Modèles, performances et évolutions vers le réseau sensible au temps 6G pour la réalité étendue (XR)
Description
Ce projet aborde les principaux obstacles à l'adoption du métaverse et anticipe l'évolution vers les réseaux 6G [1][2]. Le métaverse, alimenté entre autres par des services immersifs de réalité étendue (XR), nécessite des réseaux capables de prendre en charge une latence ultra-faible, une fiabilité élevée et une synchronisation précise entre les flux. Si les systèmes 5G actuels permettent un haut débit amélioré (eMBB) et une latence réduite (URLLC), ils ne parviennent pas à offrir des performances de bout en bout entièrement déterministes (retards, gigue et débit) [1][3][4].
D'autre part, le réseau sensible au temps (TSN), défini par les normes IEEE 802.1 [5]2, fournit des mécanismes tels que la latence limitée, la mise en forme du trafic et la synchronisation d'horloge. L'extension de ces mécanismes et garanties aux environnements sans fil 5G/6G reste un défi à relever [6][7]. Cela nécessite des mécanismes de routage et de planification coordonnés et synchronisés sur les différents segments du réseau (accès, périphérie, cœur et cloud), y compris les canaux radio variables et l'environnement virtualisé/SDN partagé pour les fonctions du réseau central [8][9][10][11][12].
Cette recherche doctorale vise à combler cette lacune en étudiant comment les mécanismes TSN peuvent être intégrés dans les architectures, protocoles et algorithmes 5G/6G afin de répondre aux exigences strictes de la réalité étendue (XR) et d'autres applications et services industriels dans le contexte du métaverse.
La thèse abordera à la fois les défis théoriques et expérimentaux. Les contributions théoriques porteront sur :
Le développement de modèles analytiques pour les flux de trafic XR (par exemple, sessions VR/AR, téléprésence holographique, jumeaux numériques industriels) dans des scénarios de métaverse.
La proposition de stratégies de planification et de mise en file d'attente TSN adaptées à la variabilité sans fil (stochastique, avec évanouissement, interférences et retransmissions) avec un cadre mathématique qui fait le pont entre la planification déterministe et le comportement sans fil probabiliste.
L'extension de la synchronisation aux fonctions de réseau virtuel (VNF) et aux fonctions de réseau natives du cloud (CNF).
En outre, le doctorant co-mettra en œuvre et validera (au sein des équipes d'accueil et de supervision) les solutions proposées sur un banc d'essai 5G/6G amélioré avec des commutateurs compatibles TSN et des appareils XR. Des charges de travail XR représentatives seront utilisées pour mesurer la qualité de service (latence, gigue, perte de paquets) et la qualité d'expérience (immersion, interactivité) dans différentes configurations réseau afin de démontrer la faisabilité de la fourniture de services métaverse et XR dans des conditions réseau réalistes.
Nous pensons que ces contributions façonneront les normes de réseau déterministe de nouvelle génération, éclaireront les stratégies de déploiement industriel (télécommunications, jeux, fabrication) et renforceront le leadership de l'IMT et de l'université de L'Aquila dans la recherche sur la 5G/6G, la XR et le TSN.
Bibliographie
Bibliographie
[1]. Lema, M. A., et al. “6G Networks for the Metaverse: Requirements and Technologies.” IEEE Communications Magazine, 2024.
[2]. Nasrallah, A., et al. “TSN for Wireless and 5G/6G Systems: A Survey and Open Challenges.” IEEE Communications Surveys & Tutorials, 2023.
[3]. Anna Agustí-Torra, Marc Ferré-Mancebo, David Rincón-Rivera, "Emulating Integrated 5G- TSN Scenarios", 2024 15th International Conference on Network of the Future (NoF), pp.96- 100, 2024.
[4]. A. Agustí-Torra, M. Ferré-Mancebo, D. Rincón-Rivera, C. Cervelló-Pastor and S. Sallent-Ribes, "Building a 5G-TSN Testbed: Architecture and Challenges," 2024 24th International Conference on Transparent Optical Networks (ICTON), Bari, Italy, 2024, pp. 1-4, doi: 10.1109/ICTON62926.2024.10648226.
[5]. IEEE 802.1 TSN Task Group, Standards (2022–2024).
[6]. 3GPP TR 23.700-97, “Study on support of Time-Sensitive Networking in 5G System,” Release 18, 2024.
[7]. Bégout, T., et al. “XR over 5G: Challenges and Architectures.” IEEE Network, 2023.
[8]. B. Jin, J. Chen, J. Dai, H. Meng, L. Zheng and F. Long, "Analysis of Time Synchronization Technology of 5G Slice Based on TSN," 2024 International Conference on Power, Electrical Engineering, Electronics and Control (PEEEC), Athens, Greece, 2024, pp. 902-908, doi: 10.1109/PEEEC63877.2024.00168.
[9]. Anna Agustí-Torra, Cilia Inés Sierra-Guerrero, Marc Jofre, David Rincón-Rivera, "A Simulator for Testing and Developing Scheduling Mechanisms in Integrated 5G/6G-TSN Scenarios", 2025 25th Anniversary International Conference on Transparent Optical Networks (ICTON), pp.1-4, 2025.
[10]. A. Aijaz, "5G Replicates TSN: Extending IEEE 802.1CB Capabilities to Integrated 5G/TSN Systems," 2024 IEEE Conference on Standards for Communications and Networking (CSCN), Belgrade, Serbia, 2024, pp. 108-112, doi: 10.1109/CSCN63874.2024.10849690.
[11]. Li, J., et al. “QoS-Aware Resource Scheduling for XR in 5G/6G.” IEEE Transactions on Network and Service Management, 2024.
[12]. Rinaldi, C., Centofanti, C., Comanducci, L., Pezzoli, M., Bernardini, A., Marotta, A., & Antonacci, F. (2025). Immersive Acoustics via Next-Generation Networks: Achieving High- Fidelity Audio in the Metaverse. IEEE Open Journal of the Communications Society.
