HVUHF, la
surveillance maritime, le contrôle du spectre et la guerre électronique.
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12h10 - 13h30 - Déjeuner.
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13h30 - 14h05 - Thierry Lestable (SAGEMCOM), Towards Next Generation
Broadband evolved Femtocell Networks.
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14h05 - 14h40 - Eric Hardouin (Orange Labs), LTE-Advanced : the mobile radio
technologies framework for the next 20 years.
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14h40 - 15h15 - Renaud Doré (Technicolor), Radio Ressource Management pour
le Wifi domestique à 5GHz.
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15h15 - 15h30 Pause.
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15h30 - 16h05 - Serdar Sezginer (SEQUANS), Recent advances in implementation
of next generation wireless technologies.
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16h05 - 16h40 - Frédéric Silvi (EDF R& D), Systèmes ouverts et Smart Grids :
intéropérabilité, plasticité, pérennité.
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16h40 - 17h15 - André Doll (Radio Frequency Systems), Les nouvelles antennes
des réseaux radio-cellulaires.
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17h15 - 17h50 - Christophe Poirier (EDF R& D), Surveillance de sites isolés sans
énergie et sans GSM.
Résumés des contributions
Radio cognitive et réseaux ad hoc
Christophe LE MARTRET (THALES Communications)
La présentation traite de l'application du concept de radio cognitive (RC) aux
réseaux ad hoc. Elle passe en revue un certain nombre de challenges rencontrés
pour la mise en oeuvre des nouvelles solutions issues des travaux sur la RC lorque
l'on considère une approche holistique associée a des contraintes d'implémentation
des protocoles, de déploiement du réseau et des critères réalistes de performances.
Industrial Challenges for Next Generation Mobile Communications
Markus MÜCK (ETSI)
While regulators have defined the IMT-Advanced framework for 4G systems, which
is expected to include in particular 3GPP LTE Advanced for cellular systems and
WiMAX Next Generation IEEE 802.16m for Metropolitan Area Networks, a new
framework is currently in the phase of being set-up on a world-wide coordinated
level. The time-frame for this post-IMT-Advanced framework is as follows : First
study results will be presented at the World Radio Conference (WRC) 2012 and a
corresponding Agenda Item will be requested ; at the nextWRC in 2016,
corresponding new frequency bands are expected to be allocated on a global level.
In order to motivate such a new framework and thus a new technology step,
solutions for a performance increase over existing 4G systems need to be identified
that are in the order of magnitude of a factor 10x.
Those requirements are obviously a complex challenge for both industrial and
academic research, with the final outcome being entirely open. Expected directions
include the following : i) Massive cooperation between existing systems,
exploitation of multi-link connections with load-balancing over a massively
heterogeneous framework ; ii) A combination of interference management with
small cell sizes in order to enable an efficient exploitation of spatial diversity
building on MIMO techniques ; iii) efficient provision and exploitation of context
information in a Cognitive Radio framework for a maximum exploitation of the
heterogeneous framework - typically building on sensor networks, distributed
sensing, etc. ; iv) integration of wireless communications with smart grid
approaches into a common framework for optimum exploitation of all available data
transportation means ; v) Opportunistic usage of frequency bands - including TV
White Spaces, but also other bands. All of those directions obviously require an
approach that is jointly defined by key industrial players world-wide. A
standardization body like ETSI is expected to play a key role in serving this
purpose.
Small cells cellular networks trends and challenges
Laurent ROULLET (Alcatel-Lucent)
The presentation shall address following topics:
1. Deep economical and societal trends induce simultaneously in cellular
networks, an exponential traffic increase and a need for dramatic energy
efficiency.
2. Classical macro cells are having difficulties addressing those requirements
and it appears that only huge network densification, aka Small Cells, can
face them. Different approaches are currently emerging:
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A distributed approach based on femto-cells connected to low bandwidth
backhauling such as xDSL;
A centralized approach based on cloud-RAN connected to Remote Radio
Heads via optical fibers.
3. These two extreme architectures have their own technical challenges and
benefits but share some common requirements sets like Interference, Fast
Hand over and Energy saving optimizations.
4. All these requirements are expected to be massively supported by SON (Self
Organized Network) techniques.
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The presentation will illustrate with concrete examples those challenges, both from
the problem statement perspective and the possible technical solutions.
Nouveaux challenges technico-scientifiques pour les transmissions
militaires HVUHF, la surveillance maritime, le contrôle du spectre et la
guerre électronique.
Pascal CHEVALIER (CNAM / THALES Communications)
L'exposé vise à faire un tour d'horizon sur quelques uns des nouveaux challenges
techniques et scientifiques posés par l'évolution des transmissions militaires
HVUHF, de la surveillance maritime à base de satellites défilants, du contrôle du
spectre et de la guerre électronique. Parmi les thèmes abordés on peut citer la
montée en débit, l'augmentation de portée et la robustification vis-à-vis des
interférences des transmissions pour des canaux à trajets multiples. Les challenges
technico-scientifiques associés concernent en particulier le développement de
formes d'onde flexibles compatibles d'une radio potentiellement cognitive, le choix
et l'exploitation optimale de diversités aussi bien en émission qu'en réception pour
lutter contre les trajets multiples de propagation, l'optimisation de la gestion des
ressources spectrales, le développement de modems SIMO et/ou MIMO robustes
aux interférences.... En ce qui concerne la surveillance maritime, l'une des
problématiques principales concerne la séparation, à partir d'observations satellites,
des signaux AIS émis par la plupart des bâteaux en mer pour leur identification. Les
challenges technico-scientifiques associés concernent la séparation de mélanges
instantanés et potentiellement sous-déterminés de sources GMSK ayant des offsets
de fréquence potentiellement différents. Enfin parmi les problématiques
opérationnelles importantes relatives au contrôle du spectre où à la guerre
électronique, on peut citer la localisation en milieu urbain ou à partir de porteurs de
type drônes ou avions. Les challenges technico-scientifiques associés concernent en
particulier la goniométrie en zone urbaine ou dans des environnements
potentiellement denses en nombre d'émetteurs et/ou en trajets multiples à partir
de réseaux d'antennes optimisés à faible nombre d'antennes.
Towards Next Generation Broadband evolved Femtocell Networks
Thierry LESTABLE (SAGEMCOM)
Femtocell technologies accelerate the cost effective provision of ubiquitous
broadband services by convergence between fixed and wireless broadband.The list
of promising new developments includes cooperative networks of femtocells and
extending the classical concept of indoor femtocells to the outdoors, e.g. as fixed
relays in macrocells for enhancing coverage and cell-edge capacity or as mobile
femtocells in public transports. Self-organising techniques for high capacity and
optimum use of transmit power whilst minimising OPEX and simplifying complexity
for remote network management are vitally important to cope with expected
multiple million femtocells networks.
In view of current standardization activities (mostly in 3GPP), changing regulatory
landscape and impetus from industrial bodies such as Femto Forum, this talk
focuses on presenting and debating advanced femtocell technologies that have the
potential to be considered in future standards such as LTE-A to make the radio
access solutions highly efficient with major leapfrog in spectral-efficiency per unit
area, while minimizing the transmit power. Specifically, but not exclusively, the
speech proposes to highlight some status and achievements from the FP7 ICT
BeFEMTO project w.r.t the following issues :
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Optimisation of Radio Access
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New generation of baseband and radio frequency techniques
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Smart interference management
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Self-configuration and self-optimisation techniques
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Network management and architecture
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Field Trials / Test-beds / Regulatory issues
LTE-Advanced : the mobile radio technologies framework for the next 20
years
Eric HARDOUIN (Orange Labs)
3GPP LTE, whose deployment is currently being started around the world, is
expected to have the same lifetime as GSM, i.e., at least 20 years. Therefore, the
new technologies currently at a research level will need to be integrated in LTE in
order to get practically implemented. LTE-Advanced (LTE-A) is the evolution of LTE
that aims at meeting the requirements defined by ITU-R (Radiocommuniation
sector of the International Telecommunications Union) for IMT-Advanced. The IMTAdvanced requirements impose essentially two types of modifications to LTE : the
support of larger bandwidths (up to 100 MHz), and higher cell-average and celledge spectral efficiencies. The initial version of LTE-A is being specified in Release
10 of 3GPP, which should correspond to first networks deployments around 2014.
The presentation will provide an overview of the new features introduced in LTEAdvanced, together with the expected performance improvements over LTE. In
addition, an outlook to the practical problems faced or foreseen by the mobile
network operators will be given, as well as the solutions currently investigated in
the industry.
Radio Ressource Management pour le Wifi domestique à 5GHz
Renaud DORE (Technicolor)
Avec un retard assez considérable par rapport aux prévisions du début du Wifi,
essentiellement pour des raisons de coût versus bénéfice en comparaison du Wifi à
2.4GHz, l'utilisation de la bande 5GHz commence timidement à émerger dans les
produits. L'avènement des technologiesMIMO 802.11n permet en effet auWifi 5GHz
de se présenter enfin comme un vecteur crédible pour les applications vidéo, avec
plusieurs variantes. Mais cette très large bande à 5GHz de 19 canaux n'intéresse
pas seulement les opérateurs pour leur produit de passerelle d'accès (box), et voit
arriver en même temps de nombreux prétendants, en particulier les produits qui
supporteront le Wifi Direct. Le thème du Radio Ressource Management prend alors
un nouveau sens dans un contexte qui promet d'être très hétérogène et
dynamique, et pourtant d'une grande importance pour les opérateurs et leur
fournisseur de produit.
Recent advances in implementation of next generation wireless
technologies
Serdar SEZGINER (SEQUANS)
In this talk, we will first discuss about some generalities related to the emerging
specifications defined by the standard bodies and their capabilities. Particular
attention will be given to WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access)
specification which has already been started to be deployed. Then, we will focus on
multiple-input multiple-output (MIMO) techniques some of which have already been
incorporated in the recently developed wireless communications system
specifications including WiMAX and LTE (Long Term Evolution). We will review these
MIMO techniques and other possible alternatives proposed to be included in the
standards. Moreover, the practical aspects and implementation challenges will be
discussed in order to highlight the gap between theory and real life.
Systèmes ouverts et Smart Grids : intéropérabilité, plasticité, pérennité
Frédéric SILVI (EDF R&D)
Les déploiements pilotes de "smart grids" actuellement en cours à l'échelle
internationale font la part belle aux protocoles et solutions de communication issus
du domaine des systèmes ouverts : mis en perspective, ces projets s'inscrivent
dans le cadre de l'émergence de l'Internet des Objets, dont ils constituent un
premier cas d'usage significatif. Il s'agit pour ces projets de disposer d'une
dynamique comparable à celle qu'a connu l'Internet lors de ces deux dernière
décennies, en valorisant directement ou indirectement les solutions et processus
qui ont contribué à son succès. Issues des recherches ayant trait aux réseaux de
capteurs-actionneurs (ubiquitous sensor networks), nous voyons donc apparaître
des solutions de communications amont/aval du compteur électrique s'appuyant sur
le tryptique suivant : Smart Energy Profile 2.0 (SE 2.0 RESTful API), pile de
communication IPv6 (adaptation 6LoWPAN, routage RPL), ensemble supporté par
des couches de communication MAC/PHY les plus diverses possibles (IEEE 802.15.4
et CPL-G3 notamment). Si cette construction technologique peut apparaître comme
classique, son avènement a nécessité de surmonter un certain nombre d'obstacles,
résultant notamment des caractéristiques de ce type de réseau (basse
consommation, bas débit). L'émergence de cette famille de solutions a permis de
lever certains verrous : pour autant, leur mise en oeuvre naissante ne doit pas
masquer les obstacles - nouveaux ou persistants - qu'il s'agit encore d'affronter,
afin de satisfaire notamment les pré-requis de pérennité et d'interopérabilité des
infrastructures déployées.
Les nouvelles antennes des réseaux radio-cellulaires
André DOLL (Radio Frequency Systems)
Tous les opérateurs de réseaux radio-cellulaires se préparent déjà à l'arrivée de la
4G. Celle-ci pourra être introduite grâce à l'octroi de nouvelles bandes de
fréquences (800 MHz, 2600 MHz) mais impliquera nécessairement une architecture
de réseau différente. En conséquence des antennes spécifiques devront être
déployées. Or il n'est plus concevable surtout en site très urbanisé d'augmenter le
nombre d'antennes, et pourtant il faudra bien émettre et recevoir ces nouveaux
signaux. Les industriels sont placés face au défi de faire "plus d'antennes dans
moins d'antennes". Plusieurs approches sont considérées concurremment : les
antennes dites multi-bandes qui sous un même radome fonctionnent dans les
différentes bandes allouées aux opérateurs, mais également des antennes plus
intelligentes (MIMO, SNAP, LightRadio, ...) dont l'emploi impose une refonte
importante de la structure des réseaux.
Surveillance de sites isolés sans énergie et sans GSM
Christophe POIRIER (EDF R&D)
L'un des objectifs du lot « Gains Rapides » de RenouvEau est de superviser les
prises d'eau. Cela permet de réduire les pertes en productible et d'optimiser les
tournées de surveillance via notamment des interventions « juste à temps » (ni
trop tôt, ni trop tard). Cependant, une centaine de prises d'eau ne disposent pas
d'énergie. Pour celles-ci, il est nécessaire de déployer des solutions spécifiques. Le
département R&D de RenouvEau travaille sur le développement et l'adaptation de
solutions de contrôle visuel basse consommation et bas débit qui permettra de
superviser correctement ces prises d'eau. De plus, des expérimentations sont
également menées en parallèle sur des solutions de création d'énergie (en
particulier des pico-turbines) pour éviter d'avoir à gérer des piles sur ces sites et/ou
de permettre de disposer des services supplémentaires.
Date : 2011-04-08
Lieu : Télécom ParisTech (Paris 13e)
http://gdr-isis.fr/index.php?page=reunion&idreunion=133
(c) GdR 720 ISIS - CNRS - 2011.