Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Réseaux assistés par cache“

Résumé Dans cet article, les environnements de formation assistés par ordinateur sont considérés comme une réponse partielle à la problématique contemporaine de la formation professionnelle technique. Dans cette perspective, le développement par l'élève technicien d'une connaissance fonctionnelle y est préconisé et sa signification définie. La nature de l'expertise y est étudiée en distinguant le sujet sur lequel elle porte, ses degrés de formalisation et de généralité, de même que ses origines diversifiées. Pour former les élèves, on y propose une organisation des connaissances du domaine en réseaux conceptuels technoscientifiques. On y justifie la nécessité d'incorporer à l'environnement de formation des stratégies de « gestion de l'ignorance » en raison d'une connaissance fragmentaire des savoirs véritables des élèves. À cette fin, on examine le contrôle des connaissances mobilisées dans l'acte d'apprendre et le contrôle des processus d'apprentissage.

A partir de l’exemple de la transidentification des mineurs, nous interrogeons la manière dont un vocable, le « genre » se déploie dans nos sociétés démocratiques où prévalent les ressentis. Nous nommons « utopie de genre » cette fiction qui consiste pour des adolescents en détresse pubertaire à croire qu’ils seraient de l’autre sexe. Le phénomène est particulièrement prégnant chez les filles qui s’identifient garçons. L’impact des réseaux sociaux et de l’hyperconnexion aux écrans sur les adolescents est maintenant bien connu. Le phénomène transidentificatoire n’échappe pas à cette emprise sur réseaux qui facilite l’adhésion à des discours idéologiques. La promotion des ressentis qui accompagnent l’idée que des adolescents devraient s’autodéterminer (notamment par rapport à leur genre) favorise cette coupure avec la réalité et le collectif : d’une certaine manière, l’utopie de genre est désubjectivante puisqu’elle fait valoir des identités fabriquées par des idéologies.

En s’inscrivant dans le cadre des approches néo-institutionnelles, cette contribution s’intéresse à l’influence exercée par les réseaux patronaux sur la diffusion des pratiques managériales, à travers l’exemple de la gestion des compétences dans les entreprises françaises. La littérature permet d’envisager les organisations d’employeurs comme des réseaux sociaux ayant un impact sur les politiques RH des entreprises, et l’étude du développement de la gestion des compétences permet d’étayer l’hypothèse d’une institutionnalisation sous influence patronale de cette pratique de gestion.Pour proposer une évaluation de ce lien, nous nous appuyons ensuite sur une méthodologie quantitative permettant de croiser l’appartenance de membres de la direction d’une entreprise à des réseaux patronaux et la diffusion des pratiques de gestion par les compétences. Les données utilisées sont issues de l’enquête Réponse réalisée par le Ministère du Travail, et ont été collectées auprès de 3000 établissements. Cette approche permet dans un premier temps de procéder à un succinct mais inédit état des lieux des réseaux patronaux en France, puis de mesurer l’impact de l’appartenance à ces réseaux sur la mise en oeuvre de la gestion des compétences.Les résultats montrent que près des trois quarts des établissements appartiennent à des réseaux patronaux ou bien les fréquentent, mais que derrière ce constat initial se cache une réalité multiforme et plutôt concentrée. Nous montrons ensuite que l’appartenance à des réseaux patronaux est bien un élément explicatif important du choix de mise en oeuvre d’une politique GRH orientée vers les compétences, et en particulier la participation à des clubs de DRH ou associations d’entrepreneurs. Les structures patronales les plus influentes apparaissent donc ici comme celles qui reposent davantage sur l’adhésion volontaire, la recherche de légitimité et l’échange d’outils et d’idées.

Last version asked for publication 10th may; finally accepted in 6th April 2017; Accepted after minor changes in 17th October 2016, International audience ABSTRACT. One of social graph's properties is the community structure, that is, subsets where nodes belonging to the same subset have a higher link density between themselves and a low link density with nodes belonging to external subsets. Futhermore, most social network mining algorithms comprise a local exploration of the underlying graph, which consists in referencing nodes in the neighborhood of a particular node. The idea of this paper is to use the community structure during the storage of large graphs that arise in social network mining. The goal is to reduce cache misses and consequently, execution time. After formalizing the problem of social network ordering as a problem of optimal linear arrangement which is known as NP-Complet, we propose NumBaCo, a heuristic based on the community structure. We present for Katz score and Pagerank, simulations that compare classic data structures Bloc and Yale to their corresponding versions that use NumBaCo. Results on a 32 cores NUMA machine using amazon, dblp and web-google datasets show that NumBaCo allows to reduce from 62% to 80% of cache misses and from 15% to 50% of execution time. L'une des propriétés des graphes sociaux est leur structure en communautés, c'est-à-dire en sous-ensembles où les noeuds ont une forte densité de liens entre eux et une faible den-sité de liens avec l'extérieur. Par ailleurs, la plupart des algorithmes de fouille des réseaux sociaux comportent une exploration locale du graphe sous-jacent, ce qui amène à partir d'un noeud, à faire référence aux noeuds situés dans son voisinage. L'idée de cet article est d'exploiter la structure en communautés lors du stockage des grands graphes qui surviennent dans la fouille des réseaux so-ciaux. L'objectif est de réduire le nombre de défauts de cache avec pour conséquence l'amélioration du temps d'exécution. Après avoir formalisé le problème de numérotation des noeuds des réseaux sociaux comme un problème d'arrangement linéaire optimal qui est connu comme NP-Complet, nous proposons NumBaCo, une heuristique basée sur la struture en communautés. Nous présentons pour le score de Katz et Pagerank, des simulations comparant les structures de données classiques Bloc et Yale à leurs versions exploitant NumBaCo. Les résultats obtenus sur une machine NUMA de 32 coeurs à partir des jeux de données amazon, dblp et web-google montrent que NumBaCo contribue à diminuer les défauts de cache de 62% à 80% et le temps d'exécution de 15% à 50%.

Dans le contexte des réseaux de diffusion de contenu, les avantages puissants de la combinaison du cache et de la multidiffusion codée ont été démontrés pour les réseaux où chaque utilisateur est équipé de son propre cache isolé. Cette thèse vise à fournir les principes fondamentaux des réseaux à cache partagé où la communication avec les utilisateurs est assistée par un petit ensemble de caches, chacun d'entre eux servant un nombre arbitraire d'utilisateurs. Notre modèle de cache partagé, non seulement capture les réseaux cellulaires sans fil hétérogènes où les petites stations de base assistées par cache coexistent avec une macro station de base, mais il peut également représenter un modèle pour les réseaux où les utilisateurs demandent plusieurs fichiers. Nous verrons également comment ce problème des demandes de fichiers multiples se pose dans le contexte de calcul distribué codé, où nous appliquerons les mêmes idées et techniques que celles utilisées pour les réseaux avec cache. De plus, il est bien connu que la limitation du nombre de caches à une valeur beaucoup plus petite que le nombre d'utilisateurs peut être inévitable dans des scénarios pratiques où la taille des fichiers est finie et limitée. C'est pourquoi nous pensons que l'étude des réseaux de caches partagés est d'une importance critique pour le développement des techniques de mise en cache codée
In the context of communication networks, the emergence of predictable content has brought to the fore the use of caching as a fundamental ingredient for handling the exponential growth in data volumes. This thesis aims at providing the fundamental limits of shared-cache networks where the communication to users is aided by a small set of caches. Our shared-cache model, not only captures heterogeneous wireless cellular networks, but it can also represent a model for users requesting multiple files simultaneously, and it can be used as a simple yet effective way to deal with the so-called subpacketization bottleneck of coded caching. Furthermore, we will also see how our techniques developed for caching networks can find application in the context of heterogeneous coded distributed computing

Avec les progrès dans les communications sans fil, le réseau maillé sans fils (WMN) est apparu comme une solution à la couverture et à la capacité limitée des réseaux d'infrastructure. Un WMN est un réseau ad-hoc multi-sauts dans lequel les routeurs participants acheminent le trafic pour le compte de tiers. Malgré les avantages et l'efficacité accrue de nombreuses applications, plusieurs problèmes doivent encore être résolus, notamment des facteurs critiques influant sur les performances des WMNs tels que l'évolutivité, la stabilité de la connectivité réseau, la qualité de service, la sécurité et les problèmes d'interférence. Face à ce défi, cette thèse explore une nouvelle approche des réseaux, à savoir le concept de réseau défini par logiciel (SDN). Dans une configuration SDN, l'intelligence située au niveau des périphériques réseau est déplacée dans une entité centrale communément appelée le contrôleur SDN. Dans cette architecture, le contrôleur SDN prend toutes les décisions et dicte à chaque périphérique réseau comment router les flux de données. Dans cette thèse, l'accent est mis sur l'évaluation des améliorations de la gestion de réseau que SDN pourrait apporter aux WMNs. En particulier, nous avons analysé et déterminé le type de granularité de contrôle SDN envisageable pour ce type de réseaux ainsi que les solutions techniques permettant de mettre en œuvre ce concept pour de meilleures performances
With advances in wireless communications, Wireless Mesh Network (WMN) has emerged as one solution to the limited coverage and capacity of infrastructure networks. A WMN is a multihop ad-hoc network where participating routers forward traffic on behalf of others. Despite the advantages and increased efficiency in many applications, several challenges still need to be solved and especially critical factors influencing the performance of WMNs such as scalability, network connectivity steadiness, Quality of Service (QoS), security, and interference problems. In the face of this challenge, this thesis explores a new approach for networks, namely the concept of Software-Defined Network (SDN). In an SDN configuration, the intelligence located at network devices level is moved within a central entity commonly referred to as the SDN controller. In this architecture, the SDN controller takes all decisions and dictates to each network device how to route data flows. In this thesis, the focus is on evaluating network management improvements that SDN could make in WMNs. Particularly, we analyzed and determined what kind of SDN control granularity that could be envisaged for this type of networks as well as the technical solutions to implement this concept for better performance

Avec les progrès dans les communications sans fil, le réseau maillé sans fils (WMN) est apparu comme une solution à la couverture et à la capacité limitée des réseaux d'infrastructure. Un WMN est un réseau ad-hoc multi-sauts dans lequel les routeurs participants acheminent le trafic pour le compte de tiers. Malgré les avantages et l'efficacité accrue de nombreuses applications, plusieurs problèmes doivent encore être résolus, notamment des facteurs critiques influant sur les performances des WMNs tels que l'évolutivité, la stabilité de la connectivité réseau, la qualité de service, la sécurité et les problèmes d'interférence. Face à ce défi, cette thèse explore une nouvelle approche des réseaux, à savoir le concept de réseau défini par logiciel (SDN). Dans une configuration SDN, l'intelligence située au niveau des périphériques réseau est déplacée dans une entité centrale communément appelée le contrôleur SDN. Dans cette architecture, le contrôleur SDN prend toutes les décisions et dicte à chaque périphérique réseau comment router les flux de données. Dans cette thèse, l'accent est mis sur l'évaluation des améliorations de la gestion de réseau que SDN pourrait apporter aux WMNs. En particulier, nous avons analysé et déterminé le type de granularité de contrôle SDN envisageable pour ce type de réseaux ainsi que les solutions techniques permettant de mettre en œuvre ce concept pour de meilleures performances
With advances in wireless communications, Wireless Mesh Network (WMN) has emerged as one solution to the limited coverage and capacity of infrastructure networks. A WMN is a multihop ad-hoc network where participating routers forward traffic on behalf of others. Despite the advantages and increased efficiency in many applications, several challenges still need to be solved and especially critical factors influencing the performance of WMNs such as scalability, network connectivity steadiness, Quality of Service (QoS), security, and interference problems. In the face of this challenge, this thesis explores a new approach for networks, namely the concept of Software-Defined Network (SDN). In an SDN configuration, the intelligence located at network devices level is moved within a central entity commonly referred to as the SDN controller. In this architecture, the SDN controller takes all decisions and dictates to each network device how to route data flows. In this thesis, the focus is on evaluating network management improvements that SDN could make in WMNs. Particularly, we analyzed and determined what kind of SDN control granularity that could be envisaged for this type of networks as well as the technical solutions to implement this concept for better performance

Ce travail de thèse avait pour objectif de développer des capteurs électrochimiques, basés sur des réactions de transfert assistés d’ions aux interfaces liquide | liquide. Le dispositif électrochimique utilisé repose sur la formation d’une micro-interface entre l’eau et le 1,2-dichloroéthane (eau | DCE), obtenue par un micropore percé par un laser dans un film de polyimide. Cette micro-interface supportée a été conçue pour obtenir des mesures reproductibles et significatives. Parce que la pollution aquatique par les métaux lourds est considérée comme l'un des problèmes environnementaux les plus importants, nos études se sont particulièrement focalisées sur les transferts assistés de Pb(II) et de Cd(II), seuls ou en mélange, par le 8-Hydroxyquinoline (8-HQ), et de Ba(II)) par le 18-couronne-6 (18C6). La voltampérométrie cyclique a été utilisée pour comprendre les mécanismes de transfert ainsi que la détermination de la stœchiométrie des complexes formés. Des mesures complémentaires par spectrométrie de masse et spectrophotométrie UV-Visible ont permis de confirmer ces stœchiométries. L’ensemble de ces mesures montre clairement que le dispositif expérimental proposé est bien adapté pour quantifier électrochimiquement des espèces, même si elles ne sont pas électroactives. Dans des perspectives d’applications industrielles, nous avons démontré la possibilité et l’efficacité de la mise en œuvre d’un dispositif d’analyse en ligne. Ce procédé semble très prometteur en raison de sa simplicité et de son faible coût, avec la possibilité de réutiliser la solution organique pour une série de mesures. Enfin, nous avons également testé des réseaux de micropores à la place d’un seul micropore, dans le but d’accroître la sensibilité du dispositif. Nous avons montré clairement leur intérêt pour atteindre des valeurs de concentrations plus faibles et représentatives du domaine de l’environnement. Toutes les études menées au cours de cette thèse montrent comment le dispositif expérimental utilisé est prometteur et performant
This thesis aims to develop electrochemical sensors based on ion assisted transfer reactions at liquid | liquid interfaces. The electrochemical device used is based on the formation of a micro-interface between water and 1,2-dichloroethane (water | DCE), obtained by a micropore drilled by a laser in a polyimide film. This micro-interface has been designed to obtain reproducible and meaningful measurements. Because water pollution by heavy metals is considered as one of the most important environmental problems, our studies focused particularly on assisted transfers of Pb (II) and Cd (II), alone or in mixture, by the 8-Hydroxyquinoline (8-HQ), and Ba (II)) by the 18-crown-6 ether (18C6). Cyclic voltammetry was used for understanding the mechanisms of transfer, and for determining the stoichiometry of the formed complexes. Complementary measurements by mass spectrometry and UV-visible spectrophotometry have confirmed these stoichiometries. All measures clearly show that the proposed experimental device is well suited for quantifying the electrochemically species, even if they are not electroactive.In prospects of industrial applications, we have demonstrated the feasibility and effectiveness of the implementation of the proposed device for online analysis. This process appears very promising because of its simplicity and its low cost, and with the possibility of reusing the organic solution for many measurements. Finally, in order to increase the sensitivity of the device, we also tested micropore arrays instead of a single micropore. We have clearly shown the interest in achieving lower concentrations values hence more representative of the environment. All studies in this thesis show how the used experimental device is promising and well performing

Parmi les differents traitements operant en reconnaissance automatique de la parole, le decodage acoustico-phonetique occupe une place privilegiee tant la robustesse dont il doit faire preuve conditionne le bon fonctionnement de l'ensemble du processus. Si les methodes stochastiques de decodage et en particulier les chaines de markov cachees se sont revelees etre les plus efficaces, de nombreux travaux ont ete menes visant a ameliorer leurs performances. Dans ce sens, les recherches se sont tournees vers des methodes hybrides de decodage, souvent avec succes. Qu'ils utilisent des reseaux neuro-mimetiques, des regles deterministes ou des modeles markoviens, le principe directeur de ces systemes hybrides est de tirer parti des avantages de chacune des methodes mises en uvre. Nous presentons dans cette these une tentative de faire cooperer des hmms et un systeme expert base sur des regles deterministes dans un processus de decodage phonetique purement ascendant, ce qui signifie que l'hybridation intervient au cur meme de l'algorithme de decodage par les chaines de markov. La mise en uvre d'une telle methode necessitant une relation stable et non equivoque entre les etats des modeles markoviens et les evenements acoustiques constituant la parole, nous avons mis au point des techniques originales de controle de la topologie des modeles et de la duree des etats. Les etudes que nous avons menees par la suite sur les modeles hybrides ont montre l'interet des regles deterministes contraignant le processus stochastique lorsque celles-ci sont suffisamment robustes pour fournir des informations pertinentes. Si le gain en terme de performance reste limite en regard du cout de traitement, notre methode d'hybridation peut etre avantageusement employee pour integrer aux chaines de markov toute donnee d'ordre deterministe

5G est prévu pour s'attaquer, en plus d'une augmentation considérable du volume de trafic, la tâche de connecter des milliards d'appareils avec des exigences de service hétérogènes. Afin de relever les défis de la 5G, nous préconisons une utilisation plus efficace des informations disponibles, avec plus de sensibilisation par rapport aux services et aux utilisateurs, et une expansion de l'intelligence du RAN. En particulier, nous nous concentrons sur deux activateurs clés de la 5G, à savoir le MIMO massif et la mise en cache proactive. Dans le troisième chapitre, nous nous concentrons sur la problématique de l'acquisition de CSI dans MIMO massif en TDD. Pour ce faire, nous proposons de nouveaux schémas de regroupement spatial tels que, dans chaque groupe, une couverture maximale de la base spatiale du signal avec un chevauchement minimal entre les signatures spatiales des utilisateurs est obtenue. Ce dernier permet d'augmenter la densité de connexion tout en améliorant l'efficacité spectrale. MIMO massif en TDD est également au centre du quatrième chapitre. Dans ce cas, en se basant sur les différents taux de vieillissement des canaux sans fil, la périodicité d'estimation de CSI est supplémentaire. Nous le faisons en proposant un exploité comme un degré de liberté supplémentaire. Nous le faisons en proposant une adaptation dynamique de la trame TDD en fonction des temps de cohérence des canaux hétérogènes. Les stations de bases MIMO massif sont capables d'apprendre la meilleure politique d’estimation sur le uplink pour de longues périodes. Comme les changements de canaux résultent principalement de la mobilité de l'appareil, la connaissance de l'emplacement est également incluse dans le processus d'apprentissage. Le problème de planification qui en a résulté a été modélisé comme un POMDP à deux échelles temporelles et des algorithmes efficaces à faible complexité ont été fournis pour le résoudre. Le cinquième chapitre met l'accent sur la mise en cache proactive. Nous nous concentrons sur l'amélioration de l'efficacité énergétique des réseaux dotes de mise en cache en exploitant la corrélation dans les modèles de trafic en plus de la répartition spatiale des demandes. Nous proposons un cadre qui établit un compromis optimal entre la complexité et la véracité dans la modélisation du comportement des utilisateurs grâce à la classification adaptative basée sur la popularité du contenu. Il simplifie également le problème du placement de contenu, ce qui se traduit par un cadre d'allocation de contenu rapidement adaptable et économe en énergie
5G is envisioned to tackle, in addition to a considerable increase in traffic volume, the task of connecting billions of devices with heterogeneous service requirements. In order to address the challenges of 5G, we advocate a more efficient use of the available information, with more service and user awareness, and an expansion of the RAN intelligence. In particular, we focus on two key enablers of 5G, namely massive MIMO and proactive caching. In the third chapter, we focus on addressing the bottleneck of CSI acquisition in TDD Massive MIMO. In order to do so, we propose novel spatial grouping schemes such that, in each group, maximum coverage of the signal’s spatial basis with minimum overlapping between user spatial signatures is achieved. The latter enables to increase connection density while improving spectral efficiency. TDD Massive MIMO is also the focus of the fourth chapter. Therein, based on the different rates of wireless channels aging, CSI estimation periodicity is exploited as an additional DoF. We do so by proposing a dynamic adaptation of the TDD frame based on the heterogeneous channels coherence times. The Massive MIMO BSs are enabled to learn the best uplink training policy for long periods. Since channel changes result primarily from device mobility, location awareness is also included in the learning process. The resulting planning problem was modeled as a two-time scale POMDP and efficient low complexity algorithms were provided to solve it. The fifth chapter focuses on proactive caching. We focus on improving the energy efficiency of cache-enabled networks by exploiting the correlation in traffic patterns in addition to the spatial repartition of requests. We propose a framework that strikes the optimal trade-off between complexity and truthfulness in user behavior modeling through adaptive content popularity-based clustering. It also simplifies the problem of content placement, which results in a rapidly adaptable and energy efficient content allocation framework

Les drones autonomes sont envisagés pour une multitude d'applications au service de la société du futur. Du point de vue des réseaux sans-fil de la prochaine génération, les drones ne sont pas seulement prévus dans le rôle d'utilisateurs passifs connectés au réseau cellulaire, mais aussi comme facilitateurs actifs de la connectivité dans le cadre de réseaux assistés par drones. L'avantage déterminant des drones dans tous les scénarios d'application potentiels est leur mobilité. Pour tirer pleinement parti de leurs capacités, des méthodes de planification de trajectoire flexibles et efficaces sont une nécessité impérative. Cette thèse se concentre sur l'exploration de l'apprentissage automatique, en particulier l'apprentissage par renforcement (RL), comme une classe prometteuse de solutions aux défis de la gestion de la mobilité des drones. L'apprentissage par renforcement profond est l'un des rares cadres qui nous permet de nous attaquer directement à la tâche complexe du contrôle des drones dans les scénarios de communication, étant donné qu'il s'agit généralement de problèmes d'optimisation non convexes et NP-difficile. De plus, le RL profond offre la possibilité d'équilibrer les objectifs multiples de manière directe, il est très flexible en termes de disponibilité d'informations préalables ou de modèles, tandis que l'inférence RL profonde est efficace sur le plan informatique. Cette thèse explore également les défis que représentent un temps de vol fortement limité, la coopération entre plusieurs drones et la réduction de la demande de données d'entraînement. La thèse explore aussi la connexion entre les réseaux assistés par drone et la robotique
Autonomous unmanned aerial vehicles (UAVs), spurred by rapid innovation in drone hardware and regulatory frameworks during the last decade, are envisioned for a multitude of applications in service of the society of the future. From the perspective of next-generation wireless networks, UAVs are not only anticipated in the role of passive cellular-connected users, but also as active enablers of connectivity as part of UAV-aided networks. The defining advantage of UAVs in all potential application scenarios is their mobility. To take full advantage of their capabilities, flexible and efficient path planning methods are necessary. This thesis focuses on exploring machine learning (ML), specifically reinforcement learning (RL), as a promising class of solutions to UAV mobility management challenges. Deep RL is one of the few frameworks that allows us to tackle the complex task of UAV control and deployment in communication scenarios directly, given that these are generally NP-hard optimization problems and badly affected by non-convexity. Furthermore, deep RL offers the possibility to balance multiple objectives of UAV-aided networks in a straightforward way, it is very flexible in terms of the availability of prior or model information, while deep RL inference is computationally efficient. This thesis also explores the challenges of severely limited flying time, cooperation between multiple UAVs, and reducing the training data demand of DRL methods. The thesis also explores the connection between drone-assisted networks and robotics, two generally disjoint research communities

Le paradigme de MEC (Mobile Edge Computing) consiste à mettre les ressources de calcul et de stockage aux « extrémités » du réseau à proximité des utilisateurs finaux. Le terme « edge » désigne n’importe quel type de station de base de réseau. Les motivations pour l’adoption de ce nouveau concept sont principalement la réduction de la charge au cœur du réseau et la diminution de la latence grâce à la proximité des ressources et ainsi améliorer l’expérience utilisateur. Les serveurs MEC sont de bons candidats pour héberger les applications mobiles et diffuser le contenu Web. La mise en cache à l’extrémité du réseau, ou Edge Caching en anglais, est l’une des technologies les plus émergentes connues comme solution de récupération de contenu au bord du réseau. Elle est aussi considérée comme une technologie permettant la mise en place du concept MEC puisqu’elle présente une opportunité intéressante pour implémenter les services de mise en cache. En particulier, les serveurs MEC sont implémentés directement au niveau des stations de base, ce qui permet la mise en cache à l’extrémité du réseau et assure un déploiement à proximité des utilisateurs finaux. Cependant, l’intégration des serveurs MEC dans les stations de base complexifie le problème de la consommation de l’énergie, particulièrement dans un tel environnement qui est dynamique et sujet à des changements au fil du temps. Par ailleurs, la demande des utilisateurs des appareils mobiles est en constante augmentation ainsi que leur expectation d’une expérience meilleure. Sachant que le cache est d’une taille limitée, il est donc nécessaire et crucial que les mécanismes de mise en cache soient en mesure de faire face à cette situation et de proposer des solutions valables et satisfaisants à long terme. La plupart des études existantes se sont focalisées sur l’allocation de cache, la popularité du contenu ou encore la manière de concevoir le cache. Dans cette thèse, nous présentons une nouvelle stratégie de mise en cache écoénergétique basée sur la logique floue (Fuzzy logic). Notre proposition prend en compte les quatre caractéristiques d’un environnement mobile et introduit une implémentation matérielle en utilisant les FPGA (Field-Programmable Gate Array) pour réduire les besoins globaux en énergie. L’adoption d’une stratégie de mise en cache adéquate sur les serveurs MEC ouvre la possibilité d’utiliser des techniques d’intelligence artificielle (IA) et d’apprentissage automatique (Machine Learning) aux extrémités des réseaux mobiles. L’exploitation des informations de contexte des utilisateurs permet de concevoir une mise en cache intelligente sensible au contexte. La reconnaissance du contexte permet au cache de connaître son environnement, tandis que l’intelligence lui permet de prendre les bonnes décisions en sélectionnant le contenu approprié à mettre en cache afin d’optimiser les performances du caching. Inspiré par le succès de l’apprentissage par renforcement utilisant des agents pour traiter des problèmes de prise de décision, nous avons étendu notre système de mise en cache basé sur la logique floue à un modèle d’apprentissage par renforcement modifié. Le cadre proposé vise à maximiser le taux de réussite du cache (hit rate) et nécessite une prise de conscience multiple sure les conditions de web et l’utilisateur final. La méthode d’apprentissage par renforcement modifiée diffère des autres algorithmes par le taux d’apprentissage qui utilise la méthode du gradient stochastique décent (stochastic gradient decent) en plus de tirer parti de l’apprentissage en utilisant la décision de mise en cache optimale obtenue à partir des règles de la logique floue
Mobile edge computing (MEC) concept proposes to bring the computing and storage resources in close proximity to the end user by placing these resources at the network edge. The motivation is to alleviate the mobile core and to reduce latency for mobile users due to their close proximity to the edge. MEC servers are candidates to host mobile applications and serve web contents. Edge caching is one of the most emerging technologies recognized as a content retrieval solution in the edge of the network. It has been also considered as enabling technology of mobile edge computing that presents an interesting opportunity to perform caching services. Particularly, the MEC servers are implemented directly at the base stations which enable edge caching and ensure deployment in close-proximity to the mobile users. However, the integration of servers in mobile edge computing environment (base stations) complicates the energy saving issue because the power consumed by mobile edge computing servers is costly especially when the load changes dynamically over time. Furthermore, users with mobile devices arise their demands, introducing the challenge of handling such mobile content requests beside the limited caching size. Thus, it is necessary and crucial for caching mechanisms to consider context-aware factors, meanwhile most existing studies focus on cache allocation, content popularity and cache design. In this thesis, we present a novel energy-efficient fuzzy caching strategy for edge devices that takes into consideration four influencing features of mobile environment, while introducing a hardware implementation using Field-Programmable Gate Array (FPGA) to cut the overall energy requirements. Performing an adequate caching strategy on MEC servers opens the possibility of employing artificial intelligence (AI) techniques and machine learning at mobile network edges. Exploiting users context information intelligently makes it possible to design an intelligent context-aware mobile edge caching. Context awareness enables the cache to be aware of its environment, while intelligence enables each cache to make the right decisions of selecting appropriate contents to be cached so that to maximize the caching performance. Inspired by the success of reinforcement learning (RL) that uses agents to deal with decision making problems, we extended our fuzzy-caching system into a modified reinforcement learning model. The proposed framework aims to maximize the cache hit rate and requires a multi awareness. The modified RL differs from other RL algorithms in the learning rate that uses the method of stochastic gradient decent beside taking advantage of learning using the optimal caching decision obtained from fuzzy rules

Le trafic vidéo s’est considérablement accru et est prévu de doubler pour représenter 82% du trafic Internet d’ici 2021. Une telle croissance surcharge les fournisseurs de services Internet (ISP), nuisant à la Qualité d’Expérience (QoE) perçue par les utilisateurs. Cette thèse vise à améliorer la QoE des utilisateurs de streaming vidéo sans hypothèse de changement d’infrastructure physique des opérateurs. Pour cela, nous combinons les technologies de caching réseau, de streaming HTTP adaptatif (HAS), et de transport multipath. Nous explorons d’abord l’interaction entre HAS et caching, pour montrer que les algorithmes d’adaptation de qualité vidéo ont besoin de savoir qu’il y a un cache et ce qui y est stocké, et proposons des algorithmes bénéficiant de cette connaissance. Concluant sur la difficulté d’obtenir la connaissance de l’état du cache, nous étudions ensuite un système de distribution vidéo à large échelle, où les caches sont représentés par un réseau de distribution du contenu (CDN). Un CDN déploie des caches à l’intérieur des réseaux des ISP, et dispose de ses propres serveurs externes. L’originalité du problème vient de l’hypothèse que nous faisons que l’utilisateur est simultanément connecté à 2 ISP. Ceci lui permet d’accéder en multipath aux serveurs externes aux ISP (pouvant ainsi accroître le débit mais chargeant plus les ISP), ou streamer le contenu depuis un cache plus proche mais avec un seul chemin. Ce désaccord entre les objectifs du CDN et de l’ISP conduit à des performances sous-optimales. Nous développons un schéma de collaboration entre ISP et CDN qui permet de nous rapprocher de l’optimal dans certains cas, et discutons l’implémentation pratique
Video traffic volume grew considerably in recent years and is forecasted to reach 82% of the total Internet traffic by 2021, doubling its net volume as compared to today. Such growth overloads Internet Service Providers' networks (ISPs), which negatively impacts users' Quality of Experience (QoE). This thesis attempts to tackle the problem of improving users' video QoE without relying on network upgrades. For this, we have chosen to combine such technologies as in-network caching, HTTP Adaptive Streaming (HAS), and multipath data transport. We start with exploration of interaction between HAS and caching; we confirm the need of cache-awareness in quality adaptation algorithms and propose such an extension to a state-of-the-art optimisation-based algorithm. Concluding on the difficulty of achieving cache-awareness, we take a step back to study a video delivery system on a large scale, where in-network caches are represented by Content Delivery Networks (CDNs). They deploy caches inside ISPs and dispose of their own outside video servers. As a novelty, we consider users to have a simultaneous connectivity to several ISP networks. This allows video clients either to access outside multipath servers with aggregate bandwidth (which may increase their QoE, but will also bring more traffic into ISP), or stream their content from a closer cache through only single connectivity (bringing less traffic into ISP). This disagreement in ISP and CDN objectives leads to suboptimal system performance. In response to this, we develop a collaboration scheme between two actors, performance of which can approach optimal boundary for certain settings, and discuss its practical implementation