Dissertations / Theses: 'Virtualisation des fonctions du réseau'

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Nguyen, Thi Minh. "Optimisation de l'allocation des ressources dans les réseaux d'infrastructure basés sur la virtualisation des fonctions réseau." Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066626/document.

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Abstract:

Les prestataires de service réseau doivent faire face à la demande croissante des besoins des utilisateurs, en particulier vers une plus grande flexibilité et toujours plus de capacité. La "softwerisation" et la "cloudification" des composants du réseau offrent une solution prometteuse pour obtenir l'agilité nécessaire afin de répondre dynamiquement à l'exigence au niveau de la consommation des ressources. Cette vision se traduit par le déploiement de la Virtualisation des Fonctions Réseau (NFV) où les Fonctions de Réseau Virtuels (VNFs) peuvent être associées pour créer des services réseau. Cette thèse étudie la problématique de l'allocation de ressources dans un système NFV afin de minimiser son coût sous contraintes sur l'interconnectivité entre les VNF, les ressources du système et les exigences de service. La principale considération est la réduction du coût global du déploiement en ressources informatiques. Nous étudions également d'autres objectifs à satisfaire tels que la migration des fonctions réseau et la gestion de la congestion. Notre premier objectif est d'augmenter notre compréhension de la performance d'un système NFV en étudiant le placement et le routage des fonctions réseau. Nous formalisons le problème dans une approche globale en tenant compte d'un large ensemble de paramètres pertinents. Nous prendrons en compte les cas statiques (Hors Ligne) et dynamiques (En Ligne) du problème. Nous proposons et analysons trois algorithmes heuristiques: deux sont conçus pour traiter de grandes dimensions du scenario "Hors Ligne" et le dernier est conçu pour résoudre le scénario "En Ligne". Les résultats montrent que notre solution surpasse l'état de l'art par rapport à l'indicateur de performance critique. Nous évaluons également l'impact de la migration d'une série de demandes simultanées et proposons une technique de migration simple pour ce système dynamique. A la lumière de ces premiers résultats, nous étendons notre étude afin d'améliorer l'efficacité de notre solution en proposant un modèle plus simple. La seconde partie de notre étude se concentre sur l'optimisation de l'utilisation des ressources d'un système NFV. La principale distinction est que nous pouvons appliquer le modèle à un système dynamique avec de grandes instances. De plus, nous fournissons également une méthode originale pour engendrer de fortes inégalités afin d'améliorer la résolution de la programmation linéaire (LP) dans un espace de dimension supérieur. Les résultats obtenus n'améliorent pas seulement le modèle, mais promettent aussi de pouvoir être utiliser efficacement dans d'autres modèles. Une troisième contribution de notre travail concerne le problème de routage dans NFV. En effet, une évolution importante des besoins des utilisateurs est représentée par la demande d'accès croissante aux ressources réseau, de stockage et de calcul afin de combiner dynamiquement le niveau de consommation de ressources avec leurs besoins de service. Par conséquent, nous nous intéressons au routage efficace d'une demande utilisateur à travers les noeuds qui traitent les fonctions impliquées dans une chaîne de services donnée. Nous proposons une formulation originale de ce problème basée sur la construction d'un réseau étendu. Nous formulons une solution mathématique exacte et proposons plusieurs algorithmes approximatifs tenant compte les principaux paramètres du système. Nous conclurons en soulignant les contributions principales de notre travail et proposons quelques pistes pour des travaux futurs Network service providers have to cope with the growing on-demand need from end-users as well as the diversity of usage. The "softwerization" and "loudification" of the network components offer a promising solution to achieve the agility necessary to dynamically match the servcice requirements with the level of resource consumption. Cloud-based solutions promises an economy of scale and simpler management. Virtualizing the many network appliances offers the flexibility to adapt to the varying service demand. This materializes with the deployment of Network Functions Virtualization (NFV) where Virtual Network Functions (VNFs) may be chained together to create network services. This dissertation studies the resource allocation problem in an NFV system for minimizing its cost under constraints on interconnectivity among VNFs, system resources, and service requirements. The main consideration is the reduction of the overall deployment cost while efficiently utilizing the available resources. In addition, a number of other important constraints are considered such as migration and congestion. Our first goal is to increase our understanding of the performance of an NFV system with respect to network functions placement and routing. We formalize the problem in a comprehensive maner taking into account a broad set of relevant parameters. The static (OFFLINE) and dynamic (ONLINE) cases are considered. We propose and analyze three heuristic algorithms: two for handling large dimensions of the OFFLINE problem and one designed to address the ONLINE scenario. The results show that our solution outperforms the state of the art with respect to critical performance index. We also evaluate the impact of migrating a set of running demands, and propose a simple migration technique for the dynamic system. We extend this work by proposing a simpler model to improve the performance of our solution. The second part of our work focuses on minimizing the resource utilization of an NFV system. The main distinctive point is that we can apply the model to a dynamic system with large instances. Moreover, we also provide an interesting method for generating some strong inequalities to improve the Linear Programming (LP) solving in a higher dimensional space. The obtained results are not only making the model easier but also can be used efficiently in other models. A third contribution focuses specifically on the routing problem in NFV. An important evolution of the users’ needs is represented by the dynamic on-demand access to network, vstorage and compute resources. Therefore, routing efficiently a demand across nodes handling the functions involved in a given service chain constitutes the a novel problem that we address in this last section. We provide an original formulation of this problem based on the construction of an expanded network. We derive the exact mathematical formulation and propose several approximate algorithms taking into account the main system’s parameters. We conclude by deriving some interesting insights both about the algorithms and the network performance. We finally conclude with our main findings and highlight many avenues for future work

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Nguyen, Thi Minh. "Optimisation de l'allocation des ressources dans les réseaux d'infrastructure basés sur la virtualisation des fonctions réseau." Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2017. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2017PA066626.pdf.

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Abstract:

Les prestataires de service réseau doivent faire face à la demande croissante des besoins des utilisateurs, en particulier vers une plus grande flexibilité et toujours plus de capacité. La "softwerisation" et la "cloudification" des composants du réseau offrent une solution prometteuse pour obtenir l'agilité nécessaire afin de répondre dynamiquement à l'exigence au niveau de la consommation des ressources. Cette vision se traduit par le déploiement de la Virtualisation des Fonctions Réseau (NFV) où les Fonctions de Réseau Virtuels (VNFs) peuvent être associées pour créer des services réseau. Cette thèse étudie la problématique de l'allocation de ressources dans un système NFV afin de minimiser son coût sous contraintes sur l'interconnectivité entre les VNF, les ressources du système et les exigences de service. La principale considération est la réduction du coût global du déploiement en ressources informatiques. Nous étudions également d'autres objectifs à satisfaire tels que la migration des fonctions réseau et la gestion de la congestion. Notre premier objectif est d'augmenter notre compréhension de la performance d'un système NFV en étudiant le placement et le routage des fonctions réseau. Nous formalisons le problème dans une approche globale en tenant compte d'un large ensemble de paramètres pertinents. Nous prendrons en compte les cas statiques (Hors Ligne) et dynamiques (En Ligne) du problème. Nous proposons et analysons trois algorithmes heuristiques: deux sont conçus pour traiter de grandes dimensions du scenario "Hors Ligne" et le dernier est conçu pour résoudre le scénario "En Ligne". Les résultats montrent que notre solution surpasse l'état de l'art par rapport à l'indicateur de performance critique. Nous évaluons également l'impact de la migration d'une série de demandes simultanées et proposons une technique de migration simple pour ce système dynamique. A la lumière de ces premiers résultats, nous étendons notre étude afin d'améliorer l'efficacité de notre solution en proposant un modèle plus simple. La seconde partie de notre étude se concentre sur l'optimisation de l'utilisation des ressources d'un système NFV. La principale distinction est que nous pouvons appliquer le modèle à un système dynamique avec de grandes instances. De plus, nous fournissons également une méthode originale pour engendrer de fortes inégalités afin d'améliorer la résolution de la programmation linéaire (LP) dans un espace de dimension supérieur. Les résultats obtenus n'améliorent pas seulement le modèle, mais promettent aussi de pouvoir être utiliser efficacement dans d'autres modèles. Une troisième contribution de notre travail concerne le problème de routage dans NFV. En effet, une évolution importante des besoins des utilisateurs est représentée par la demande d'accès croissante aux ressources réseau, de stockage et de calcul afin de combiner dynamiquement le niveau de consommation de ressources avec leurs besoins de service. Par conséquent, nous nous intéressons au routage efficace d'une demande utilisateur à travers les noeuds qui traitent les fonctions impliquées dans une chaîne de services donnée. Nous proposons une formulation originale de ce problème basée sur la construction d'un réseau étendu. Nous formulons une solution mathématique exacte et proposons plusieurs algorithmes approximatifs tenant compte les principaux paramètres du système. Nous conclurons en soulignant les contributions principales de notre travail et proposons quelques pistes pour des travaux futurs Network service providers have to cope with the growing on-demand need from end-users as well as the diversity of usage. The "softwerization" and "loudification" of the network components offer a promising solution to achieve the agility necessary to dynamically match the servcice requirements with the level of resource consumption. Cloud-based solutions promises an economy of scale and simpler management. Virtualizing the many network appliances offers the flexibility to adapt to the varying service demand. This materializes with the deployment of Network Functions Virtualization (NFV) where Virtual Network Functions (VNFs) may be chained together to create network services. This dissertation studies the resource allocation problem in an NFV system for minimizing its cost under constraints on interconnectivity among VNFs, system resources, and service requirements. The main consideration is the reduction of the overall deployment cost while efficiently utilizing the available resources. In addition, a number of other important constraints are considered such as migration and congestion. Our first goal is to increase our understanding of the performance of an NFV system with respect to network functions placement and routing. We formalize the problem in a comprehensive maner taking into account a broad set of relevant parameters. The static (OFFLINE) and dynamic (ONLINE) cases are considered. We propose and analyze three heuristic algorithms: two for handling large dimensions of the OFFLINE problem and one designed to address the ONLINE scenario. The results show that our solution outperforms the state of the art with respect to critical performance index. We also evaluate the impact of migrating a set of running demands, and propose a simple migration technique for the dynamic system. We extend this work by proposing a simpler model to improve the performance of our solution. The second part of our work focuses on minimizing the resource utilization of an NFV system. The main distinctive point is that we can apply the model to a dynamic system with large instances. Moreover, we also provide an interesting method for generating some strong inequalities to improve the Linear Programming (LP) solving in a higher dimensional space. The obtained results are not only making the model easier but also can be used efficiently in other models. A third contribution focuses specifically on the routing problem in NFV. An important evolution of the users’ needs is represented by the dynamic on-demand access to network, vstorage and compute resources. Therefore, routing efficiently a demand across nodes handling the functions involved in a given service chain constitutes the a novel problem that we address in this last section. We provide an original formulation of this problem based on the construction of an expanded network. We derive the exact mathematical formulation and propose several approximate algorithms taking into account the main system’s parameters. We conclude by deriving some interesting insights both about the algorithms and the network performance. We finally conclude with our main findings and highlight many avenues for future work

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Moualla, Ghada. "Virtualisation résiliente des fonctions réseau pour les centres de données et les environnements décentralisés." Thesis, Université Côte d'Azur (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019AZUR4061.

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Abstract:

Les réseaux traditionnels reposent sur un grand nombre de fonctions réseaux très hétérogènes qui s'exécutent sur du matériel propriétaire déployé dans des boîtiers dédiés. Concevoir ces dispositifs spécifiques et les déployer est complexe, long et coûteux. De plus, comme les besoins des clients sont de plus en plus importants et hétérogènes, les fournisseurs de services sont contraints d'étendre ou de moderniser leur infrastructure régulièrement, ce qui augmente fortement les coûts d'investissement (CAPEX) et de maintenance (OPEX) de l'infrastructure. Ce paradigme traditionnel provoque une ossification du réseau et rend aussi plus complexe la gestion et la fourniture des fonctions réseau pour traiter les nouveaux cas d'utilisation. La virtualisation des fonctions réseau (NFV) est une solution prometteuse pour relever de tels défis en dissociant les fonctions réseau du matériel sous-jacent et en les implémentant en logiciel avec des fonctions réseau virtuelles (VNFs) capables de fonctionner avec du matériel non spécifique peu coûteux. Ces VNFs peuvent être organisés et chaînés dans un ordre prédéfini, formant des chaînes de Services (SFC) afin de fournir des services de bout-en-bout aux clients. Cependant, même si l'approche NFV comporte de nombreux avantages, il reste à résoudre des problèmes difficiles comme le placement des fonctions réseau demandées par les utilisateurs sur le réseau physique de manière à offrir le même niveau de résilience que si une infrastructure dédiée était utilisée, les machines standards étant moins fiables que les dispositifs réseau spécifiques. Ce problème devient encore plus difficile lorsque les demandes de service nécessitent des décisions de placement à la volée. Face à ces nouveaux défis, nous proposons de nouvelles solutions pour résoudre le problème du placement à la volée des VNFs tout en assurant la résilience des services instanciés face aux pannes physiques pouvant se produire dans différentes topologies de centres de données (DC). Bien qu'il existe des solutions de récupération, celles-ci nécessitent du temps pendant lequel les services affectés restent indisponibles. D'un autre côté, les décisions de placement intelligentes peuvent épargner le besoin de réagir aux pannes pouvant se produire dans les centres de données. Pour pallier ce problème, nous proposons tout d'abord une étude approfondie de la manière dont les choix de placement peuvent affecter la robustesse globale des services placés dans un centre de données. Sur la base de cette étude, nous proposons une solution déterministe applicable lorsque le fournisseur de services a une connaissance et un contrôle complets de l'infrastructure. Puis, nous passons de cette solution déterministe à une approche stochastique dans le cas où les SFCs sont demandées par des clients indépendamment du réseau physique du DC, où les utilisateurs n'ont qu'à fournir les SFC qu'ils veulent placer et le niveau de robustesse requis (e.g., les 5 neufs). Nous avons développé plusieurs algorithmes et les avons évaluées. Les résultats de nos simulations montrent l'efficacité de nos algorithmes et la faisabilité de nos propositions dans des topologies de centres de données à très grande échelle, ce qui rend leur utilisation possible dans un environnement de production. Toutes ces solutions proposées fonctionnent de manière efficace dans un environnement de confiance, comme les centres de données, avec la présence d’une autorité centrale qui contrôle toute l'infrastructure. Cependant, elles ne s'appliquent pas à des scénarios décentralisés comme c'est le cas lorsque différentes entreprises ont besoin de collaborer pour exécuter les applications de leurs clients. Nous étudions cette problématique dans le cadre des applications MapReduce exécutées en présence de nœuds byzantins et de nœuds rationnels et en l’absence de tiers de confiance Traditional networks are based on an ever-growing variety of network functions that run on proprietary hardware devices called middleboxes. Designing these vendor-specific appliances and deploying them is very complex, costly and time-consuming. Moreover, with the ever-increasing and heterogeneous short-term services requirements, service providers have to scale up their physical infrastructure periodically, which results in high CAPEX and OPEX. This traditional paradigm leads to network ossification and high complexity in network management and services provisioning to address emerging use cases. Network Function Virtualization (NFV) has attracted notable attention as a promising paradigm to tackle such challenges by decoupling network functions from the underlying proprietary hardware and implementing them as software, named Virtual Network Functions (VNFs), able to work on inexpensive commodity hardware. These VNFs can be arranged and chained together in a predefined order, the so-called Service Function chaining (SFC), to provide end-to-end services. Despite all the benefits associated with the new paradigm, NFV comes with the challenge of how to place the functions of the users' requested services within the physical network while providing the same resiliency as if a dedicated infrastructure were used, given that commodity hardware is less reliable than the dedicated one. This problem becomes particularly challenging when service requests have to be fulfilled as soon as they arise (i.e., in an online manner). In light of these new challenges, we propose new solutions to tackle the problem of online SFC placement while ensuring the robustness of the placed services against physical failures in data-center (DC) topologies. Although recovery solutions exist, they still require time in which the impacted services will be unavailable while taking smart placement decisions can help in avoiding the need for reacting against simple network failures. First, we provide a comprehensive study on how the placement choices can affect the overall robustness of the placed services. Based on this study we propose a deterministic solution applicable when the service provider has full knowledge and control on the infrastructure. Thereafter, we move from this deterministic solution to a stochastic approach for the case where SFCs are requested by tenants oblivious to the physical DC network, where users only have to provide the SFC they want to place and the required availability level (e.g., 5 nines). We simulated several solutions and the evaluation results show the effectiveness of our algorithms and the feasibility of our propositions in very large scale data center topologies, which make it possible to use them in a productive environment. All these solutions work well in trusted environments with a central authority that controls the infrastructure. However, in some cases, many enterprises need to collaborate together in order to run tenants' application, e.g., MapReduce applications. In such a scenario, we move to a completely untrusted decentralized environment with no trust guarantees in the presence of not only byzantine nodes but also rational nodes. We considered the case of MapReduce applications in such an environment and present an adapted MapReduce framework called MARS, which is able to work correctly in such a context without the need of any trusted third party. Our simulations show that MARS grants the execution integrity in MapReduce linearly with the number of byzantine nodes in the system

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Rabia, Tarek. "Virtualisation des fonctions d'un Cloud Radio Access Network(C-RAN)." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2018. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2018SORUS009.pdf.

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Abstract:

La nouvelle génération de réseaux mobiles (5G) devrait faire face, durant les cinq prochaines années, à une importante croissance du volume de données, échangé entre plusieurs milliards d'objets et d'applications connectés. En outre, l'émergence de nouvelles technologies, telles que Internet of Things (IoT), conduite autonome et réalité augmentée, impose de plus fortes contraintes de performance et de qualité de service (QoS). Répondre aux besoins cités, tout en réduisant les dépenses d'investissement et d'exploitation (CAPEX/OPEX), sont les objectifs poursuivis par les opérateurs télécom, qui ont défini une nouvelle architecture d'accès radio, appelée Cloud Radio Access Network (C-RAN). Le principe du C-RAN est de centraliser, au sein d'un pool, les parties de traitement, BaseBand Unit (BBU), d'un RAN traditionnel. Les BBU sont alors dissociées de la station de base et de la partie radio, Remote Radio Unit (RRU). Ces deux parties restent néanmoins connectées à travers un réseau intermédiaire appelé Fronthaul (FH). Dans cette thèse, nous allons concevoir une nouvelle architecture C-RAN partiellement centralisée qui intègrera une plateforme de virtualisation basée sur un environnement Xen, nommée " Metamorphic Network " (MNet). A travers cette architecture, nous viserons à : i) mettre en place un pool, dans lequel des ressources physiques (processeurs, mémoire, ports réseaux, etc.) seront partagées entre des BBU virtualisées et d'autres applications, ii) établir un réseau FH ouvert aux fournisseurs de services et aux tierces parties, facilitant ainsi le déploiement des services au plus près des utilisateurs, pour une meilleure qualité d'expérience, iii) exploiter, à travers le FH, les infrastructures Ethernet existantes pour réduire les CAPEX/OPEX et enfin, iv) atteindre les performances réseau préconisées pour la 5G. Dans la première contribution, nous allons définir une nouvelle architecture Xen pour la plateforme MNet, intégrant le framework de packet processing, OpenDataPlane (ODP), au sein d’un domaine Xen privilégié, nommé « Driver Domain ». Notre objectif, à travers cette architecture, est d’accélérer le traitement des paquets de données transitant par MNet, en évitant la surutilisation, par ODP, des cœurs du processeur physique (CPU) de la plateforme. Pour cela, des cœurs CPU virtuels (vCPU) seront alloués dans le Driver Domain pour être exploités durant le traitement des paquets par ODP. Cette nouvelle plateforme MNet servira de base pour notre architecture C-RAN. Dans la seconde contribution, nous allons implémenter, au sein du FH, deux solutions réseau. La première solution, consistera à déployer le réseau de couche 2, Transparent Interconnection of Lots of Links (TRILL), pour connecter les différents éléments de notre architecture C-RAN. La seconde solution, consistera à déployer un réseau Software Defined Network (SDN), géré par le contrôleur distribué ONOS, qui sera virtualisé dans le pool BBU. Une comparaison des performances réseau sera réalisée entre ces deux solutions Over the next five years, the new generation of mobile networks (5G) would face a significant growth of the data volume, exchanged between billions of connected objects and applications. Furthermore, the emergence of new technologies, such as Internet of Things (IoT), autonomous driving and augmented reality, imposes higher performance and quality of service (QoS) requirements. Meeting these requirements, while reducing the Capital and Operation Expenditures (CAPEX/OPEX), are the pursued goals of the mobile operators. Consequently, Telcos define a new radio access architecture, called Cloud Radio Access Network (C-RAN). The C-RAN principle is to centralize, within a pool, the processing unit of a radio interface, named BaseBand Unit (BBU). These two units are interconnected through a Fronthaul (FH) network. In this thesis, we design a new partially centralized C-RAN architecture that integrates a virtualization platform, based on a Xen environment, called Metamorphic Network (MNet). Through this architecture, we aim to: i) implement a pool in which physical resources (processors, memory, network ports, etc.) are shared between virtualized BBUs and other applications; ii) establish an open FH network that can be used by multiple operators, service providers and third parties to deploy their services and Apps closer to the users for a better Quality of Experience (QoE); iii) exploit, through the FH, the existing Ethernet infrastructures to reduce CAPEX/OPEX; and finally iv) provide the recommended network performance for the 5G. In the first contribution, we define a new Xen architecture for the MNet platform integrating the packet-processing framework, OpenDataPlane (ODP), within a privileged Xen domain, called Driver Domain (DD). This new architecture accelerates the data packet processing within MNet, while avoiding the physical CPUs overuse by ODP. Thus, virtual CPU cores (vCPU) are allocated within DD and are used by ODP to accelerate the packet processing. This new Xen architecture improves the MNet platform by 15%. In the second contribution, we implement two network solutions within the FH. The first solution consist of deploying a layer 2 network protocol, Transparent Interconnection of Lots of Links (TRILL), to connect multiple elements of our C-RAN architecture. The second solution consists of implementing a Software Defined Network (SDN) model managed by Open Network Operating System (ONOS), a distributed SDN controller that is which is virtualized within BBU pool. Moreover, a network performance comparison is performed between these two solutions

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Rabia, Tarek. "Virtualisation des fonctions d'un Cloud Radio Access Network(C-RAN)." Thesis, Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS009/document.

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Abstract:

La nouvelle génération de réseaux mobiles (5G) devrait faire face, durant les cinq prochaines années, à une importante croissance du volume de données, échangé entre plusieurs milliards d'objets et d'applications connectés. En outre, l'émergence de nouvelles technologies, telles que Internet of Things (IoT), conduite autonome et réalité augmentée, impose de plus fortes contraintes de performance et de qualité de service (QoS). Répondre aux besoins cités, tout en réduisant les dépenses d'investissement et d'exploitation (CAPEX/OPEX), sont les objectifs poursuivis par les opérateurs télécom, qui ont défini une nouvelle architecture d'accès radio, appelée Cloud Radio Access Network (C-RAN). Le principe du C-RAN est de centraliser, au sein d'un pool, les parties de traitement, BaseBand Unit (BBU), d'un RAN traditionnel. Les BBU sont alors dissociées de la station de base et de la partie radio, Remote Radio Unit (RRU). Ces deux parties restent néanmoins connectées à travers un réseau intermédiaire appelé Fronthaul (FH). Dans cette thèse, nous allons concevoir une nouvelle architecture C-RAN partiellement centralisée qui intègrera une plateforme de virtualisation basée sur un environnement Xen, nommée " Metamorphic Network " (MNet). A travers cette architecture, nous viserons à : i) mettre en place un pool, dans lequel des ressources physiques (processeurs, mémoire, ports réseaux, etc.) seront partagées entre des BBU virtualisées et d'autres applications, ii) établir un réseau FH ouvert aux fournisseurs de services et aux tierces parties, facilitant ainsi le déploiement des services au plus près des utilisateurs, pour une meilleure qualité d'expérience, iii) exploiter, à travers le FH, les infrastructures Ethernet existantes pour réduire les CAPEX/OPEX et enfin, iv) atteindre les performances réseau préconisées pour la 5G. Dans la première contribution, nous allons définir une nouvelle architecture Xen pour la plateforme MNet, intégrant le framework de packet processing, OpenDataPlane (ODP), au sein d’un domaine Xen privilégié, nommé « Driver Domain ». Notre objectif, à travers cette architecture, est d’accélérer le traitement des paquets de données transitant par MNet, en évitant la surutilisation, par ODP, des cœurs du processeur physique (CPU) de la plateforme. Pour cela, des cœurs CPU virtuels (vCPU) seront alloués dans le Driver Domain pour être exploités durant le traitement des paquets par ODP. Cette nouvelle plateforme MNet servira de base pour notre architecture C-RAN. Dans la seconde contribution, nous allons implémenter, au sein du FH, deux solutions réseau. La première solution, consistera à déployer le réseau de couche 2, Transparent Interconnection of Lots of Links (TRILL), pour connecter les différents éléments de notre architecture C-RAN. La seconde solution, consistera à déployer un réseau Software Defined Network (SDN), géré par le contrôleur distribué ONOS, qui sera virtualisé dans le pool BBU. Une comparaison des performances réseau sera réalisée entre ces deux solutions Over the next five years, the new generation of mobile networks (5G) would face a significant growth of the data volume, exchanged between billions of connected objects and applications. Furthermore, the emergence of new technologies, such as Internet of Things (IoT), autonomous driving and augmented reality, imposes higher performance and quality of service (QoS) requirements. Meeting these requirements, while reducing the Capital and Operation Expenditures (CAPEX/OPEX), are the pursued goals of the mobile operators. Consequently, Telcos define a new radio access architecture, called Cloud Radio Access Network (C-RAN). The C-RAN principle is to centralize, within a pool, the processing unit of a radio interface, named BaseBand Unit (BBU). These two units are interconnected through a Fronthaul (FH) network. In this thesis, we design a new partially centralized C-RAN architecture that integrates a virtualization platform, based on a Xen environment, called Metamorphic Network (MNet). Through this architecture, we aim to: i) implement a pool in which physical resources (processors, memory, network ports, etc.) are shared between virtualized BBUs and other applications; ii) establish an open FH network that can be used by multiple operators, service providers and third parties to deploy their services and Apps closer to the users for a better Quality of Experience (QoE); iii) exploit, through the FH, the existing Ethernet infrastructures to reduce CAPEX/OPEX; and finally iv) provide the recommended network performance for the 5G. In the first contribution, we define a new Xen architecture for the MNet platform integrating the packet-processing framework, OpenDataPlane (ODP), within a privileged Xen domain, called Driver Domain (DD). This new architecture accelerates the data packet processing within MNet, while avoiding the physical CPUs overuse by ODP. Thus, virtual CPU cores (vCPU) are allocated within DD and are used by ODP to accelerate the packet processing. This new Xen architecture improves the MNet platform by 15%. In the second contribution, we implement two network solutions within the FH. The first solution consist of deploying a layer 2 network protocol, Transparent Interconnection of Lots of Links (TRILL), to connect multiple elements of our C-RAN architecture. The second solution consists of implementing a Software Defined Network (SDN) model managed by Open Network Operating System (ONOS), a distributed SDN controller that is which is virtualized within BBU pool. Moreover, a network performance comparison is performed between these two solutions

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Marchal, Xavier. "Architectures et fonctions avancées pour le déploiement progressif de réseaux orientés contenus." Thesis, Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0049/document.

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Abstract:

Les protocoles historiques d’Internet (TCP/IP) qui servaient à interconnecter les tous premiers ordinateurs ne sont plus adaptés à la diffusion massive de contenus qui en est fait aujourd’hui. De nouveaux protocoles réseau centrés sur les contenus (Information-Centric Networking) sont actuellement conçus pour optimiser ces échanges en pariant sur un changement de paradigme où les contenus, plutôt que les machines sont adressables à l’échelle d’Internet. Cependant, un tel changement ne peut se faire que progressivement et si tous les impératifs opérationnels sont assurés. Ainsi, cette thèse a pour objectif d’étudier et de lever les principaux verrous technologiques empêchant l’adoption du protocole NDN (Name Data Networking) par les opérateur en garantissant la sécurité, les performances, l’interopérabilité, la bonne gestion et le déploiement automatisé d’un réseau NDN. Dans un premier temps, nous évaluons les performances actuelles d’un réseau NDN à l’aide d’un outil de notre conception, ndnperf, et constatons le coût élevé pour un serveur utilisant ce protocole. Puis nous proposons un ensemble de solutions pour améliorer l’efficacité d’un serveur NDN pouvant être jusqu’à 6,4 fois plus efficient que les paramètres de base. Ensuite nous nous intéressons à la sécurité de NDN à travers l’évaluation de l’attaque par empoisonnement de contenus, connue pour être critique mais jamais caractérisée. Cette étude se base sur deux scénarios, en utilisant un serveur et un client pour effectuer la pollution, ou en exploitant une faille dans le traitement des paquets au niveau du routeur. Nous montrons ainsi la dangerosité de l’attaque et proposons une correction de la faille la permettant. Dans un troisième temps, nous cherchons à adapter le protocole HTTP pour qu’il puisse être transporté sur un réseau NDN à des fins d’interopérabilité. Pour ce faire, nous avons développé deux passerelles qui effectuent les conversions nécessaires pour qu’un contenu web puisse rentrer ou sortir d’un réseau NDN. Après avoir décrit notre solution, nous l’évaluons et l’améliorons afin de pouvoir bénéficier d’une fonctionnalité majeure de NDN, à savoir la mise en cache des contenus dans le réseau à hauteur de 61,3% lors de tests synthétiques et 25,1% lors de simulations de navigation avec plusieurs utilisateurs utilisant une loi Zipf de paramètre 1,5. Pour finir, nous proposons une architecture à base de microservices virtualisés et orchestrés pour le déploiement du protocole NDN en suivant le paradigme NFV (Network Function Virtualization). Les sept microservices présentés reprennent soit une fonction atomique du routeur, soit proposent un nouveau service spécifique. Ces fonctions peuvent ensuite être chaînées pour constituer un réseau optimisé. Cette architecture est orchestrée à l’aide d’un manager qui nous permet de pleinement tirer parti des avantages des microservices comme la mise à l’échelle des composants les plus lents ou encore le changement dynamique de topologie en cas d’attaque.Une telle architecture, associée aux contributions précédentes, permettrait un déploiement rapide du protocole NDN, notamment grâce à un développement facilité des fonctions, à l’exécution sur du matériel conventionnel, ou encore grâce à la flexibilité qu’oﬀre ce type d’architecture Internet historical protocols (TCP/IP) that were used to interconnect the very first comput-ers are no longer suitable for the massive distribution of content that is now being made. New content-based network protocols (Information-Centric Networking) are currently being designed to optimize these exchanges by betting on a paradigm shift where content, rather than machines, are addressable across the Internet. However, such a change can only be made gradually and if all operational imperatives are met. Thus, this thesis aims to study and remove the main tech-nological obstacles preventing the adoption of the NDN (Name Data Networking) protocol by operators by guaranteeing the security, performance, interoperability, proper management and automated deployment of an NDN network. First, we evaluate the current performance of an NDN network thanks to a tool we made, named ndnperf, and observe the high cost for a provider delivering fresh content using this protocol. Then, we propose some optimizations to improve the eﬃciency of packet generation up to 6.4 times better than the default parameters. Afterwards, we focus on the security of the NDN protocol with the evaluation of the content poisoning attack, known as the second more critical attack on NDN, but never truly characterized. Our study is based on two scenarios, with the usage of a malicious user and content provider, or by exploiting a flaw we found in the packet processing flow of the NDN router. Thus, we show the danger of this kind of attacks and propose a software fix to prevent the most critical scenario. Thirdly, we are trying to adapt the HTTP protocol in a way so that it can be transported on an NDN network for interoperability purposes. To do this, we designed an adaptation protocol and developed two gateways that perform the necessary conversions so that web content can seamlessly enter or exit an NDN network. After describing our solution, we evaluate and improve it in order to make web content benefit from a major NDN feature, the in-network caching, and show up to 61.3% cache-hit ratio in synthetic tests and 25.1% in average for browsing simulations with multiple users using a Zipf law of parameter 1.5. Finally, we propose a virtualized and orchestrated microservice architecture for the deploy-ment of an NDN network following the Network Fonction Virtualization (NFV) paradigm. We developed seven microservices that represent either an atomic function of the NDN router or a new one for specific purposes. These functions can then be chained to constitute a full-fledged network. Our architecture is orchestrated with the help of a manager that allows it to take the full advantages of the microservices like scaling the bottleneck functions or dynamically change the topology for the current needs (an attack for example). Our architecture, associated with our other contributions on performance, security and in-teroperability, allows a better and more realistic deployment of NDN, especially with an easier development of new features, a network running on standard hardware, and the flexibility allowed by this kind of architecture

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Quintuna, Rodriguez Verónica Karina. "Nouvelle commande réseau / IT : Performance des fonctions virtualisées pour une infrastructure programmable." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS099.

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Abstract:

Dans le cadre de la virtualisation des fonctions réseau, nous abordons dans cette thèse l’analyse de la performance de fonctions réseau virtualisées (en anglais VNF). Nous étudions en particulier le problème de latence qui inclut le temps total nécessaire pour traiter une VNFs dans un centre de données. Le cas d'usage de cette étude est la virtualisation du réseau d'accès radio (à savoir, Cloud-RAN). Nous étudions concrètement la pertinence de la mise en commun de ressources et du multiplexage statistique lorsque les cœurs disponibles dans un centre de données sont partagés par toutes les VNF actives. Nous effectuons la modélisation du temps d’exécution d’une VNF en utilisant des systèmes de files d’attente. Ces modèles donnent des indications sur le comportement des architectures de calcul haute performance basées sur le traitement parallèle et permettent de dimensionner la capacité de calcul requise dans les centres de données. En guise de preuve de concept, nous mettons en œuvre un réseau mobile virtualisé de bout en bout basé sur OAI qui nous permet de confirmer la précision des modèles théoriques. Les résultats de performance mettent en évidence des gains importants en termes de latence. Cela permet notamment d'augmenter le niveau de concentration des VNF dans les centres de données et ouvre la porte à la cloudification de fonctions réseau critiques comme celles du RAN In the framework of Network Function Virtualization (NFV), we address in this work the performance analysis of virtualized network functions (VNFs) in terms of latency, which considers the total amount of time that is required to process VNFs in cloud computing systems. The driving use-case of this study is the virtualization of the radio access network (namely, Cloud-RAN). We notably investigate the relevance of resource pooling and statistical multiplexing when available cores in a data center are shared by all active VNFs. We perform VNF modeling by means of stochastic service systems. Proposed queuing models reveal the behavior of high performance computing architectures based on parallel processing and enable us to dimension the required computing capacity in data centers. As a proof of concept, we implement an OAI-based end-to-end virtualized mobile network, which notably confirms the accuracy of theoretical models. Performance results reveal important gains in terms of latency. This fact enables in particular a higher concentration level of VNFs in data centers, thus achieving CAPEX and OPEX reduction, and moreover, it opens the door to the cloudification of critical network functions

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Ikhelef, Issam Abdeldjalil. "Optimisation de placement et chainage de fonctions réseaux selon le paradigme SDN/NFV." Electronic Thesis or Diss., Paris 13, 2024. http://www.theses.fr/2024PA131002.

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Abstract:

Actuellement, le secteur des réseaux connaît un intérêt croissant pour deux technologies majeures : la virtualisation des fonctions réseau (NFV) et les réseaux définis par logiciel (SDN). NFV et SDN offrent des approches novatrices en matière de gestion des réseaux, en apportant une grande flexibilité et programmabilité. Le réseau défini par logiciel(SDN) révolutionne la gestion des réseaux en dissociant le plan de contrôle du plan de données. Cette séparation de plans permet un contrôle centralisé et programmable, remplaçant le contrôle traditionnel basé sur le matériel physique par un contrôle basé sur des logiciels. Le SDN peut créer des réseaux virtuels ou gérer efficacement des réseaux matériels existants à l’aide de logiciels offrant ainsi une grande flexibilité et adaptabilité. La virtualisation des fonctions réseau (NFV), quant à elle, vise à réduire les coûts et à accélérer le déploiement des services pour les différents opérateurs de réseau. Cela est réalisé en dissociant les fonctions réseau (NF) telles que les pare-feu ou le chiffrement du matériel dédié et en les virtualisant sur des serveurs standards. La NFV permet de regrouper plusieurs fonctions sur un seul serveur physique, ce qui permet d’économiser les coûts et réduire les interventions sur site. Au lieu de déployer de nouveaux matériels, les fournisseurs de services (opérateurs) peuvent activer des machines virtuelles (VM) pour exécuter des fonctions réseau spécifiques (VNFs). Par exemple, le chiffrement du réseau peut être réalisé en déployant un logiciel de chiffrement sur un serveur standard ou un commutateur existant, ce qui élimine la nécessité de déployer de nouveaux matériels. Le placement et le chainage des VNFs posent un problème complexe connu pour être NP-difficile. Il s’agit de déterminer la séquence optimale de chaînes de fonctions de service (SFC) tout en dirigeant efficacement le trafic à travers les différents VNFs. L’objectif principal de la thèse est de développer un algorithme qui optimise le coût de placement et chainage des VNFs dans le réseau, en tenant compte de diverses contraintes telles que l’ordre des VNFs, la capacité de traitement et la capacité de bande passante. L’algorithme vise à minimiser les coûts d’allocation globaux tout en garantissant un routage efficace des flux à travers les VNFs. En exploitant les capacités du NFV et du SDN, la thèse vise à contribuer à l’avancement de la virtualisation des réseaux et des réseaux définis par logiciel(SDN). Les algorithmes proposés permettront aux opérateurs de réseau de prendre des décisions éclairées concernant le placement des VNFs, ce qui se traduira par une amélioration de l’efficacité du réseau, une réduction des coûts et une amélioration de la fourniture de services. La thèse vise à permettre aux opérateurs de réseau de gérer efficacement leurs réseaux, d’allouer les ressources de manière optimale et de fournir des services avec une agilité et une rentabilité accrue The current landscape of networking has witnessed a growing interest in two significant technologies: Network Function Virtualization (NFV) and Software-DefinedNetworking (SDN). These technologies offer novel approaches to network management,bringing flexibility and programmability to the forefront.Software-Defined Networking (SDN) revolutionizes the network management by decoupling the control plane from the data plane. This separation of plans allows forcentralized control and programmability, replacing traditional hardware-centric control withsoftware-based control. SDN can create virtual networks or efficiently control traditionalhardware networks through software, offering enhanced flexibility and adaptability.Network Function Virtualization (NFV), on the other hand, focuses on cost reduction and service deployment acceleration for network operators. It achieves this by decoupling network functions (NF), such as firewall or encryption, from dedicated hardware andvirtualizing them on standard servers. NFV enables the consolidation of multiple functions onto a single physical server, resulting in cost savings and minimized field interventions.Adding new network functions becomes more streamlined, requiring the activation of virtualmachines (VM) rather than deploying additional hardware across the entire network.The research thesis aims to tackle the NP-hard problem of optimal VNFs placementand chaining within a NFV network. This problem involves determining the most efficientsequence of service function chains (SFC) while directing flows through the VNFs. Theprimary objective is to develop an algorithm that achieves a cost optimal placement and chaining of VNFs, considering various constraints such as chaining order, processing capacity,and bandwidth capacity.The algorithm seeks to minimize the overall allocation costs while ensuring effectiveflow routing through the VNFs. By leveraging the capabilities of NFV and SDN, the thesis aimsto contribute to the advancement of network virtualization and software-defined networking.The proposed algorithms will empower network operators to make informed decisionsregarding VNFs placement, leading to improved network efficiency, cost reduction, andenhanced service provisioning. Ultimately, the thesis aims to enable network operators toeffectively manage their networks, allocate resources optimally and deliver services withincreased agility and cost-effectiveness

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Marchal, Xavier. "Architectures et fonctions avancées pour le déploiement progressif de réseaux orientés contenus." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0049.

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Abstract:

Les protocoles historiques d’Internet (TCP/IP) qui servaient à interconnecter les tous premiers ordinateurs ne sont plus adaptés à la diffusion massive de contenus qui en est fait aujourd’hui. De nouveaux protocoles réseau centrés sur les contenus (Information-Centric Networking) sont actuellement conçus pour optimiser ces échanges en pariant sur un changement de paradigme où les contenus, plutôt que les machines sont adressables à l’échelle d’Internet. Cependant, un tel changement ne peut se faire que progressivement et si tous les impératifs opérationnels sont assurés. Ainsi, cette thèse a pour objectif d’étudier et de lever les principaux verrous technologiques empêchant l’adoption du protocole NDN (Name Data Networking) par les opérateur en garantissant la sécurité, les performances, l’interopérabilité, la bonne gestion et le déploiement automatisé d’un réseau NDN. Dans un premier temps, nous évaluons les performances actuelles d’un réseau NDN à l’aide d’un outil de notre conception, ndnperf, et constatons le coût élevé pour un serveur utilisant ce protocole. Puis nous proposons un ensemble de solutions pour améliorer l’efficacité d’un serveur NDN pouvant être jusqu’à 6,4 fois plus efficient que les paramètres de base. Ensuite nous nous intéressons à la sécurité de NDN à travers l’évaluation de l’attaque par empoisonnement de contenus, connue pour être critique mais jamais caractérisée. Cette étude se base sur deux scénarios, en utilisant un serveur et un client pour effectuer la pollution, ou en exploitant une faille dans le traitement des paquets au niveau du routeur. Nous montrons ainsi la dangerosité de l’attaque et proposons une correction de la faille la permettant. Dans un troisième temps, nous cherchons à adapter le protocole HTTP pour qu’il puisse être transporté sur un réseau NDN à des fins d’interopérabilité. Pour ce faire, nous avons développé deux passerelles qui effectuent les conversions nécessaires pour qu’un contenu web puisse rentrer ou sortir d’un réseau NDN. Après avoir décrit notre solution, nous l’évaluons et l’améliorons afin de pouvoir bénéficier d’une fonctionnalité majeure de NDN, à savoir la mise en cache des contenus dans le réseau à hauteur de 61,3% lors de tests synthétiques et 25,1% lors de simulations de navigation avec plusieurs utilisateurs utilisant une loi Zipf de paramètre 1,5. Pour finir, nous proposons une architecture à base de microservices virtualisés et orchestrés pour le déploiement du protocole NDN en suivant le paradigme NFV (Network Function Virtualization). Les sept microservices présentés reprennent soit une fonction atomique du routeur, soit proposent un nouveau service spécifique. Ces fonctions peuvent ensuite être chaînées pour constituer un réseau optimisé. Cette architecture est orchestrée à l’aide d’un manager qui nous permet de pleinement tirer parti des avantages des microservices comme la mise à l’échelle des composants les plus lents ou encore le changement dynamique de topologie en cas d’attaque.Une telle architecture, associée aux contributions précédentes, permettrait un déploiement rapide du protocole NDN, notamment grâce à un développement facilité des fonctions, à l’exécution sur du matériel conventionnel, ou encore grâce à la flexibilité qu’oﬀre ce type d’architecture Internet historical protocols (TCP/IP) that were used to interconnect the very first comput-ers are no longer suitable for the massive distribution of content that is now being made. New content-based network protocols (Information-Centric Networking) are currently being designed to optimize these exchanges by betting on a paradigm shift where content, rather than machines, are addressable across the Internet. However, such a change can only be made gradually and if all operational imperatives are met. Thus, this thesis aims to study and remove the main tech-nological obstacles preventing the adoption of the NDN (Name Data Networking) protocol by operators by guaranteeing the security, performance, interoperability, proper management and automated deployment of an NDN network. First, we evaluate the current performance of an NDN network thanks to a tool we made, named ndnperf, and observe the high cost for a provider delivering fresh content using this protocol. Then, we propose some optimizations to improve the eﬃciency of packet generation up to 6.4 times better than the default parameters. Afterwards, we focus on the security of the NDN protocol with the evaluation of the content poisoning attack, known as the second more critical attack on NDN, but never truly characterized. Our study is based on two scenarios, with the usage of a malicious user and content provider, or by exploiting a flaw we found in the packet processing flow of the NDN router. Thus, we show the danger of this kind of attacks and propose a software fix to prevent the most critical scenario. Thirdly, we are trying to adapt the HTTP protocol in a way so that it can be transported on an NDN network for interoperability purposes. To do this, we designed an adaptation protocol and developed two gateways that perform the necessary conversions so that web content can seamlessly enter or exit an NDN network. After describing our solution, we evaluate and improve it in order to make web content benefit from a major NDN feature, the in-network caching, and show up to 61.3% cache-hit ratio in synthetic tests and 25.1% in average for browsing simulations with multiple users using a Zipf law of parameter 1.5. Finally, we propose a virtualized and orchestrated microservice architecture for the deploy-ment of an NDN network following the Network Fonction Virtualization (NFV) paradigm. We developed seven microservices that represent either an atomic function of the NDN router or a new one for specific purposes. These functions can then be chained to constitute a full-fledged network. Our architecture is orchestrated with the help of a manager that allows it to take the full advantages of the microservices like scaling the bottleneck functions or dynamically change the topology for the current needs (an attack for example). Our architecture, associated with our other contributions on performance, security and in-teroperability, allows a better and more realistic deployment of NDN, especially with an easier development of new features, a network running on standard hardware, and the flexibility allowed by this kind of architecture

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Morcos, Mira. "Auction-based dynamic resource orchestration in cloud-based radio access networks." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLL003.

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Abstract:

La densification de réseau à l'aide de petites cellules massivement déployées sur les zones macro-cellules, représente une solution prometteuse pour les réseaux mobiles 5G avenir pour faire face à l'augmentation du trafic mobile. Afin de simplifier la gestion de l'hétérogène du réseau d'accès radio (Radio Access Network RAN) qui résulte du déploiement massif de petites cellules, des recherches récentes et des études industrielles ont favorisé la conception de nouvelles architectures de RAN centralisés appelés comme Cloud-RAN (C-RAN), ou RAN virtuel (V-RAN), en incorporant les avantages du cloud computing et Network Functions Virtualization (NFV). Le projet de DynaRoC vise l'élaboration d'un cadre théorique de l'orchestration de ressources pour les C-RAN et dériver les limites de performance fondamentaux ainsi que les arbitrages entre les différents paramètres du système, et la conception de mécanismes d'orchestration de ressources dynamiques sur la base des conclusions théoriques à atteindre un équilibre de performance souhaité, en tenant compte des différents défis de conception. Le doctorant va étudier les mécanismes d'optimisation des ressources novatrices pour favoriser le déploiement de C-RAN, améliorer leur performance exploitant la technologie Network Functions Virtualization Network densification using small cells massively deployed over the macro-cell areas, represents a promising solution for future 5G mobile networks to cope with mobile traffic increase. In order to simplify the management of the heterogeneous Radio Access Network (RAN) that results from the massive deployment of small cells, recent research and industrial studies have promoted the design of novel centralized RAN architectures termed as Cloud-RAN (C-RAN), or Virtual RAN (V-RAN), by incorporating the benefits of cloud computing and Network Functions Virtualization (NFV). The DynaRoC project aims at (1) developing a theoretical framework of resource orchestration for C-RAN and deriving the fundamental performance limits as well as the tradeoffs among various system parameters, and (2) designing dynamic resource orchestration mechanisms based on the theoretical findings to achieve a desired performance balance, by taking into account various design challenges. The PhD student will investigate innovative resource optimization mechanisms to foster the deployment of C-RANs, improving their performance exploiting the enabling Network Functions Virtualization technology

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Slim, Farah. "Etude et implémentation d'algorithmes de gestion de ressources pour un système d'exploitation de réseau." Thesis, Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire, 2018. http://www.theses.fr/2018IMTA0071.

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Abstract:

L’automatisation et la capacité de rendre les réseaux totalement programmables est un enjeu majeur dans l’évolution des systèmes de télécommunications. Rendre les réseaux plus flexibles et proches du système d’information est une question récurrente dans le monde des réseaux depuis de nombreuses années, mais l’émergence de nouvelles initiatives dans le cadre de l’Internet du futur, notamment avec le développement d’outils de gestion associés comme OpenStack, ont permis de développer de nouvelles approches pour la commande et la gestion des équipements de réseau. Grâce à ces nouveaux paradigmes, le secteur télécom est désormais au coeur d'une transformation digitale. Cette transformation s'appuie sur de nouvelles technologies émergentes telles que la virtualisation, les réseaux définis par logiciels, et le déploiement des services réseaux sur le cloud. L’objectif de la thèse est d'analyser les modifications qui vont affecter l'infrastructure de l'opérateur dans le but de concevoir des algorithmes de gestion de ressources adaptés au contexte de la virtualisation des fonctions réseaux Network programmability is a major issue in the evolution of telecommunication systems. However, the emergence of new initiatives in the context of the internet of the future, such as network function virtualization and specialized tools such as Openstack makes it possible to develop new approaches to control and manage the network infrastructure. This new approach on which telecom operators rely to accelerate their digital transformation will impact not only the way networks are defined but also the main role of the operator, who now hasto manage cloud resources in combination with network resources. The main goal of the thesis is to analyze the modifications that will affect the infrastructure of the operator in order to design resource allocation algorithms adapted to the context of the virtualization of network functions

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Chang, Chia-Yu. "Cloudiﬁcation and Slicing in 5G Radio Access Network". Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2018. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2018SORUS293.pdf.

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Abstract:

Au cours des dernières décennies, la croissance des statistiques d’utilisation de réseau exige une technologique évolutive. Une question naturelle surgit dans nos esprits: que sera la 5G? Pour répondre à cette question, l’architecture 5G doit être conçue avec un certain niveau de flexibilité via l’intégration des principes de softwarization et virtualisation. Le réseau peut être utilisé de manière efficace et indépendante via la création de plusieurs espaces séparées logiquement, appelés tranches de réseau. De plus, chaque réseau logique peut déployer ses fonctions de réseau dans un environnement de nuage avec la flexibilité d’exécution. À cette fin, l’objectif de cette thèse est d’étudier ces deux techniques: (a) C-RAN et (b) découpage de RAN. Dans la première partie, nous étudions C-RAN, dans lequel les stations de base monolithiques sont remplacées par (1) les éléments radio distribués et (2) les pools centralisés pour des unités de traitement en bande de base. Le concept C-RAN est toujours confronté à des exigences sévères en matière de capacité et de latence de l’interface fronthaul qui connecte l’unité de radio distante distribuée à l’unité de traitement en bande de base centralisée. Dans la deuxième partie, nous nous concentrons sur le découpage RAN non seulement pour permettre des différents niveaux d’isolation et de partage à chaque tranche de réseau, mais également pour customiser le plan de contrôle, le plan utilisateur et la logique de contrôle de réseau virtualisé. Par conséquent, nous proposons un environnement d’exécution flexible pour le système de slicing, nommé «RAN Runtime» pour héberger les instances de service sur chacun des modules RAN sous-jacents Over the past few decades, the continuing growth of network statistics requires a constantly evolving technology. Therefore, a natural question arises in our minds: what will 5G be? To answer this question, the 5G architecture must be designed with a certain level of flexibility through the integration of softwarization and virtualization principles. Therefore, we can see that 5G will provide a paradigm shift beyond radio access technology in order to establish an agile and sophisticated communication system. The network can be used efficiently and independently by creating multiple logically separated spaces, called network slices. In addition, each logical network can deploy its network functions in a flexible cloud environment. To this end, the goal of this thesis is to study these two techniques: (a) Cloud-RAN and (b) RAN splitting. In the first part, our focus is on the C-RAN concept, in which monolithic base stations are replaced by (1) distributed radio elements and (2) centralized pools for baseband processing units. The C-RAN notion is still confronted with stringent capacity and latency requirements of the fronthaul interface that connects the distributed remote radio unit to the centralized baseband processing unit. In the second part, we focus on RAN cutting not only to allow different levels of isolation and sharing at each slice of network, but also to customize the control plane, user plane and control logic. Therefore, we provide a flexible runtime environment for the "RAN Runtime" slicing system to host service instances on each of the underlying RAN modules

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Tomassilli, Andrea. "Vers les réseaux de nouvelle génération avec SDN et NFV." Thesis, Université Côte d'Azur (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019AZUR4044.

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Abstract:

Les progrès récents dans le domaine des réseaux, tels que les réseaux logiciel (SDN) et la virtualisation des fonctions réseaux (NFV), modifient la façon dont les opérateurs de réseaux déploient et gèrent les services Internet. D'une part, SDN introduit un contrôleur logiquement centralisé avec une vue globale de l'état du réseau. D'autre part, NFV permet le découplage complet des fonctions réseaux des appareils propriétaires et les exécute en tant qu'applications logicielles sur des serveurs génériques. De cette façon, les opérateurs de réseaux peuvent déployer dynamiquement des fonctions réseaux virtuelles (VNF). SDN et NFV, tous deux séparément, offrent aux opérateurs de nouvelles opportunités pour réduire les coûts, améliorer la flexibilité et le passage à l'échelle des réseaux et réduire les délais de mise sur le marché des nouveaux services et applications. De plus, le modèle de routage centralisé du SDN, associé à la possibilité d'instancier les VNF à la demande, peut ouvrir la voie à une gestion encore plus efficace des ressources réseaux. Par exemple, un réseau SDN/NFV peut simplifier le déploiement des chaînes de fonctions de services (SFC) en rendant le processus plus facile et moins coûteux. Dans cette thèse, notre objectif était d'examiner comment tirer parti des avantages potentiels de combiner SDN et NFV. En particulier, nous avons étudié les nouvelles possibilités offertes en matière de conception de réseau, de résilience et d'économies d'énergie, ainsi que les nouveaux problèmes qui surgissent dans ce nouveau contexte, comme l'emplacement optimal des fonctions réseaux. Nous montrons qu'une symbiose entre le SDN et le NFV peut améliorer la performance des réseaux et réduire considérablement les dépenses d'investissement (CapEx) et les dépenses opérationnelles (OpEx) du réseau Recent advances in networks, such as Software Defined Networking (SDN) and Network Function Virtualization (NFV), are changing the way network operators deploy and manage Internet services. On one hand, SDN introduces a logically centralized controller with a global view of the network state. On the other hand, NFV enables the complete decoupling of network functions from proprietary appliances and runs them as software applications on general–purpose servers. In such a way, network operators can dynamically deploy Virtual Network Functions (VNFs). SDN and NFV benefit network operators by providing new opportunities for reducing costs, enhancing network flexibility and scalability, and shortening the time-to-market of new applications and services. Moreover, the centralized routing model of SDN jointly with the possibility of instantiating VNFs on–demand, may open the way for an even more efficient operation and resource management of networks. For instance, an SDN/NFV-enabled network may simplify the Service Function Chain (SFC) deployment and provisioning by making the process easier and cheaper. In this study, we aim at investigating how to leverage both SDN and NFV in order to exploit their potential benefits. We took steps to address the new opportunities offered in terms of network design, network resilience, and energy savings, and the new problems that arise in this new context, such as the optimal network function placement in the network. We show that a symbiosis between SDN and NFV can improve network performance and significantly reduce the network's Capital Expenditure (CapEx) and Operational Expenditure (OpEx)

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Taghavian, Masoud. "VNF placement in 5G Networks using AI/ML." Electronic Thesis or Diss., Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire, 2024. http://www.theses.fr/2024IMTA0421.

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Abstract:

La transition inévitable des dispositifs matériels physiques vers des modules logiciels légers et réutilisables dans le cadre de la virtualisation des fonctions de réseau (NFV) offre d’innombrables possibilités tout en présentant plusieurs défis sans précédent. La satisfaction des attentes de la NFV dans les réseaux post-5G dépend fortement du placement efficace des services de réseau.L’allocation dynamique des ressources physiques pour les demandes de services en ligne exigeant des ressources hétérogènes selon des exigences de qualité de service spécifiques représente l’une des étapes les plus importantes de la conception NFV et un problème NP-Hard à résoudre. Cette complexité est rencontrée dans divers cas d’utilisation 5G NFV, qui sont liés au placement, à partir de VNF Forwarding-Graphs et Network Slicing, à la virtualisation du réseau central, CDN, IoT, etc., examinant de nombreux objectifs dans la littérature, allant des optimisations multi-objectifs basées sur les ressources à la consommation d’énergie, le coût des revenus, l’acceptation du service, la résilience, la disponibilité, la sécurité,etc. Dans cette thèse, nous nous intéressons au placement des services de réseau virtuel sur le réseau en essayant de maximiser le nombre de services acceptés en tenant compte de leurs exigences de qualité de service. Bien que le problème de placement des VNF soit étudié depuis de nombreuses années, le besoin d’une approche permettant de trouver un juste compromis entre l’optimalité et la scalabilité existe toujours. Dans cette thèse, nous étudions plusieurs problèmes et défis dans le placement de services en réseau et proposons des solutions AL/ML en conséquence The inevitable transition from physical hardware devices towards lightweight reusable software modules in Network Function Virtualization (NFV) introduces countless opportunities while presenting several unprecedented challenges. Satisfying NFV expectations in post-5G networks heavily depends on the efficient placement of network services. Dynamic allocation of physical resources for online service requests demanding heterogeneous resources under specific QoS requirements represents one of the most important steps in NFV design, and a NP-Hard problem to solve. This complexity is encountered in various 5G NFV use-cases, which are related to the placement, from VNF Forwarding-Graphs and Network Slicing, to the virtualization of the Core Network, CDN, IoT, etc., investigating numerous objectives in the literature, ranging from resources-based multi-objective optimizations to the energy consumption, cost of revenue, service acceptance, resiliency, availability, security, etc. In this thesis, we are interested in placing the virtual network services over the network by trying to maximize the number of accepted services considering their QoS requirements. Although the VNF placement problem has been studied for many years, the need for an approach that could find a fair compromise between optimality and scalability still exists. In this thesis, we study several problems and challenges in network service placement and propose AL/ML solutions accordingly

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Graff, Philippe. "Caractérisation, identification dans le réseau et optimisation du transport de trafic à faible latence - le cas du Cloud-Gaming." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2023. http://www.theses.fr/2023LORR0314.

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Abstract:

Cette thèse s'intéresse au traitement du trafic à faible latence dans les réseaux, et en particulier aux services de type Cloud Gaming (CG) qui constituent notre cas d'étude. Ceux-ci ont fortement gagné en popularité et devraient représenter une part importante du trafic Internet dans les prochaines années. Or, les caractéristiques de leur trafic, à la fois haut débit et à faible latence, est exigeant pour les réseaux et rend difficile le maintien d'une bonne qualité de service (QoS) en conditions de réseau dégradées. Nous commençons par étudier le trafic de quatre plateformes de CG afin d'évaluer la capacité d'adaptation et la réactivité de leur algorithme de contrôle de congestion (CCA). Pour cela, nous dégradons synthétiquement les conditions réseau en impactant tour à tour le délais, la gigue, le taux de pertes et la bande passante disponible avec différentes intensités, et observons le trafic résultant. Dans un deuxième temps, nous étudions le trafic CG sur réseau cellulaire en reproduisant les conditions observées sur le réseau 4G d'Orange, y compris en situation de mobilité. Nous avons relevé une certaine disparité dans le comportement des plateformes. Certaines ne s'adaptent pas assez aux différentes contraintes et s'exposent par conséquent à de forts délais, se soldant parfois par des pertes de paquets. D'autres surréagissent, au détriment de leur qualité vidéo. L'ensemble des données collectées a été mis à disposition de la communauté. Constatant l'insuffisance des CCA de bout en bout, nous avons cherché dans un second temps à identifier le trafic CG dans le réseau pour lui faire bénéficier d'un traitement amélioré, en particulier au niveau des files d'attente qui peuvent induire de la latence en cas de congestion. Pour ce faire, nous avons mis au point un classificateur permettant de reconnaître avec une haute précision (98.5%) le trafic CG en s'appuyant sur un apprentissage automatique des propriétés statistiques du trafic qui sont calculées à la volée. Nous proposons une implantation de notre classificateur sous forme de plusieurs fonctions réseau virtuelles (VNF) pouvant traiter 10Gb/s. En partenariat avec Orange Labs, nous avons également étudié l'accélération de certaines fonctions sur un switch matériel programmable en P4 et en avons implanté certaines comme le calcul des caractéristiques, ce qui prouve qu'un déploiement réaliste au niveau d'un fournisseur d'accès est possible. Enfin, nous proposons de faire bénéficier le trafic CG d'une architecture "Low Latency, Low Loss, and Scalable Throughput" (L4S). Les plateformes actuelles de CG n'étant pas compatibles, nous avons développé notre propre plateforme et l'avons muni de Scream, un CCA basé pertes et délais pour le protocole RTP et supportant la notification explicite de congestion (ECN). Nous proposons de l'utiliser conjointement à DualPI2, un gestionnaire actif de files d'attente (AQM) disposant d'une file à faible latence. Nous évaluons alors le trafic face à différents flux concurrents soumis à un goulot d'étranglement. Pour la première fois, nous montrons l'intérêt de L4S par rapport aux approches classiques de gestion de file d'attente sur un véritable service à faible latence This thesis focuses on the transport of low-latency traffic in networks, and in particular on Cloud Gaming (CG) services we selected as our case study. CG plaforms have gained much popularity recently and are expected to become a significant part of Internet traffic share in the upcoming years. However, the characteristics of their traffic, at the same time high bandwidth and low latency, are challenging for networks and make it difficult to maintain good quality of service (QoS) in degraded network conditions. We first analyze the traffic of four CG platforms to evaluate the capacity of adaptation and responsiveness of their congestion control algorithm (CCA). We synthetically lower the network conditions by impacting in turn the delay, jitter, loss rate and available bandwidth with different intensities, and observe the resulting traffic. Then, we study CG traffic on cellular networks by reproducing the conditions observed on the Orange 4G network, including a user mobility scenario. We noted a some disparities in the platforms' behavior. Some do not adapt adequately to the different constraints and are therefore exposed to long queuing delays, sometimes resulting in packet losses. Others overreact, to the detriment of their video quality. All of the data collected was made available to the community. Considering the limitations of end-to-end CCA, we propose to identify CG traffic in the network to make it benefit from an improved traffic processing, in particular at the level of queues which can induce latency in case of congestion. We have developed a classifier able to recognize CG traffic with high precision (98.5%) by relying on a machine learning approach featuring the statistical properties of CG traffic which are calculated on the fly. We propose an implementation of our classifier as a set of virtual network functions (VNF) that can handle 10Gb/s. In collaboration with Orange Labs, we also considered the acceleration of some functions on a programmable hardware switch in P4 and implemented the extraction of flow statistical features, which proves that a realistic deployment at an ISP level is possible. Finally, we propose to experiment the transport of CG traffic in a “Low Latency, Low Loss, and Scalable Throughput” (L4S) architecture. As current CG platforms are not compatible, we developed our own platform coupled with Scream, a CCA based on loss and delays for the RTP protocol and supporting explicit congestion notification (ECN). We propose to use it in conjunction with DualPI2, an active queue manager (AQM) with a low latency queue. We then monitor the traffic on the bottleneck against different competing flows. For the first time, we evaluate the performance of L4S against traditional traffic engineering approaches on a real low latency service

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Houidi, Omar. "Algorithms for Virtual Network Functions chaining." Electronic Thesis or Diss., Institut polytechnique de Paris, 2020. http://www.theses.fr/2020IPPAS005.

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Abstract:

Cette thèse traite du placement optimal et heuristique de fonctions réseau et de chaînes de fonction réseau dans des infrastructures cloud et réseau virtualisées. L'émergence de la virtualisation des fonctions réseau, connu sous l'acronyme NFV pour Network Function Virtualization, permet de découpler les fonctions réseau en mode logiciel du matériel d'hébergement et de s'appuyer sur des serveurs génériques et d'éviter l'usage de, et la dépendance à, des matériels dédiés voire propriétaires.Le placement de fonctions réseau virtualisées (représentées par VNF, Virtualized Network Functions) est NP-Difficile puisqu'il s'agit de projeter un petit graphe de ressources virtuelles sur un graphe plus grand (graphe de l'infrastructure d'hébergement). Les solutions optimales, en particulier la programmation linéaire en nombre entier (ILP), ne passent pas à l'échelle. Sachant que la demande est dynamique et peut varier dans le temps et que le réseau est lui même variable dans le temps, il est important de prévoir des adaptations des placements. Cela peut s'effectuer par de l'élasticité sur les ressources d'hébergement réservées à une fonction réseau virtualisée, à un graphe de service réseau et par une extension du graphe de service lui même en fonction du contexte et des exigences des utilisateurs ou tenants.La thèse propose une famille d'algorithmes pour le placement de chaînes de services (ou fonctions) réseau avec la possibilité d'étendre les ressources d'hébergement des VNFs (c'est à dire assurer l'élasticité du service d'hébergement en augmentant les ressources allouées ou en générant plusieurs instances de VNFs pour écouler le trafic et répondre à la demande) en plus du placement initial. Une solution en programmation en nombre entier est élaborée et aussi utilisée comme référence pour une comparaison avec l'état de l'art et avec les extensions proposées. L'optimisation étant effectuée en instantanée au fur à mesure de l'arrivée des demandes, une à la fois, une solution qui regroupe plusieurs demandes pour y répondre simultanément, en élaborant un graphe composite, permet d'améliorer les performances. Cette approche connue sous le nom de "batch" n'améliore que partiellement la performance, la récompense sur le long terme (en efficacité, minimisation des ressources consommées, et en équilibrage de charge) est nécessairement limitée.La thèse s'est penchée aussi sur l'extension de graphes de services réseau, de tenants, déjà déployés, en adoptant une approche de type arbre de recouvrement, Spanning Tree. Plus spécifiquement une modélisation du problème en un "Steiner Tree Problem" a conduit à des performances proches de l'optimal pour des extensions de graphes au fil des demandes, en les traitant séparément. Les travaux de thèse sont par la suite revenus sur la rentabilité sur le long terme des algorithmes, en approchant le placement de chaînes de services et fonctions réseau comme un objectif long terme via de l'apprentissage par renforcement en se souciant plus de la rentabilité et de l'efficacité long terme des algorithmes contrairement aux approches visant exclusivement l'optimalité instantanée à chaque nouvelle demande.Cette thèse a permis de faire avancer autant que faire se peut l'état de l'art du placement optimal dans les infrastructures cloud et réseau partagées. Notamment, le problème, et besoin, d'extension de graphes, de tenants, déjà déployés, sans perturber l'hébergement initial, a reçu peu d'attention. Pourtant ce besoin est essentiel pour répondre à des déploiements additionnels de nouvelles fonctions et services réseau, et pour réagir aux dégradations et à l'accroissement de la demande, aux attaques et pour assurer l'introduction de nouveaux services et fonctions de sécurité autour du graphe initial. L'approche peut aussi répondre à des modifications de graphes et d'isolations d'une partie (défectueuse ou compromise) d'un graphe et de son remplacement par d'autres services et graphes fiables et non altérés Network Function Virtualization (NFV) is an innovative emerging concept that decouples network functions (such as firewalls, DNS, NATs, load balancers, etc.) from dedicated hardware devices (the traditional expensive middleboxes). This decoupling enables hosting of network services, known as Virtualized Network Functions (VNFs), on commodity hardware (such as switches or servers) and thus facilitates and accelerates service deployment and management by providers, improves flexibility, leads to efficient and scalable resource usage, and reduces costs. This paradigm is a major turning point in the evolution of networking, as it introduces high expectations for enhanced economical network services, as well as major technical challenges.One of the main technical challenges in this domain is the optimal placement of the VNFs within the hosting infrastructures. This placement has a critical impact on the performance of the network, as well as on its reliability and operation cost. The VNF Placement and Chaining Problem is NP-Hard and there is a need for placement approaches that can scale with problem size and find good solutions in acceptable times. The overarching goal of this thesis is to enable dynamic virtual network resources provisioning to deal with demand fluctuation during the virtual network lifetime, and to enhance the substrate resource usage. Reserving a fixed amount of resources is inefficient to satisfy the VNF resource requirements. To cope with these problems, we propose dynamic resource management strategies.In this thesis, both exact and heuristic algorithms are designed and evaluated in terms of optimality, complexity, ability to scale, and compared with the state of the art. Elastic mechanisms and scaling algorithms are first presented to improve adaptation and deployment of virtualized network functions in NFV infrastructures to support increasing demand while increasing provider's revenue. Since network providers not only need to control, classify and steer user and application traffic flows in their dedicated slices but also want to extend their already acquired and operational virtual networks or slices with additional service graphs, the thesis proposes extension algorithms of already hosted network functions graphs without disrupting initially deployed and active service instances. The proposed algorithms extend already deployed network services and functions graphs to respond to new demands while taking into account the constraint of minimizing the impact on the original service graphs. The extension algorithms are particularly useful and suitable for situations where already deployed graphs need to be enhanced with new features and properties (adding new functions) and modified to react to degradation and attacks such as removing a fraction of the graph and replacing with new complex and composed functions into more capable and uncompromised graphs.The thesis also addresses the VNF placement and chaining problem in an online and in a batch mode to improve performance in terms of longer time reward. An enhanced Reinforcement Learning-based approach is also proposed to improve the long term reward beyond what the previous methods can achieve. This is analyzed and realized for a load balancing objective but can be adjusted for other criteria

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Morcos, Mira. "Auction-based dynamic resource orchestration in cloud-based radio access networks." Electronic Thesis or Diss., Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLL003.

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Abstract:

La densification de réseau à l'aide de petites cellules massivement déployées sur les zones macro-cellules, représente une solution prometteuse pour les réseaux mobiles 5G avenir pour faire face à l'augmentation du trafic mobile. Afin de simplifier la gestion de l'hétérogène du réseau d'accès radio (Radio Access Network RAN) qui résulte du déploiement massif de petites cellules, des recherches récentes et des études industrielles ont favorisé la conception de nouvelles architectures de RAN centralisés appelés comme Cloud-RAN (C-RAN), ou RAN virtuel (V-RAN), en incorporant les avantages du cloud computing et Network Functions Virtualization (NFV). Le projet de DynaRoC vise l'élaboration d'un cadre théorique de l'orchestration de ressources pour les C-RAN et dériver les limites de performance fondamentaux ainsi que les arbitrages entre les différents paramètres du système, et la conception de mécanismes d'orchestration de ressources dynamiques sur la base des conclusions théoriques à atteindre un équilibre de performance souhaité, en tenant compte des différents défis de conception. Le doctorant va étudier les mécanismes d'optimisation des ressources novatrices pour favoriser le déploiement de C-RAN, améliorer leur performance exploitant la technologie Network Functions Virtualization Network densification using small cells massively deployed over the macro-cell areas, represents a promising solution for future 5G mobile networks to cope with mobile traffic increase. In order to simplify the management of the heterogeneous Radio Access Network (RAN) that results from the massive deployment of small cells, recent research and industrial studies have promoted the design of novel centralized RAN architectures termed as Cloud-RAN (C-RAN), or Virtual RAN (V-RAN), by incorporating the benefits of cloud computing and Network Functions Virtualization (NFV). The DynaRoC project aims at (1) developing a theoretical framework of resource orchestration for C-RAN and deriving the fundamental performance limits as well as the tradeoffs among various system parameters, and (2) designing dynamic resource orchestration mechanisms based on the theoretical findings to achieve a desired performance balance, by taking into account various design challenges. The PhD student will investigate innovative resource optimization mechanisms to foster the deployment of C-RANs, improving their performance exploiting the enabling Network Functions Virtualization technology

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Gao, Meihui. "Models and Methods for Network Function Virtualization (NFV) Architectures." Thesis, Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0025/document.

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Abstract:

Avec la croissance exponentielle des demandes de service, les opérateurs ont déployé de nombreux équipements, et par conséquent, la gestion du réseau est devenue de plus en plus difficile et coûteuse. La virtualisation des fonctions réseau (NFV) a été proposée comme un nouveau paradigme pour réduire les coûts liés à l’acquisition et à la maintenance pour les réseaux de télécommunications. Dans ce travail de thèse, nous nous intéressons aux problèmes du chaînage des fonctions virtuelles (VNFs) qui combinent des décisions de localisation des VNFs et de routage des demandes. D'un point de vue d'optimisation, ce problème est une combinaison des problèmes de localisation (pour la partie d'installation des VNFs) et de conception de réseaux (pour la partie de routage). Ces deux problèmes ont été largement étudié dans la littérature. Cependant, leur combinaison représente des divers challenges en termes de modélisation et de résolution. Dans la première partie de cette thèse, nous considérons une version réaliste du problème du chaînage des VNFs (VNF-PR) afin de comprendre l'impact des différents aspects sur les coûts et les performances de gestion du réseau. Dans ce but, nous étendons le travail dans~\cite{Addis2015} en considérant des caractéristiques et des contraintes plus réalistes des infrastructures NFV et nous proposons un modèle de programmation linéaire et une heuristique mathématique pour le résoudre. Dans le but de mieux comprendre la structure du problème et ses propriétés, la deuxième partie de la thèse est orientée vers l'étude théorique du problème, où nous avons étudié une version compacte du problème du chaînage des VNFs. Nous fournissons des résultats sur la complexité de calcul sous divers cas de topologie et de capacité. Ensuite, nous proposons deux modèles et nous les testons sur un testbed avec plus de 100 instances différentes avec différents cas de capacité. Au final, nous abordons la scalabilité du problème en proposant des méthodes constructives et des méthodes heuristiques basées sur la programmation linéaire entière pour traiter efficacement des instances de taille grande (jusqu'à 60 nœuds et 1800 demandes). Nous montrons que les heuristiques proposées sont capables de résoudre efficacement des instances de taille moyenne (avec jusqu'à 30 nœuds et 1 000 demandes) de cas de capacité difficiles et de trouver de bonnes solutions pour les instances dures, où le modèle ne peut fournir aucune solution avec un temps de calcul limité Due to the exponential growth of service demands, telecommunication networks are populated with a large and increasing variety of proprietary hardware appliances, and this leads to an increase in the cost and the complexity of the network management. To overcome this issue, the NFV paradigm is proposed, which allows dynamically allocating the Virtual Network Functions (VNFs) and therefore obtaining flexible network services provision, thus reducing the capital and operating costs. In this thesis, we focus on the VNF Placement and Routing (VNF-PR) problem, which aims to find the location of the VNFs to allocate optimally resources to serve the demands. From an optimization point of view, the problem can be modeled as the combination of a facility location problem (for the VNF location and server dimensioning) and a network design problem (for the demands routing). Both problems are widely studied in the literature, but their combination represents, to the best of our knowledge, a new challenge. We start working on a realistic VNF-PR problem to understand the impact of different policies on the overall network management cost and performance. To this end, we extend the work in [1] by considering more realistic features and constraints of NFV infrastructures and we propose a linear programming model and a math-heuristic to solve it. In order to better understand the problem structure and its properties, in the second part of our work, we focus on the theoretical study of the problem by extracting a simplified, yet significant variant. We provide results on the computational complexity under different graph topology and capacity cases. Then, we propose two mathematical programming formulations and we test them on a common testbed with more than 100 different test instances under different capacity settings. Finally, we address the scalability issue by proposing ILP-based constructive methods and heuristics to efficiently deal with large size instances (with up to 60 nodes and 1800 demands). We show that our proposed heuristics can efficiently solve medium size instances (with up to 30 nodes and 1000 demands) of challenging capacity cases and provide feasible solutions for large size instances of the most difficult capacity cases, for which the models cannot find any solution even with a significant computational time

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Esteves, José Jurandir Alves. "Optimization of network slice placement in distributed large-scale infrastructures : from heuristics to controlled deep reinforcement learning." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2021. http://www.theses.fr/2021SORUS325.

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Abstract:

Cette thèse examine comment optimiser le placement de tranches (slices) de réseau dans les infrastructures distribuées à grande échelle en se concentrant sur des approches heuristiques en ligne et basées sur l'apprentissage par renforcement profond (DRL). Tout d'abord, nous nous appuyons sur la programmation linéaire en nombre entiers (ILP) pour proposer un modèle de données permettant le placement de tranches de réseau sur le bord et le cœur du réseau. Contrairement à la plupart des études relatives au placement de fonctions réseau virtualisées, le modèle ILP proposé prend en compte les topologies complexes des tranches de réseau et accorde une attention particulière à l'emplacement géographique des utilisateurs des tranches réseau et à son impact sur le calcul de la latence de bout en bout. Des expérimentations numériques nous ont permis de montrer la pertinence de la prise en compte des contraintes de localisation des utilisateurs.Ensuite, nous nous appuyons sur une approche appelée "Power of Two Choices" pour proposer un algorithme heuristique en ligne qui est adapté à supporter le placement sur des infrastructures distribuées à grande échelle tout en intégrant des contraintes spécifiques au bord du réseau. Les résultats de l'évaluation montrent la bonne performance de l'heuristique qui résout le problème en quelques secondes dans un scénario à grande échelle. L'heuristique améliore également le taux d'acceptation des demandes de placement de tranches de réseau par rapport à une solution déterministe en ligne en utilisant l'ILP.Enfin, nous étudions l'utilisation de méthodes de ML, et plus particulièrement de DRL, pour améliorer l'extensibilité et l'automatisation du placement de tranches réseau en considérant une version multi-objectif du problème. Nous proposons d'abord un algorithme DRL pour le placement de tranches réseau qui s'appuie sur l'algorithme "Advantage Actor Critic" pour un apprentissage rapide, et sur les réseaux convolutionels de graphes pour l'extraction de propriétés. Ensuite, nous proposons une approche que nous appelons "Heuristically Assisted DRL" (HA-DRL), qui utilise des heuristiques pour contrôler l'apprentissage et l'exécution de l'agent DRL. Nous évaluons cette solution par des simulations dans des conditions de charge de réseau stationnaire, ensuite cyclique et enfin non-stationnaire. Les résultats de l'évaluation montrent que le contrôle par heuristique est un moyen efficace d'accélérer le processus d'apprentissage du DRL, et permet d'obtenir un gain substantiel dans l'utilisation des ressources, de réduire la dégradation des performances et d'être plus fiable en cas de changements imprévisibles de la charge du réseau que les algorithmes DRL non contrôlés This PhD thesis investigates how to optimize Network Slice Placement in distributed large-scale infrastructures focusing on online heuristic and Deep Reinforcement Learning (DRL) based approaches. First, we rely on Integer Linear Programming (ILP) to propose a data model for enabling on-Edge and on-Network Slice Placement. In contrary to most studies related to placement in the NFV context, the proposed ILP model considers complex Network Slice topologies and pays special attention to the geographic location of Network Slice Users and its impact on the End-to-End (E2E) latency. Extensive numerical experiments show the relevance of taking into account the user location constraints. Then, we rely on an approach called the “Power of Two Choices"(P2C) to propose an online heuristic algorithm for the problem which is adapted to support placement on large-scale distributed infrastructures while integrating Edge-specific constraints. The evaluation results show the good performance of the heuristic that solves the problem in few seconds under a large-scale scenario. The heuristic also improves the acceptance ratio of Network Slice Placement Requests when compared against a deterministic online ILP-based solution. Finally, we investigate the use of ML methods, more specifically DRL, for increasing scalability and automation of Network Slice Placement considering a multi-objective optimization approach to the problem. We first propose a DRL algorithm for Network Slice Placement which relies on the Advantage Actor Critic algorithm for fast learning, and Graph Convolutional Networks for feature extraction automation. Then, we propose an approach we call Heuristically Assisted Deep Reinforcement Learning (HA-DRL), which uses heuristics to control the learning and execution of the DRL agent. We evaluate this solution trough simulations under stationary, cycle-stationary and non-stationary network load conditions. The evaluation results show that heuristic control is an efficient way of speeding up the learning process of DRL, achieving a substantial gain in resource utilization, reducing performance degradation, and is more reliable under unpredictable changes in network load than non-controlled DRL algorithms

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Alleg, Abdelhamid. "Service Function Placement and Chaining in Network Function Virtualization Environments." Thesis, Bordeaux, 2019. http://www.theses.fr/2019BORD0117.

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Abstract:

L'émergence de la technologie de virtualisation des fonctions réseau (NFV) a suscité un vif intérêt autour de la conception, la gestion et le déploiement de services réseau de manière flexible, automatisée et indépendante du fournisseur. La mise en œuvre de la technologie NFV devrait être une solution profitable pour les fournisseurs de services et les clients. Cependant, ce changement de paradigme, amorcé par NFV, nécessite un abandon progressif des services réseau fournis à travers des équipements dédiés. En contrepartie, un environnement totalement ou partiellement virtualisé est proposé pour instancier dynamiquement et à la demande des modules logiciels appelés fonctions de réseau virtuelles (VNF). Cette évolution soulève un ensemble de défis liés au déploiement et à l'exploitation de services, tels que l'orchestration et la gestion, la résilience des services, le contrôle de la qualité de service (QoS), l’approvisionnement des ressources, etc. En outre, la question centrale à résoudre dans le contexte NFV est la suivante : « comment placer et chaîner effacement des fonctions virtuelles d’un service afin de fournir un niveau de qualité demandé par le client tout en optimisant l'utilisation des ressources par le fournisseur de services ? ”.Ainsi, cette thèse étudie la problématique du placement et du chaînage des VNF en tenant compte de certaines exigences de service telles que le délai de bout en bout, la disponibilité du service et la consommation d'énergie, et propose un ensemble d'algorithmes et de mécanismes visant à optimiser le déploiement des services demandés/fournis. Nos contributions dans cette thèse sont triples. Premièrement, nous proposons deux algorithmes de placement et de chaînage de VNF sensibles au délai de bout-en-bout pour des applications temps-réel. Les algorithmes proposés visent à respecter le délai approprié de bout-en-bout qui dépend du service déployé (exemples : VoIP, Streaming, etc.). Deuxièmement, nous présentons une analyse comparative de la disponibilité des services et nous proposons deux mécanismes de placement et de chaînage de VNF pour garantir un niveau prédéfini de disponibilité. L’objectif est de fournir des services résilients en ajustant avec précision les paramètres du schéma de protection (nombre, type, emplacement et taille des instances VNF) nécessaires pour atteindre ce niveau de disponibilité en dépit des défaillances du réseau. Enfin, nous proposons une architecture générale qui explore la possibilité d’étendre le paradigme de la virtualisation à l’Internet des objets (IoT). À cette fin, nous définissons un mécanisme de placement et de chaînage respectant les contraintes énergétiques pour des services IoT. Notre architecture propose de découpler et de virtualiser les fonctionnalités inhérentes à un objet connecté de l’équipement IoT physique. En étendant NFV au domaine IoT, notre solution ouvre de nouvelles perspectives d’application en supportant de nouveaux cas d’usages The emergence of Network Function Virtualization (NFV) technology has aroused keen interest to design, manage and deploy network services in a flexible, automated and vendor-agnostic manner. Implementing NFV technology is expected to be a win-win solution for both service providers and costumers. However, this paradigm shift, sparked by NFV, calls for a progressive abandon of network services that are provided as hardware appliance and rather it proposes a fully or partially virtualized environment that offers software modules called Virtual Network Functions (VNFs). This shift rises a set of challenges related to service deployment and operation such as orchestration and management, service resiliency, Quality of Service (QoS) and resource provisioning among others. Furthermore, the core question that needs to be solved within NFV context is “What is the best way to place and chain VNFs that form a service in order to meet Service Level Agreement requirements (costumer side) while optimizing resource usage (service provider side)?”.This thesis investigates the problem of VNF Placement and Chaining considering service requirements such as end-to-end delay, service availability and energy consumption and proposes a set of algorithms and mechanisms that aim to achieve an optimized deployment of the requested/provided services. Our contributions in this thesis are threefold. First, we propose a delay-aware Placement and Chaining algorithms for delay-sensitive applications over NFV networks. The proposed algorithms aim to meet the appropriate end-to-end delay defined according to the deployed service (VoIP, Streaming, etc.). Second, we provide a comprehensive service availability benchmarking and we propose two availability-aware mechanisms for VNFs chain. The aim is to provide resilient service provisioning by fine-tuning the parameters of the protection scheme (the number, the type, the placement and the size of the spare instances) needed to reach a predefined availability level, despite network failures. Finally, we propose a framework architecture that explores the possibility to extend the virtualization paradigm to Internet of Things (IoT). Toward this end, we define an energy-aware Placement and Chaining for IoT services where inherent IoT functionalities are decoupled from specific dedicated IoT devices and instantiated on-demand. By bringing together NFV and IoT paradigms, this extension opens new perspectives and push toward designing new use cases

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Salhab, Nazih. "Resource provisioning and dynamic optimization of Network Slices in an SDN/NFV environment." Thesis, Paris Est, 2020. http://www.theses.fr/2020PESC2019.

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Abstract:

Pour offrir le haut débit mobile amélioré, les communications massives et critiques pour l'Internet des objets, la cinquième génération (5G) des réseaux mobiles est déployée à nos jours, en se basant sur plusieurs catalyseurs: le réseau d'accès radio nuagique (C-RAN), les réseaux programmables (SDN), et la virtualisation des fonctions réseaux (NFV). Le C-RAN décompose la nouvelle génération Node-B (gNB) en: i) tête radio distante (RRH), ii) unité digitale (DU), et iii) unité centrale (CU), appelée aussi unité cloud ou collaborative. Les DU et CU implémentent la base bande (BBU) tout en utilisant les huit options du split du front-haul pour une performance affinée. La RRH implémente la circuiterie extérieure pour la radio. Le SDN permet la programmation du comportement du réseau en découplant le plan de contrôle du plan utilisateur tout en centralisant la gestion des flux en un nœud de contrôle dédié. La NFV, d'autre part, utilise les technologies de virtualisation pour lancer les fonctions réseaux virtualisées (FRV) sur des serveurs conventionnels du marché. SDN et NFV permettent la partition du C-RAN, réseaux de transport et cœur en tant que tranches définies comme des réseaux virtuels et isolés de bout en bout conçus pour couvrir des exigences spécifiques aux différentes cas d’utilisations. L'objectif principal de cette thèse est de développer des algorithmes de provisionnement des ressources (unité de traitement centrale (CPU), mémoire, énergie, et spectre) pour la 5G, tout en garantissant un emplacement optimal des FRV dans une infrastructure nuagique. Pour achever ce but ultime, on adresse l'optimisation des ressources et d'infrastructure dans les trois domaines des réseaux mobiles: le cœur de réseau 5G (5GC), le C-RAN et les contrôleurs SDN. En tant qu’une première contribution, nous formulons la décharge du 5GC en tant qu'une optimisation sous contraintes ciblant plusieurs objectifs (coût de virtualisation, puissance de traitement, et charge du réseau) pour faire les décisions optimales et avec la plus faible latence. On optimise l'utilisation de l'infrastructure réseau en termes de capacité de traitement, consommation d'énergie et de débit, tout en respectant les exigences par tranche (latence, fiabilité, et capacité, etc.). Sachant que l'infrastructure est assujettie à des évènements fréquents tels que l'arrivée et le départ des utilisateurs/dispositifs, les changements continuels du réseau (reconfigurations, et défauts inévitables), nous proposons l'optimisation dynamique moyennant la technique de Branch, Cut and Price (BCP), en discutant les effets de ces objectifs sur plusieurs métriques. Notre 2ème contribution consiste à optimiser le C-RAN par un regroupement dynamique des RRH aux BBU (DU, CU). D’une part, nous proposons ce regroupement pour optimiser le débit en down-link. D’autre part, nous proposons la prédiction du power Head-room (PHR), sur le lien hertzien pour optimiser le débit en up-link. Dans notre troisième contribution, nous adressons l'orchestration des tranches réseaux 5G à travers le contrôleur C-RAN défini par logiciel en utilisant des approches de ML pour: la classification des exigences de performance, la prédiction des ratios de tranchage, le contrôle d'admission, le séquencement, et la gestion adaptative des ressources. En se basant sur des évaluations exhaustives moyennant notre prototype 5G basé sur OpenAirInterface, et en utilisant une pile de performance intégrée, nous montrons que nos propositions dépassent les stratégies connexes en termes de rapidité d'optimisation, des coûts de virtualisation et de débit To address the enhanced mobile broadband, massive and critical communications for the Internet of things, Fifth Generation (5G) of mobile communications is being deployed, nowadays, relying on multiple enablers, namely: Cloud Radio Access Network (C-RAN), Software-Defined Networking (SDN) and Network Function Virtualization (NFV).C-RAN decomposes the new generation Node-B into: i) Remote Radio Head (RRH), ii) Digital Unit (DU), and iii) Central Unit (CU), also known as Cloud or Collaborative Unit.DUs and CUs are the two blocks that implement the former 4G Baseband Unit (BBU) while leveraging eight options of functional splits of the front-haul for a fine-tuned performance. The RRH implements the radio frequency outdoor circuitry. SDN allows programming network's behavior by decoupling the control plane from the user plane and centralizing the flow management in a dedicated controller node. NFV, on the other hand, uses virtualization technology to run Virtualized Network Functions (VNFs) on commodity servers. SDN and NFV allow the partitioning of the C-RAN, transport and core networks as network slices defined as isolated and virtual end-to-end networks tailored to fulfill diverse requirements requested by a particular application. The main objective of this thesis is to develop resource-provisioning algorithms (Central Processing Unit (CPU), memory, energy, and spectrum) for 5G networks while guaranteeing optimal provisioning of VNFs for a cloud-based infrastructure. To achieve this ultimate goal, we address the optimization of both resources and infrastructure within three network domains: 5G Core Network (5GC), C-RAN and the SDN controllers. We, first formulate the 5GC offloading problem as a constrained-optimization to meet multiple objectives (virtualization cost, processing power and network load) by making optimal decisions with minimum latency. We optimize the usage of the network infrastructure in terms of computing capabilities, power consumption, and bitrate, while meeting the needs per slice (latency, reliability, efficiency, etc.). Knowing that the infrastructure is subject to frequent and massive events such as the arrival/departure of users/devices, continuous network evolution (reconfigurations, and inevitable failures), we propose a dynamic optimization using Branch, Cut and Price, while discussing objectives effects on multiple metrics.Our second contribution consists of optimizing the C-RAN by proposing a dynamic mapping of RRHs to BBUs (DUs and CUs). On first hand, we propose clustering the RRHs in an aim to optimize the downlink throughput. On second hand, we propose the prediction of the Power Headroom (PHR), to optimize the throughput on the uplink.We formulate our RRHs clustering problem as k-dimensional multiple Knapsacks and the prediction of PHR using different Machine Learning (ML) approaches to minimize the interference and maximize the throughput.Finally, we address the orchestration of 5G network slices through the software defined C-RAN controller using ML-based approaches, for all of: classification of performance requirements, forecasting of slicing ratios, admission controlling, scheduling and adaptive resource management.Based on extensive evaluations conducted in our 5G experimental prototype based on OpenAirInterface, and using an integrated performance management stack, we show that our proposals outperform the prominent related strategies in terms of optimization speed, computing cost, and achieved throughput

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Azzouni, Abdelhadi. "Smart and secure network softwarization." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS259.

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Abstract:

La tendance récente vers la “Softwarization” des réseaux entraîne un changement techno-économique sans précédent dans les secteurs des TIC (technologies de l'information et de la communication). En séparant le matériel sur lequel fonctionnent les fonctions/services réseau et le logiciel qui réalise et contrôle de ces fonctions/services, les réseaux logiciels (ou SDN, Software-Defined Networking) et la virtualisation des fonctions réseau (NFV, Network Function Virtualization) créent un écosystème ouvert qui réduit considérablement le coût de provisionnement des réseaux et change la façon dont les opérateurs gèrent et exploitent leurs réseaux. Les paradigmes SDN et NFV introduisent plus de flexibilité et permettent un meilleur contrôle, ainsi les technologies associées devraient dominer une grande partie du marché du réseautage dans les prochaines années (estimé à 3,68 milliards USD en 2017 et prévu par certains pour atteindre 54 milliards USD d'ici 2022 à un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 71,4%). Cependant, l'un des soucis majeurs des opérateurs à propos de Network Softwarization est la sécurité. Dans cette thèse, nous avons d'abord conçu et implémenté un framework de test de pénétration (pentesting) pour les contrôleurs SDN. Nous avons proposé un ensemble d'algorithmes pour l'empreinte digitale d'un contrôleur SDN distant, i.e. sans avoir besoin d’une connexion directe au contrôleur. En utilisant notre framework, les opérateurs réseau peuvent évaluer la sécurité de leurs déploiements SDN (y compris Opendaylight, Floodlight et Cisco Open SDN Controller) avant de les mettre en production. Deuxièmement, nous avons étudié le problème de découverte de topologie dans les réseaux SDN. Nous avons constaté des problèmes de sécurité, ainsi que de performance, majeurs autour du protocole OFDP (OpenFlow Topology Discovery Protocol). Afin de résoudre ces problèmes majeurs, nous avons conçu et implémenté un nouveau protocole, sécurisé et efficace, pour la découverte de topologie dans les réseaux OpenFlow. Notre protocole est appelé sOFTDP; secure and efficient OpenFlow Topology Discovery Protocol. sOFTDP nécessite des modifications minimales à la conception de base du commutateur OpenFlow et s'avère plus sûr que le OFDP traditionnel et les améliorations plus récente sur OFDP. En outre, sOFTDP surpasse OFDP de plusieurs ordres de grandeur en terme de performance, ce que nous avons confirmé par des tests approfondis. Le deuxième axe de notre recherche dans cette thèse est la gestion intelligente et automatique des réseaux logiciels. Inspirés par les avancées récentes dans les techniques d'apprentissage automatique, notamment les réseaux de neurones profonds (DNN, Deep Neural Networks), nous avons créé un moteur d'ingénierie de trafic pour le SDN appelé NeuRoute, entièrement basé sur les DNN. Les contrôleurs SDN/OpenFlow actuels utilisent par défaut un routage basé sur l'algorithme de Dijkstra pour les chemins les plus courts mais fournissent des API pour développer des applications de routage personnalisées. NeuRoute est un framework de routage dynamique indépendant du contrôleur qui (i) prédit la matrice de trafic en temps réel, (ii) utilise un réseau neuronal pour apprendre les caractéristiques du trafic et (iii) génère automatiquement des règles de routage pour optimiser le débit du trafic. [...] The recent trend toward Network Softwarization is driving an unprecedented technoeconomic shift in the Telecom and ICT (Information and Communication Technologies) industries. By separating the hardware on which network functions/services run and the software that realizes and controls the network functions/services, Software-Defined Networking (SDN) and Network Function Virtualization (NFV) are creating an open ecosystem that drastically reduces the cost of building networks and changes the way operators operate their networks. SDN and NFV paradigms add more flexibility and enable more control over networks, thus, related technologies are expected to dominate a large part of the networking market in the next few years (estimated at USD 3.68B in 2017 and forecasted by some to reach 54B USD by 2022 at a Compound Annual Growth Rate (CAGR) of 71.4%). However, one of the major operators’ concerns about Network Softwarization is security. In this thesis, we have first designed and implemented a pentesting (penetration testing) framework for SDN controllers. We have proposed a set of algorithms to fingerprint a remote SDN controller without having direct connection to it. Using our framework, network operators can evaluate the security of their SDN deployments (including Opendaylight, Floodlight and Cisco Open SDN Controller) before putting them into production. Second, we have studied the Topology Discovery problem in SDN controllers and discovered major security (as well as performance) issues around the current de-facto OpenFlow Topology Discovery Protocol (OFDP). In order to fix these major issues, we have designed and implemented a new secure and efficient OpenFlow Topology Discovery Protocol (called sOFTDP). sOFTDP requires minimal changes to the OpenFlow switch design and is shown to be more secure than previous workarounds on traditional OFDP. Also, sOFTDP outperforms OFDP by several orders of magnitude which we confirmed by extensive experiments. The second axis of our research in this thesis is smart management in softwarized networks. Inspired by the recent breakthroughs in machine learning techniques, notably, Deep Neural Networks (DNNs), we have built a traffic engineering engine for SDN called NeuRoute, entirely based on DNNs. Current SDN/OpenFlow controllers use a default routing based on Dijkstra’s algorithm for shortest paths, and provide APIs to develop custom routing applications. NeuRoute is a controller-agnostic dynamic routing framework that (i) predicts traffic matrix in real time, (ii) uses a neural network to learn traffic characteristics and (iii) generates forwarding rules accordingly to optimize the network throughput. NeuRoute is composed of two main components: NeuTM and NeuRoute-TRU. NeuTM is a traffic matrix (TM) prediction framework that uses Long Short Term Memory (LSTM) Neural Network architecture to learn long-range traffic dependencies and characteristics then accurately predicts future TMs. NeuRoute-TRU is a path selection engine that computes optimal paths for traffic matrices predicted by NeuTM. NeuRoute-TRU achieves the same results as the most efficient dynamic routing heuristic but in much less execution time

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Biallach, Hanane. "Optimization of VNF reconfiguration problem for 5G network slicing." Electronic Thesis or Diss., Compiègne, 2022. http://www.theses.fr/2022COMP2707.

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Abstract:

Ces dernières années, en raison de la croissance sans précédent du nombre d'appareils connectés et de données mobiles, et des développements continus des technologies pour répondre à cette énorme demande de données, le réseau de cinquième génération (5G) a émergé. La future architecture 5G sera essentiellement basée sur le Network Slicing (NS), qui permet de fournir une approche flexible pour réaliser la vision 5G. Grâce au concept émergent de virtualisation des fonctions réseau (NFV), les fonctions réseau sont découplées des matériels physiques dédiés et réalisées sous forme de logiciel. Cela offre plus de flexibilité et d'agilité dans les opérations commerciales. Malgré les avantages qu'il apporte, NFV soulève quelques défis techniques, le problème de reconfiguration étant l'un d'entre eux. Ce problème, qui est NP-difficile, consiste à réaffecter les fonctions de réseau virtuel (VNFs) pour s'adapter aux changements du réseau, en transformant l'état courant des services déployés, on peut illustrer cela par la migration des machines virtuelles (VM) qui hébergent les VNF, à un autre état qui répond aux objectives des opérateurs. Cette thèse de doctorat étudie comment reconfigurer les VNFs en les migrant vers un état optimal qui pourrait être calculé en avance ou inconnu. Dans cette thèse, nous avons étudié les deux cas en minimisant la durée d'interruption de service et la durée de migration des VNFs. Nous avons proposé des méthodes exactes et approchées. Parmi les méthodes exactes, nous citons deux modèles PLNE. Nous avons également proposé deux approches heuristiques, l'une basée sur la génération de colonnes et la deuxième utilisant la notion de “feedback arc set". L'objectif global de ce travail est donc de définir et d'étudier le problème de reconfiguration des VNFs dans le contexte du 5G network slicing, et de proposer des modèles mathématiques et des algorithmes efficaces pour résoudre les problèmes d'optimisation sous-jacents In recent years, because of the unprecedented growth in the number of connected devices and mobile data, and the ongoing developments in technologies to address this enormous data demand, the fifth generation (5G) network has emerged. The forthcoming 5G architecture will be essentially based on Network Slicing (NS), which enables provide a flexible approach to realize the 5G vision. Thanks to the emerging Network Function Virtualization (NFV) concept, the network functions are decoupled from dedicated hardware devices and realized in the form of software. This offers more flexibility and agility in business operations. Despite the advantages it brings, NFV raises some technical challenges, the reconfiguration problem is one of them. This problem, which is NP-Hard, consists in reallocating the Virtual Network Functions (VNFs) to fit the network changes, by transforming the current state of deployed services, e.g., the current placement of Virtual Machines (VM) that host VNFs, to another state that updates providers’ objectives. This PhD thesis investigates how to reconfigure the VNFs by migrating them to an optimal state that could be computed in advance or free placement. In this thesis, we studied both cases while minimizing the service interruption duration and the VNF migration duration. We have proposed exact and approximate methods. Among the exact methods, we cite two ILP models. We also proposed two heuristic approaches, one based on column generation and the second using the concept of “arc set feedback”. The overall objective of this work is therefore to define and study the problem of VNF reconfiguration problem in the context of 5G network slicing, and propose mathematical models and efficient algorithms to solve the underlying optimization problems

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Gao, Meihui. "Models and Methods for Network Function Virtualization (NFV) Architectures." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0025.

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Abstract:

Avec la croissance exponentielle des demandes de service, les opérateurs ont déployé de nombreux équipements, et par conséquent, la gestion du réseau est devenue de plus en plus difficile et coûteuse. La virtualisation des fonctions réseau (NFV) a été proposée comme un nouveau paradigme pour réduire les coûts liés à l’acquisition et à la maintenance pour les réseaux de télécommunications. Dans ce travail de thèse, nous nous intéressons aux problèmes du chaînage des fonctions virtuelles (VNFs) qui combinent des décisions de localisation des VNFs et de routage des demandes. D'un point de vue d'optimisation, ce problème est une combinaison des problèmes de localisation (pour la partie d'installation des VNFs) et de conception de réseaux (pour la partie de routage). Ces deux problèmes ont été largement étudié dans la littérature. Cependant, leur combinaison représente des divers challenges en termes de modélisation et de résolution. Dans la première partie de cette thèse, nous considérons une version réaliste du problème du chaînage des VNFs (VNF-PR) afin de comprendre l'impact des différents aspects sur les coûts et les performances de gestion du réseau. Dans ce but, nous étendons le travail dans~\cite{Addis2015} en considérant des caractéristiques et des contraintes plus réalistes des infrastructures NFV et nous proposons un modèle de programmation linéaire et une heuristique mathématique pour le résoudre. Dans le but de mieux comprendre la structure du problème et ses propriétés, la deuxième partie de la thèse est orientée vers l'étude théorique du problème, où nous avons étudié une version compacte du problème du chaînage des VNFs. Nous fournissons des résultats sur la complexité de calcul sous divers cas de topologie et de capacité. Ensuite, nous proposons deux modèles et nous les testons sur un testbed avec plus de 100 instances différentes avec différents cas de capacité. Au final, nous abordons la scalabilité du problème en proposant des méthodes constructives et des méthodes heuristiques basées sur la programmation linéaire entière pour traiter efficacement des instances de taille grande (jusqu'à 60 nœuds et 1800 demandes). Nous montrons que les heuristiques proposées sont capables de résoudre efficacement des instances de taille moyenne (avec jusqu'à 30 nœuds et 1 000 demandes) de cas de capacité difficiles et de trouver de bonnes solutions pour les instances dures, où le modèle ne peut fournir aucune solution avec un temps de calcul limité Due to the exponential growth of service demands, telecommunication networks are populated with a large and increasing variety of proprietary hardware appliances, and this leads to an increase in the cost and the complexity of the network management. To overcome this issue, the NFV paradigm is proposed, which allows dynamically allocating the Virtual Network Functions (VNFs) and therefore obtaining flexible network services provision, thus reducing the capital and operating costs. In this thesis, we focus on the VNF Placement and Routing (VNF-PR) problem, which aims to find the location of the VNFs to allocate optimally resources to serve the demands. From an optimization point of view, the problem can be modeled as the combination of a facility location problem (for the VNF location and server dimensioning) and a network design problem (for the demands routing). Both problems are widely studied in the literature, but their combination represents, to the best of our knowledge, a new challenge. We start working on a realistic VNF-PR problem to understand the impact of different policies on the overall network management cost and performance. To this end, we extend the work in [1] by considering more realistic features and constraints of NFV infrastructures and we propose a linear programming model and a math-heuristic to solve it. In order to better understand the problem structure and its properties, in the second part of our work, we focus on the theoretical study of the problem by extracting a simplified, yet significant variant. We provide results on the computational complexity under different graph topology and capacity cases. Then, we propose two mathematical programming formulations and we test them on a common testbed with more than 100 different test instances under different capacity settings. Finally, we address the scalability issue by proposing ILP-based constructive methods and heuristics to efficiently deal with large size instances (with up to 60 nodes and 1800 demands). We show that our proposed heuristics can efficiently solve medium size instances (with up to 30 nodes and 1000 demands) of challenging capacity cases and provide feasible solutions for large size instances of the most difficult capacity cases, for which the models cannot find any solution even with a significant computational time

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Zhao, Yimeng. "Déploiement du switch logiciel dans SDN-enabled Réseau environnement de virtualisation." Electronic Thesis or Diss., Paris, ENST, 2016. http://www.theses.fr/2016ENST0029.

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Abstract:

Avec la prévalence de logicielisation, virtualisation est devenue une technologie dominante dans des data-centres et clouds. Deux aspects principaux de la logicielisation de réseaux sont Software Defined Network (SDN) et Network Function Virtualization (NFV), dont un des outils essentiel sont les switches logiciels, à l’opposition des switches matériaux. Les switches logiciels sont également indispensables pour le succès de NFV. Cette thèse vise à relever des défis principaux dans la logicielisation de réseaux. Spécifiquement, elle porte sur le déploiement des switches logiciels dans un réseau virtuel avec SDN Due to the growing trend of “Softwarization”, virtualization is becoming the dominating technology in data center and cloud environment. Software Defined Network (SDN) and Network Function Virtualization (NFV) are different expressions of “Network Softwarization”. Software switch is exactly the suitable and powerful tool to support network softwarization, which is also indispensable to the success of network virtualization. Regarding the challenges and opportunities in network softwarization, this thesis aims to investigate the deployment of software switch in a SDN-enabled network virtualization environment

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Mechtri, Marouen. "Virtual networked infrastructure provisioning in distributed cloud environments." Thesis, Evry, Institut national des télécommunications, 2014. http://www.theses.fr/2014TELE0028/document.

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Abstract:

L'informatique en nuage (Cloud Computing) a émergé comme un nouveau paradigme pour offrir des ressources informatiques à la demande et pour externaliser des infrastructures logicielles et matérielles. Le Cloud Computing est rapidement et fondamentalement en train de révolutionner la façon dont les services informatiques sont mis à disposition et gérés. Ces services peuvent être demandés à partir d’un ou plusieurs fournisseurs de Cloud d’où le besoin de la mise en réseau entre les composants des services informatiques distribués dans des emplacements géographiquement répartis. Les utilisateurs du Cloud veulent aussi déployer et instancier facilement leurs ressources entre les différentes plateformes hétérogènes de Cloud Computing. Les fournisseurs de Cloud assurent la mise à disposition des ressources de calcul sous forme des machines virtuelles à leurs utilisateurs. Par contre, ces clients veulent aussi la mise en réseau entre leurs ressources virtuelles. En plus, ils veulent non seulement contrôler et gérer leurs applications, mais aussi contrôler la connectivité réseau et déployer des fonctions et des services de réseaux complexes dans leurs infrastructures virtuelles dédiées. Les besoins des utilisateurs avaient évolué au-delà d'avoir une simple machine virtuelle à l'acquisition de ressources et de services virtuels complexes, flexibles, élastiques et intelligents. L'objectif de cette thèse est de permettre le placement et l’instanciation des ressources complexes dans des infrastructures de Cloud distribués tout en permettant aux utilisateurs le contrôle et la gestion de leurs ressources. En plus, notre objectif est d'assurer la convergence entre les services de cloud et de réseau. Pour atteindre cela, nous proposons des algorithmes de mapping d’infrastructures virtuelles dans les centres de données et dans le réseau tout en respectant les exigences des utilisateurs. Avec l'apparition du Cloud Computing, les réseaux traditionnels sont étendus et renforcés avec des réseaux logiciels reposant sur la virtualisation des ressources et des fonctions réseaux. En plus, le nouveau paradigme d'architecture réseau (Software Defined Networks) est particulièrement pertinent car il vise à offrir la programmation du réseau et à découpler, dans un équipement réseau, la partie plan de données de la partie plan de contrôle. Dans ce contexte, la première partie propose des algorithmes optimaux (exacts) et heuristiques de placement pour trouver le meilleur mapping entre les demandes des utilisateurs et les infrastructures sous-jacentes, tout en respectant les exigences exprimées dans les demandes. Cela inclut des contraintes de localisation permettant de placer une partie des ressources virtuelles dans le même nœud physique. Ces contraintes assurent aussi le placement des ressources dans des nœuds distincts. Les algorithmes proposés assurent le placement simultané des nœuds et des liens virtuels sur l’infrastructure physique. Nous avons proposé aussi un algorithme heuristique afin d’accélérer le temps de résolution et de réduire la complexité du problème. L'approche proposée se base sur la technique de décomposition des graphes et la technique de couplage des graphes bipartis. Dans la troisième partie, nous proposons un cadriciel open source (framework) permettant d’assurer la mise en réseau dynamique entre des ressources Cloud distribués et l’instanciation des fonctions réseau dans l’infrastructure virtuelle de l’utilisateur. Ce cadriciel permettra de déployer et d’activer les composants réseaux afin de mettre en place les demandes des utilisateurs. Cette solution se base sur un gestionnaire des ressources réseaux "Cloud Network Gateway Manager" et des passerelles logicielles permettant d’établir la connectivité dynamique et à la demande entre des ressources cloud et réseau. Le CNG-Manager offre le contrôle de la partie réseau et prend en charge le déploiement des fonctions réseau nécessaires dans l'infrastructure virtuelle des utilisateurs Cloud computing emerged as a new paradigm for on-demand provisioning of IT resources and for infrastructure externalization and is rapidly and fundamentally revolutionizing the way IT is delivered and managed. The resulting incremental Cloud adoption is fostering to some extent cloud providers cooperation and increasing the needs of tenants and the complexity of their demands. Tenants need to network their distributed and geographically spread cloud resources and services. They also want to easily accomplish their deployments and instantiations across heterogeneous cloud platforms. Traditional cloud providers focus on compute resources provisioning and offer mostly virtual machines to tenants and cloud services consumers who actually expect full-fledged (complete) networking of their virtual and dedicated resources. They not only want to control and manage their applications but also control connectivity to easily deploy complex network functions and services in their dedicated virtual infrastructures. The needs of users are thus growing beyond the simple provisioning of virtual machines to the acquisition of complex, flexible, elastic and intelligent virtual resources and services. The goal of this thesis is to enable the provisioning and instantiation of this type of more complex resources while empowering tenants with control and management capabilities and to enable the convergence of cloud and network services. To reach these goals, the thesis proposes mapping algorithms for optimized in-data center and in-network resources hosting according to the tenants' virtual infrastructures requests. In parallel to the apparition of cloud services, traditional networks are being extended and enhanced with software networks relying on the virtualization of network resources and functions especially through network resources and functions virtualization. Software Defined Networks are especially relevant as they decouple network control and data forwarding and provide the needed network programmability and system and network management capabilities. In such a context, the first part proposes optimal (exact) and heuristic placement algorithms to find the best mapping between the tenants' requests and the hosting infrastructures while respecting the objectives expressed in the demands. This includes localization constraints to place some of the virtual resources and services in the same host and to distribute other resources in distinct hosts. The proposed algorithms achieve simultaneous node (host) and link (connection) mappings. A heuristic algorithm is proposed to address the poor scalability and high complexity of the exact solution(s). The heuristic scales much better and is several orders of magnitude more efficient in terms of convergence time towards near optimal and optimal solutions. This is achieved by reducing complexity of the mapping process using topological patterns to map virtual graph requests to physical graphs representing respectively the tenants' requests and the providers' physical infrastructures. The proposed approach relies on graph decomposition into topology patterns and bipartite graphs matching techniques. The third part propose an open source Cloud Networking framework to achieve cloud and network resources provisioning and instantiation in order to respectively host and activate the tenants' virtual resources and services. This framework enables and facilitates dynamic networking of distributed cloud services and applications. This solution relies on a Cloud Network Gateway Manager and gateways to establish dynamic connectivity between cloud and network resources. The CNG-Manager provides the application networking control and supports the deployment of the needed underlying network functions in the tenant desired infrastructure (or slice since the physical infrastructure is shared by multiple tenants with each tenant receiving a dedicated and isolated portion/share of the physical resources)

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Hanafi, Abir. "Virtualisation des pratiques d'enseignement en FOAD entre contexte et média : le cas du réseau Pyramide." Phd thesis, Université Toulouse le Mirail - Toulouse II, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00651501.

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Abstract:

Cette thèse doctorale est une étude descriptive de type mixte qui articule à la fois des données qualitatives et quantitatives. Dans un objectif heuristique de l'étude des pratiques enseignantes de Bru et selon les travaux de Tardif et Lebrun sur le paradigme d'enseignement et le paradigme d'apprentissage, cette recherche vise à identifier les homogénéités et les hétérogénéités des pratiques enseignantes à distance d'un réseau de formation en synchronie celui du réseau Pyramide. Le cadre, qui a permis l'analyse des données de la recherche, s'appuie sur trois axes capitaux : l'enseignement dans un dispositif à distance, l'organisateur des pratiques enseignantes et les différentes approches de l'enseignement en ligne. Les hypothèses de la recherche qui ont été établies sont fondées sur le croisement de ces axes. Le protocole de la recherche se base sur un questionnaire, l'échelle de Likert et des interviews semi directifs.L'analyse des données quantitatives a permis de définir les facteurs déterminants de l'homogénéité et de l'hétérogénéité des pratiques par le biais de nouveaux organisateurs, tels que l'interaction, le sentiment de maîtrise des outils et l'innovation pédagogique au sein de ce dispositif. Cette recherche confirme l'hypothèse que les pratiques des formations en ligne s'organisent autour de 30 axes que nous avons définis en fonction de l'analyse de déclaration des répondants. Mais elle ne confirme pas l'hypothèse que ce dispositif Pyramide est un organisateur d'homogénéité, malgré son caractère fort qui articule des formes pédagogiques structurées (AFT, TLP, TLT, Visio) et un discours pédagogique explicite sur la nécessaire prise en compte de l'apprenant dans les situations d'enseignement/apprentissage. Globalement, notre recherche témoigne que l'innovation pédagogique est encore loin d'être une réalité dans la FOAD et que de nombreux enseignants continuent de favoriser le paradigme d'enseignement au paradigme de l'apprentissage.

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Hanafi, Abir. "Virtualisation des pratiques d’enseignement en FOAD entre contexte et média : le cas du réseau Pyramide." Thesis, Toulouse 2, 2011. http://www.theses.fr/2011TOU20052/document.

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Abstract:

Cette thèse doctorale est une étude descriptive de type mixte qui articule à la fois des données qualitatives et quantitatives. Dans un objectif heuristique de l’étude des pratiques enseignantes de Bru et selon les travaux de Tardif et Lebrun sur le paradigme d’enseignement et le paradigme d’apprentissage, cette recherche vise à identifier les homogénéités et les hétérogénéités des pratiques enseignantes à distance d’un réseau de formation en synchronie celui du réseau Pyramide. Le cadre, qui a permis l’analyse des données de la recherche, s’appuie sur trois axes capitaux : l’enseignement dans un dispositif à distance, l’organisateur des pratiques enseignantes et les différentes approches de l’enseignement en ligne. Les hypothèses de la recherche qui ont été établies sont fondées sur le croisement de ces axes. Le protocole de la recherche se base sur un questionnaire, l’échelle de Likert et des interviews semi directifs.L’analyse des données quantitatives a permis de définir les facteurs déterminants de l’homogénéité et de l’hétérogénéité des pratiques par le biais de nouveaux organisateurs, tels que l’interaction, le sentiment de maîtrise des outils et l’innovation pédagogique au sein de ce dispositif. Cette recherche confirme l’hypothèse que les pratiques des formations en ligne s’organisent autour de 30 axes que nous avons définis en fonction de l’analyse de déclaration des répondants. Mais elle ne confirme pas l’hypothèse que ce dispositif Pyramide est un organisateur d’homogénéité, malgré son caractère fort qui articule des formes pédagogiques structurées (AFT, TLP, TLT, Visio) et un discours pédagogique explicite sur la nécessaire prise en compte de l’apprenant dans les situations d’enseignement/apprentissage. Globalement, notre recherche témoigne que l’innovation pédagogique est encore loin d’être une réalité dans la FOAD et que de nombreux enseignants continuent de favoriser le paradigme d’enseignement au paradigme de l’apprentissage This doctoral thesis is a descriptive mixed study which articulates both qualitative and quantitative data. In a heuristic goal for the study of the teaching practices by Bru and according to the works of Tardif and Lebrun on the teaching and learning paradigms, the research aims at identifying the homogeneity and heterogeneity aspects of distance teaching practices of a synchronic distance learning network, the Pyramide network. The framework allowing the data analysis of the research rests on three main axes: the teaching practices of a distance learning structure, the organizer of the teaching practices and the various approaches of e-learning. The hypothesis of the research is based on the cross study of these axes. The research protocol is based on a questionnaire, the scale of Likert and semi-structured interviews. The analysis of the quantitative data allowed the definition of key factors for homogeneity and heterogeneity of the practices through new organizers such as interaction, sense of mastering technological tools and pedagogic innovation within the Pyramide structure. The research confirms the hypothesis that the e-training practices are organized around thirty axes that we have defined following the analysis of the trainers’ statements. However, it does not confirm the hypothesis that the Pyramid network is an organizer of homogeneity in spite of the strong character of the system which articulates structured pedagogic methods (AFT, TLP, TLT, visio) and an explicit pedagogic discourse rightfully centered on the learner in the teaching/learning situation. Overall, our research shows that pedagogic innovation is far from a reality in FOAD and that many teachers still favour the teaching paradigm over the learning paradigm

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Mechtri, Marouen. "Virtual networked infrastructure provisioning in distributed cloud environments." Electronic Thesis or Diss., Evry, Institut national des télécommunications, 2014. http://www.theses.fr/2014TELE0028.

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Abstract:

L'informatique en nuage (Cloud Computing) a émergé comme un nouveau paradigme pour offrir des ressources informatiques à la demande et pour externaliser des infrastructures logicielles et matérielles. Le Cloud Computing est rapidement et fondamentalement en train de révolutionner la façon dont les services informatiques sont mis à disposition et gérés. Ces services peuvent être demandés à partir d’un ou plusieurs fournisseurs de Cloud d’où le besoin de la mise en réseau entre les composants des services informatiques distribués dans des emplacements géographiquement répartis. Les utilisateurs du Cloud veulent aussi déployer et instancier facilement leurs ressources entre les différentes plateformes hétérogènes de Cloud Computing. Les fournisseurs de Cloud assurent la mise à disposition des ressources de calcul sous forme des machines virtuelles à leurs utilisateurs. Par contre, ces clients veulent aussi la mise en réseau entre leurs ressources virtuelles. En plus, ils veulent non seulement contrôler et gérer leurs applications, mais aussi contrôler la connectivité réseau et déployer des fonctions et des services de réseaux complexes dans leurs infrastructures virtuelles dédiées. Les besoins des utilisateurs avaient évolué au-delà d'avoir une simple machine virtuelle à l'acquisition de ressources et de services virtuels complexes, flexibles, élastiques et intelligents. L'objectif de cette thèse est de permettre le placement et l’instanciation des ressources complexes dans des infrastructures de Cloud distribués tout en permettant aux utilisateurs le contrôle et la gestion de leurs ressources. En plus, notre objectif est d'assurer la convergence entre les services de cloud et de réseau. Pour atteindre cela, nous proposons des algorithmes de mapping d’infrastructures virtuelles dans les centres de données et dans le réseau tout en respectant les exigences des utilisateurs. Avec l'apparition du Cloud Computing, les réseaux traditionnels sont étendus et renforcés avec des réseaux logiciels reposant sur la virtualisation des ressources et des fonctions réseaux. En plus, le nouveau paradigme d'architecture réseau (Software Defined Networks) est particulièrement pertinent car il vise à offrir la programmation du réseau et à découpler, dans un équipement réseau, la partie plan de données de la partie plan de contrôle. Dans ce contexte, la première partie propose des algorithmes optimaux (exacts) et heuristiques de placement pour trouver le meilleur mapping entre les demandes des utilisateurs et les infrastructures sous-jacentes, tout en respectant les exigences exprimées dans les demandes. Cela inclut des contraintes de localisation permettant de placer une partie des ressources virtuelles dans le même nœud physique. Ces contraintes assurent aussi le placement des ressources dans des nœuds distincts. Les algorithmes proposés assurent le placement simultané des nœuds et des liens virtuels sur l’infrastructure physique. Nous avons proposé aussi un algorithme heuristique afin d’accélérer le temps de résolution et de réduire la complexité du problème. L'approche proposée se base sur la technique de décomposition des graphes et la technique de couplage des graphes bipartis. Dans la troisième partie, nous proposons un cadriciel open source (framework) permettant d’assurer la mise en réseau dynamique entre des ressources Cloud distribués et l’instanciation des fonctions réseau dans l’infrastructure virtuelle de l’utilisateur. Ce cadriciel permettra de déployer et d’activer les composants réseaux afin de mettre en place les demandes des utilisateurs. Cette solution se base sur un gestionnaire des ressources réseaux "Cloud Network Gateway Manager" et des passerelles logicielles permettant d’établir la connectivité dynamique et à la demande entre des ressources cloud et réseau. Le CNG-Manager offre le contrôle de la partie réseau et prend en charge le déploiement des fonctions réseau nécessaires dans l'infrastructure virtuelle des utilisateurs Cloud computing emerged as a new paradigm for on-demand provisioning of IT resources and for infrastructure externalization and is rapidly and fundamentally revolutionizing the way IT is delivered and managed. The resulting incremental Cloud adoption is fostering to some extent cloud providers cooperation and increasing the needs of tenants and the complexity of their demands. Tenants need to network their distributed and geographically spread cloud resources and services. They also want to easily accomplish their deployments and instantiations across heterogeneous cloud platforms. Traditional cloud providers focus on compute resources provisioning and offer mostly virtual machines to tenants and cloud services consumers who actually expect full-fledged (complete) networking of their virtual and dedicated resources. They not only want to control and manage their applications but also control connectivity to easily deploy complex network functions and services in their dedicated virtual infrastructures. The needs of users are thus growing beyond the simple provisioning of virtual machines to the acquisition of complex, flexible, elastic and intelligent virtual resources and services. The goal of this thesis is to enable the provisioning and instantiation of this type of more complex resources while empowering tenants with control and management capabilities and to enable the convergence of cloud and network services. To reach these goals, the thesis proposes mapping algorithms for optimized in-data center and in-network resources hosting according to the tenants' virtual infrastructures requests. In parallel to the apparition of cloud services, traditional networks are being extended and enhanced with software networks relying on the virtualization of network resources and functions especially through network resources and functions virtualization. Software Defined Networks are especially relevant as they decouple network control and data forwarding and provide the needed network programmability and system and network management capabilities. In such a context, the first part proposes optimal (exact) and heuristic placement algorithms to find the best mapping between the tenants' requests and the hosting infrastructures while respecting the objectives expressed in the demands. This includes localization constraints to place some of the virtual resources and services in the same host and to distribute other resources in distinct hosts. The proposed algorithms achieve simultaneous node (host) and link (connection) mappings. A heuristic algorithm is proposed to address the poor scalability and high complexity of the exact solution(s). The heuristic scales much better and is several orders of magnitude more efficient in terms of convergence time towards near optimal and optimal solutions. This is achieved by reducing complexity of the mapping process using topological patterns to map virtual graph requests to physical graphs representing respectively the tenants' requests and the providers' physical infrastructures. The proposed approach relies on graph decomposition into topology patterns and bipartite graphs matching techniques. The third part propose an open source Cloud Networking framework to achieve cloud and network resources provisioning and instantiation in order to respectively host and activate the tenants' virtual resources and services. This framework enables and facilitates dynamic networking of distributed cloud services and applications. This solution relies on a Cloud Network Gateway Manager and gateways to establish dynamic connectivity between cloud and network resources. The CNG-Manager provides the application networking control and supports the deployment of the needed underlying network functions in the tenant desired infrastructure (or slice since the physical infrastructure is shared by multiple tenants with each tenant receiving a dedicated and isolated portion/share of the physical resources)

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Diakhaté, François. "Contribution à l'élaboration de supports exécutifs exploitant la virtualisation pour le calcul hautes performances." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00798832.

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Abstract:

Ces dernières années, la virtualisation a connu un important regain d'intérêt dans les centres de traitement de données. Elle séduit par la grande flexibilité qu'elle apporte, par ses propriétés d'isolation et de tolérance aux pannes ainsi que par sa capacité à tirer partie des processeurs multicoeurs. Toutes ces caractéristiques en font une solution intéressante pour répondre aux problèmes liés aux évolutions matérielles des grappes de calcul. Cependant, la virtualisation est encore peu mise en oeuvre dans ce cadre, notamment car son impact sur les performances des applications parallèles est considéré comme prohibitif. Pour pallier ce problème, nous avons conçu un périphérique virtuel de communication permettant l'exécution efficace d'applications parallèles dans une grappe de machines virtuelles. Nous proposons en outre un ensemble de techniques permettant de faciliter le déploiement d'applications virtualisées. Ces fonctionnalités ont été regroupées au sein d'un support exécutif permettant de bénéficier des avantages de la virtualisation de la manière la plus transparente possible pour l'utilisateur, et ce en minimisant l'impact sur les performances.

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Soualah, Oussama. "Instanciation avec fiabilité des réseaux virtuels dans le réseau coeur du Cloud." Thesis, Paris Est, 2015. http://www.theses.fr/2015PESC1036.

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Abstract:

Cloud computing a connu un succès impressionnant au cours des dernières années. Cette expansion en permanence se manifeste clairement non seulement par l'omniprésence du Cloud dans les environnements académiques et industriels mais aussi par la hausse impressionnante du chiffre d'affaire des services Cloud. Ce succès important réalisé en peu de temps est achevé grâce à la caractéristique d'élasticité du Cloud. Afin de bien tirer profit de cette nouvelle architecture software et hardware, les fournisseurs de service Cloud requièrent des stratégies adéquates pour une gestion efficace des équipements physiques continuellement allouées à plusieurs clients simultanément. En effet, le fournisseur Cloud doit respecter le Service Level Agreement (SLA) et assurer la continuité de service afin de minimiser le coût des pénalités. Dans cette thèse, nous abordons la problématique de l'instanciation (i.e., mapping) des réseaux virtuels au sein du réseau coeur du Cloud tout en considérant la fiabilité des équipements physiques (i.e., routeurs et liens).Notre objectif principal est de maximiser le chiffre d'affaires du fournisseur Cloud par le biais de i) la maximisation du taux des réseaux virtuels acceptés dans le réseau coeur du Cloud etii) la minimisation des pénalités induites par les interruptions de service en raison de pannes des équipements du réseau. Il a été démontré que ce type de problème est NP-dur donc aucune solution optimale ne peut être calculée à large échelle. Premièrement, on a proposé un algorithme nommé PR-VNE qui favorise l'utilisation des équipements les plus fiables, lors de l'instanciation des réseaux virtuels, afin de minimiser l'impact néfaste des pannes. Cette proposition exploite les avantages de la métaheuristique de colonie d'abeilles pour assurer une qualité optimisée de mapping de la solution en termes d'optimalité. Il est à souligner que PR-VNE ne réserve aucune ressource de secours dans le cas où panne se présente. Deuxièmement, on a défini un algorithme qui adopte non seulement la stratégie préventive mais aussi un mécanisme curatif pour remédier aux pannes imprévisibles. Cet algorithme nommé CG-VNE est conçu par une modélisation basée sur la théorie des jeux. CG-VNE reconfigure (re-instancie) les ressources virtuelles impactées par les pannes dans d'autres équipements réseau sans pour autant réserver des ressources de secours. Finalement, on a considéré la vision macroscopique en définissant un algorithme qui traite un lot de requêtes tout en considérant la fiabilité. Cet algorithme nommé BR-VNE se base principalement sur la stratégie Monte-Carlo Tree Search pour trouver la meilleure séquence de mapping. L'évaluation des performances de nos propositions prouve leurs efficacités par rapport aux méthodes concurrentes de la littérature en terme de : i) taux de réseaux virtuels acceptés, ii) taux de requêtes impactées par les pannes et iii) revenu du fournisseur de service Cloud Cloud computing has known an impressive success over the last few years and is continuously emerging personal and profesional life thanks to its elasticity, pricing model, etc. This innovative technology has attracted both industrial and research communities and becomes omnipresent.In order to take benefit from the Cloud expansion, providers require effecient management strategies to properly supply their physical capabilities such as network resources. Besides, Cloud providers have to respect the Service Level Agreements (SLA) and avoid any outage impact in order to guarantee the Cloud-based service continuity. In this thesis we tackle the problem of reliable virtual network embedding within the Cloud backbone by considering the impact of physical equipments' outages. Our main focus is to improve the provider's turnover by i) maximizing the acceptance rate of the incoming virtual networks issued from clients' requestand ii) minimizing the penalties induced by service disruption due to the physical failures. This optimization problem is NP-hard with multi-objective and non-linear formalization. To cope with this complexity and since reaching the optimal solution is computationally intractable, we propose different strategies that aim to respect the aformentionned objectives. First, we propose a preventive approach named PR-VNE that urges the use of reliable network resources in order to avoid the physical failures impact.PR-VNE strongly relies on the Artificial Bee Colony metaheuristic to reach an optimized solution. It should be highlighted that PR-VNE does not adopt a recovering mechanism to deal with the network outages. Second, we devise a new reactive approach named CG-VNE that does not consider any backup resources but re-embed the impacted virtual resources once an outage occurs in the underlying network. As well as this reactive mechanism, CG-VNE adopts the same preventive strategy like PR-VNE by avoiding the unreliable resources. It should be noted that CG-VNE is devised basing on a Game Theory framework by defining a collaborative mapping game. Finally, we deal with the survivable batch mapping problem that considers the embedding of a virtual networks set instead of one client request. We introduce a new reliable batch embedding strategy named BR-VNE that relies on Monte-Carlo Tree Search algorithm.BR-VNE delegates the embedding of one virtual network request to any online algorithm and focuses to find the best mapping sequence order. The performance evaluation of our algorithms leads to efficient results

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Constantin, Pierre-Louis. "La reconnaissance de caractères manuscrits par réseau neuronal à fonctions radiales de base munies d'états." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1997. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk2/tape16/PQDD_0012/MQ35726.pdf.

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Aouadj, Messaoud. "AirNet, le modèle de virtualisation « Edge-Fabric » comme plan de contrôle pour les réseaux programmables." Thesis, Toulouse 3, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU30138/document.

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Abstract:

Les travaux de cette thèse s'inscrivent dans le contexte général des réseaux logiciels, dits "Software-Defined Networking" (SDN). Ce paradigme récent est l'une des initiatives les plus notables pour rendre les réseaux actuels programmables ou, en d'autres termes, plus simple à configurer, à tester, à corriger et à faire évoluer. Dans un écosystème SDN, l'interface nord (Northbound API) est utilisée par l'administrateur réseaux pour définir ses politiques et programmer le plan de contrôle, elle représente donc un enjeu majeur. Idéalement, cette interface nord devrait permettre aux administrateurs de décrire, le plus simplement possible, des services réseaux et leurs interactions, plutôt que de spécifier comment et sur quels équipements physiques ils doivent être déployés. Des travaux existants montrent que cela peut être notamment réalisé grâce à des solutions de virtualisation de réseaux et des langages de programmation dédiés de haut niveau. L'objectif de ce travail de thèse est de proposer une nouvelle interface nord qui, d'une part, exploiterait la virtualisation de réseau et, d'autre part, exposerait ses services sous la forme d'un langage de programmation dédié. Actuellement, plusieurs langages intégrant des solutions de virtualisation de réseau existent. Néanmoins, nous pensons que les modèles d'abstraction qu'ils utilisent pour construire des réseaux virtuels restent inappropriés pour assurer des critères de simplicité, modularité et flexibilité des topologies virtuelles et des programmes de contrôle. Dans ce contexte, nous proposons un nouveau langage de contrôle de réseaux nommé AirNet. Ce dernier intègre un modèle d'abstraction dont la principale caractéristique est d'offrir une séparation nette entre les équipements de bordure (Edge) et de cœur de réseau (Fabric). Cette idée est bien connue et acceptée dans le domaine des architectures réseaux. L'originalité de notre contribution étant de faire remonter ce concept au niveau du plan de contrôle virtuel et non de le restreindre au seul plan physique. Ainsi, des frontières logiques entre les différents types de politiques existeront (fonctions de contrôle et de données vs. fonctions de transport), garantissant ainsi la modularité et la réutilisabilité de tout ou partie du programme de contrôle. De plus, dans l'approche proposée, la définition du réseau virtuel et des politiques peut être totalement dissociée de l'infrastructure physique cible, favorisant ainsi la portabilité des applications de contrôle. Une implémentation du langage AirNet a également été réalisée. Ce prototype inclut en particulier une bibliothèque des primitives et opérateurs du langage, ainsi qu'un hyperviseur qui assure la composition des politiques de contrôle sur un réseau virtuel, et leur transposition (mapping) sur l'infrastructure physique. Afin de s'appuyer sur des contrôleurs SDN existants, l'hyperviseur inclut des modules d'intégration des contrôleurs POX et RYU. Une validation expérimentale a été menée sur différents cas d'étude (filtrage, répartition de charge, authentification dynamique, limitation de bande passante, etc.) dont les résultats attestent de la faisabilité de la solution. Enfin, des mesures de performances ont montré que le surcoût apporté par cette nouvelle couche d'abstraction est parfaitement acceptable The work of this thesis falls within the general context of software-defined networking (SDN). This new paradigm is one of the most significant initiatives to enable networks programmability or, in other words, to make current networks easier to configure, test, debug and evolve. Within an SDN ecosystem, the Northbound interface is used by network administrators to define policies and to program the control plane, it thus represents a major challenge. Ideally, this northbound interface should allow administrators to describe, as simply as possible, network services and their interactions, rather than specifying how and on what physical device they need to be deployed. Current related works show that this can be partly achieved through virtualization solutions and high-level domain specific languages (DSL). The objective of this thesis is to propose a new Northbound interface which will, on the one hand, rely on network virtualization and, on the other hand, expose its services as a domain specific programming language. Currently, several languages that include network virtualization solutions exist. Nevertheless, we believe that the abstract models they are using to build virtual networks remain inadequate to ensure simplicity, modularity and flexibility of virtual topologies and control programs. In this context, we propose a new network control language named AirNet. Our language is built on top of an abstraction model whose main feature is to provide a clear separation between edge and core network devices. This concept is a well-known and accepted idea within the network designer community. The originality of our contribution is to lift up this concept at the virtual control plane, not limiting it solely at the physical plane. Thus, logical boundaries between different types of policies will exist (control and data functions vs. transport functions), ensuring modularity and reusability of the control program. Moreover, in the proposed approach, the definition of the virtual network and policies is totally dissociated from the target physical infrastructure, promoting the portability of control applications. An implementation of the AirNet language has also been done. This prototype includes in particular a library that implements the primitives and operators of the language, and a hypervisor that achieves the composition of the control policies on the virtual network, and their mapping on the physical infrastructure. In order to rely on existing SDN controllers, the hypervisor includes integration modules for the POX and RYU controllers. An experimental validation has been also conducted on different use cases (filtering, load balancing, dynamic authentication, bandwidth throttling, etc.), whose results demonstrate the feasibility of our solution. Finally, performance measurements have shown that the additional cost brought by this new abstraction layer is perfectly acceptable

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Lemattre, Thibault. "Allocation de fonctions de commande de systèmes critiques par recherche d'atteignabilité dans un réseau d'automates communicants." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00916583.

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Abstract:

La conception d'architectures opérationnelles d'un système de contrôle-commande est une phase très importante lors de la conception de systèmes de production d'énergie. Cette phase consiste à projeter l'architecture fonctionnelle sur l'architecture organique tout en respectant des contraintes de capacité et de sûreté, c'est-à-dire à allouer les fonctions de commande à un ensemble de contrôleurs tout en respectant ces contraintes. Les travaux présentés dans cette thèse proposent : i)une formalisation des données et contraintes du problème d'allocation de fonctions - ii)une méthode d'allocation, par recherche d'atteignabilité, basée sur un mécanisme d'appel/réponse dans un réseau d'automates communicants à variables entières - iii)la comparaison de cette méthode à une méthode de résolution par programmation linéaire en nombres entiers. Les résultats de ces travaux ont été validés sur des exemples de taille réelle et ouvrent la voie à des couplages entre recherche d'atteignabilité et programmation linéaire en nombres entiers pour la résolution de problèmes de satisfaction de systèmes de contraintes non linéaires.

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Lemoine, Éric. "Nouvelles fonctions dans les interfaces de communication pour l'augmentation des performances réseau des machines multi-processeur." Lyon 1, 2004. http://www.theses.fr/2004LYO10121.

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Abstract:

Les progrès dans le domaine des réseaux informatiques semblent aujourd'hui plus rapides que ceux dans le domaine des processeurs à flot d'exécution unique. Il devient ainsi de plus en plus difficile pour un processeur de soutenir le débit du réseau. Avec la démocratisation des technologies multi-processeur et l'émergence des processeurs multi-flot processeurs multi-threadés, l'utilisation simultanée de plusieurs unités d'exécution pour les traitements relatifs au réseau constitue une opportunité intéressante pour faire face aux hauts débits des réseaux. Dans ce cadre, cette thèse propose des nouvelles fonctions dans les contrôleurs réseau -- la classification des paquets entrants et le tri des notifications d'émission -- dans l'optique de répartir intelligemment la charge réseau parmi les processeurs et ainsi de maximiser l'efficacité des logiciels de communication. Des prototypes logiciels ont été développés sur des contrôleurs réseau programmables. Les résultats des expériences réalisées, présentés et analysés dans la thèse, démontrent la pertinence des solutions proposées

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Anapliotis, Petros. "Content-aware networking in virtualised environments for optimised resource exploitation." Thesis, Bordeaux, 2014. http://www.theses.fr/2014BORD0431/document.

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Abstract:

Aujourd'hui, l'hétérogénéité des infrastructures de réseaux actuelles, ainsi que le manque d'interopérabilité en termes d'architectures et de cadres pour l'adaptation du contenu aux contextes des différents utilisateurs, empêchent les Prosumers (consommateurs-fournisseurs) d’offrir une haute qualité d'expérience sur différentes plates-formes et au travers de contextes diversifiés. Par conséquent, l'objectif de cette thèse est d'étudier, concevoir et développer une architecture novatrice, susceptible d'offrir la QoS/QoE garantie en exploitant efficacement les ressources disponibles et en adaptant dynamiquement la performance du réseau selon les environnements Réseau, Service et Utilisateur. Pour cela, l'architecture proposée est basée sur (1) un cadre de gestion distribuée qui exploite des mécanismes de réseau conscient du contenu pour identifier le contenu en transit et la correspondance sur les exigences de QoS/QoE, et sur (2) un mécanisme d'allocation des ressources de réseau et leur adaptation aux caractéristiques de QoS/QoE demandées. Un prototype de routeur de contenu a été réalisé, offrant des fonctions de reconnaissance du type de contenu et de routage suivant le contenu. Il propose un système de gestion synergique capable d'orchestrer les processus d'optimisation cross-layer pour les services de différenciation/classification et à termes une exploitation efficace des ressources. La validité de l'architecture proposée est vérifiée par un grand nombre d'expériences menées à l'aide d’infrastructures physiques et virtuelles. Un banc d'essai à grande échelle conforme aux spécifications de conception architecturale a été déployé pour valider l'approche proposée Today, the heterogeneity of current networking infrastructures, along with the lack of interoperability in terms of architectures and frameworks for adapting content to the various users’ contexts, prevent prosumers to deliver high QoE over different platforms and under diversified contexts. Consequently, the objective of this PhD thesis is to study, design, and develop a novel architecture capable to offer guaranteed QoS/QoE by efficiently exploiting the available resources and by dynamically adapting the network performance across the various Service, Network and User environments. To this end, the proposed architecture is based on (1) a distributed management framework that exploits Content Aware Network (CAN) mechanisms – on top of the Internet Protocol (IP) – for identifying content in transit and mapping its QoS/QoE requirements into specific network characteristics, and on (2) a network resource allocation mechanism for adapting the intra-domain resources to the requested QoS/QoE. A prototype Media-Aware Network Element (MANE) has been achieved, offering content type recognition and content-based routing/forwarding as a matter of guaranteed QoS/QoE provision in an end-to-end approach. Furthermore, it proposes a synergetic management system capable to orchestrate cross-layer optimization processes for service differentiation/classification, towards efficient resource exploitation. The validity of the proposed architecture is verified through a large number of experiments conducted using physical and virtual infrastructures. A large-scale test-bed conforming to the architectural design specifications was deployed for validating the proposed approach

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Chevillard, Sylvain. "Évaluation efficace de fonctions numériques - Outils et exemples." Phd thesis, Ecole normale supérieure de lyon - ENS LYON, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00460776.

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Abstract:

Les systèmes informatiques permettent d'évaluer des fonctions numériques telles que f = exp, sin, arccos, etc. Cette thèse s'intéresse au processus d'implémentation de ces fonctions. Suivant la cible visée (logiciel ou matériel, faible ou grande précision), les problèmes qui se posent sont différents, mais l'objectif est toujours d'obtenir l'implémentation la plus efficace possible. Nous étudions d'abord, à travers un exemple, les problèmes qui se posent dans le cas où la précision est arbitraire. Lorsque, à l'inverse, la précision est connue d'avance, la fonction f est souvent remplacée par un polynôme d'approximation p. Un tel polynôme peut ensuite être évalué très efficacement en machine. En pratique, les coefficients de p doivent être représentables sur un nombre fini donné de bits. Nous proposons un ensemble d'algorithmes (certains sont heuristiques, d'autres rigoureux) pour trouver de très bons polynômes d'approximation répondant à cette contrainte. Ces résultats s'étendent au cas où la fonction d'approximation est une fraction rationnelle. Une fois p trouvé, il faut prouver que l'erreur |p-f| n'excède pas un certain seuil. La nature particulière de la fonction p-f (soustraction de deux fonctions très proches) rend cette propriété difficile à prouver rigoureusement. Nous proposons un algorithme capable de contourner cette difficulté. Tous ces algorithmes ont été intégrés au logiciel Sollya, développé pendant la thèse. À l'origine conçu pour faciliter l'implémentation de fonctions, ce logiciel s'adresse à présent à toute personne souhaitant faire des calculs numériques dans un cadre complètement fiable.

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Bideo, Lionel. "Etude par la méthode des moments des caractéristiques chirales d'un réseau d'hélices dans un diélectrique." Toulouse 3, 1996. http://www.theses.fr/1996TOU30113.

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Duffait, Erwan. "Le réseau routier inca de la cordillère de Vilcabamba (Département de Cusco, Pérou) : description, organisation, origines et fonctions." Paris 1, 2007. http://www.theses.fr/2007PA010669.

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Abstract:

Située sur le piémont oriental des Andes à l'ouest de Cusco, la cordillère de Vilcabamba symbolise avant tout la résistance inca contre les Espagnols, car certains descendants du souverain Huayna Capac y trouvèrent refuge entre 1537 et 1572. Elle est aussi célèbre car c'est dans cette région que se trouve Machu Picchu. Toutefois, le réseau routier inca de ce territoire n'a fait l'objet d'aucune étude. Ce travail a ainsi mis en évidence que les techniques de construction des voies ont été adaptées aux contraintes environnementales. L'ensemble des routes incas de la région convergent vers Vitcos, localisé au coeur de la cordillère, où se trouvaient un temple du Soleil et un important sanctuaire faisant l'objet de pèlerinages. La présence de sites antérieurs à l'occupation inca associés aux voies indique que les Incas réutilisèrent un réseau routier déjà existant. L'analyse des sources écrites coloniales suggère que les principaux établissements incas de la région (Vitcos, Vilcabamba, Machu Picchu et Choquequirao) faisaient partie de domaines royaux privés destinés à perpétuer la mémoire des souverains et subvenir aux besoins des membres de leur lignage. Les Incas avaient aussi conquis ce territoire et tracé des routes afin d'en contrôler les riches ressources: les gisements miniers et la vilca, liés au culte solaire, ainsi que la coca, le bois et des fruits tropicaux. Les voies permettaient aussi le transport de produits que les Incas se procuraient au moyen d'échanges avec les populations selvatiques.

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Kopal, Jakub. "Usage de la connectivité pour étudier les (dys)fonctions cérébrales." Thesis, Toulouse 3, 2021. http://www.theses.fr/2021TOU30020.

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Abstract:

Nous nous représentons le cerveau comme un réseau complexe de régions structurellement connectées et fonctionnellement couplées. Les fonctions cognitives découlent de l'activité coordonnée de régions corticales distantes. La connectivité est utilisée pour représenter la coopération de régions cérébrales ségréguées et fonctionnellement spécialisées. Qu'il s'agisse de l'analyse des liens anatomiques, des dépendances statistiques ou des interactions causales, la connectivité révèle des aspects fondamentaux du fonctionnement (dys)cérébral. Cependant, l'estimation et l'application de la connectivité posent encore des problèmes. C'est pourquoi cette thèse est consacrée à surmonter ces défis. Le premier défi provient de l'effet néfaste du bruit systématique (comme les mouvements de la tête) sur les estimations de la connectivité. Nous avons proposé un indice qui décrit la qualité de la connectivité et qui peut refléter différents types d'artefacts, d'erreurs de traitement et de pathologie cérébrale, permettant son utilisation étendue dans le suivi de la qualité des données et les investigations méthodologiques. En outre, les altérations de la connectivité jouent un rôle inestimable dans la compréhension des dysfonctionnements cérébraux. En étudiant certains mécanismes de l'épilepsie, nous montrons que la connectivité peut suivre les changements progressifs de la susceptibilité aux crises et identifier les facteurs déterminants de la génération des crises. L'identification des moments critiques de modification de la connectivité pourrait aider à prédire avec succès les crises. Enfin, on ne comprend pas bien comment le cerveau s'adapte aux exigences des tâches cognitives à une échelle de temps rapide. Nous présentons une combinaison d'EEG intracrâniens et de mesures de pointe épileptiques pour étudier la dynamique des réseaux pendant la mémoire de reconnaissance. Il est essentiel de comprendre comment le cerveau fait face dynamiquement aux changements rapides des demandes cognitives pour comprendre les bases neurales de la cognition. En conclusion, l'objectif modeste de cette thèse est de répondre au moins partiellement à certains des nombreux défis auxquels les neurosciences actuelles sont confrontées We picture the brain as a complex network of structurally connected regions that are functionally coupled. Brain functions arise from the coordinated activity of distant cortical regions. Connectivity is used to represent the cooperation of segregated and functionally specialized brain regions. Whether it is the analysis of anatomical links, statistical dependencies, or causal interactions, connectivity reveals fundamental aspects of brain (dys)function. However, estimating and applying connectivity still faces many challenges; therefore, this work is devoted to tackling them. The first challenge stems from the detrimental effect of systematic noise (such as head movements) on connectivity estimates. We proposed an index that depicts connectivity quality and can reflect various artifacts, processing errors, and brain pathology, allowing extensive use in data quality screening and methodological investigations. Furthermore, connectivity alterations play an invaluable role in understanding brain dysfunction. Investigating the mechanisms of epilepsy, we show that connectivity can track gradual changes of seizure susceptibility and identify driving factors of seizure generation. Identifying critical times of connectivity changes could help in successful seizure prediction. Finally, how the brain adapts to task demands on fast timescales is not well understood. We present a combination of intracranial EEG and state-of-art measures to investigate network dynamics during recognition memory. Understanding how the brain dynamically faces rapid changes in cognitive demands is vital to our comprehension of the neural basis of cognition. In conclusion, the modest goal of this thesis is to at least partially answer some of the many challenges that current neuroscience is facing

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Raad, Patrick. "Protocol architecture and algorithms for distributed data center networks." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066571/document.

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Abstract:

De nos jours les données ainsi que les applications dans le nuage (cloud) connaissent une forte croissance, ce qui pousse les fournisseurs à chercher des solutions garantissant un lien réseau stable et résilient à leurs utilisateurs. Dans cette thèse on étudie les protocoles réseaux et les stratégies de communication dans un environnement de centre de données distribués. On propose une architecture cloud distribuée, centrée sur l’utilisateur et qui a pour but de: (i) migrer des machines virtuelles entre les centres de données avec un temps d’indisponibilité faible; (ii) fournir un accès résilient aux machines virtuelles; (iii) minimiser le délai d'accès au cloud. On a identifié deux problèmes de décision: le problème d'orchestration de machines virtuelles, prenant en compte la mobilité des utilisateurs, et le problème de basculement et de configuration des localisateurs, prenant en compte les états des liens inter- et intra-centre de données. On évalue notre architecture en utilisant une plate-forme de test avec des centres de données distribués géographiquement et en simulant des scenarios basés sur des traces de mobilités réelles. On montre que, grâce à quelques modifications apportées aux protocoles d'overlay, on peut avoir des temps d'indisponibilité très faibles pendant la migration de machines virtuelles entre deux centres de données. Puis on montre qu’en reliant la mobilité des machines virtuelles aux déplacement géographiques des utilisateurs, on peut augmenter le débit de la connexion. De plus, quand l’objectif est de maximiser le débit entre l’utilisateur et sa ressource, on démontre par des simulations que la décision de l'emplacement des machines virtuelles est plus importante que la décision de basculement de point d'entrée du centre de données. Enfin, grâce à un protocole de transport multi-chemins, on montre comment optimiser les performances de notre architecture et comment à partir des solutions de routage intra-centre de données on peut piloter le basculement des localisateurs While many business and personal applications are being pushed to the cloud, offering a reliable and a stable network connectivity to cloud-hosted services becomes an important challenge to face in future networks. In this dissertation, we design advanced network protocols, algorithms and communication strategies to cope with this evolution in distributed data center architectures. We propose a user-centric distributed cloud network architecture that is able to: (i) migrate virtual resources between data centers with an optimized service downtime; (ii) offer resilient access to virtual resources; (iii) minimize the cloud access latency. We identify two main decision making problems: the virtual machine orchestration problem, also taking care of user mobility, and the routing locator switching configuration problem, taking care of both extra and intra data center link states. We evaluate our architecture using real test beds of geographically distributed data centers, and we also simulate realistic scenarios based on real mobility traces. We show that migrating virtual machines between data centers at negligible downtime is possible by enhancing overlay protocols. We then demonstrate that by linking cloud virtual resource mobility to user mobility we can get a considerable gain in the transfer rates. We prove by simulations using real traces that the virtual machine placement decision is more important than the routing locator switching decision problem when the goal is to increase the connection throughput: the cloud access performance is primarily affected by the former decision, while the latter decision can be left to intra data center traffic engineering solutions. Finally, we propose solutions to take profit from multipath transport protocols for accelerating cloud access performance in our architecture, and to let link-state intra data center routing fabrics piloting the cloud access routing locator switching

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El, Zoghby Nicole. "Fusion distribuée de données échangées dans un réseau de véhicules." Phd thesis, Université de Technologie de Compiègne, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01070896.

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Abstract:

Cette thèse porte sur l'étude des techniques de fusion de données réparties et incertaines au sein d'un réseau de véhicules pour gérer la confiance dans les autres véhicules ou dans les données reçues. L'algorithme de fusion distribuée proposé est basé sur les fonctions de croyance et est appliqué par chaque nœud à la réception des messages. In se base sur la gestion d'une connaissance directe, locale à chaque nœud et d'une connaissance distribuée diffusée dans le réseau. Cette dernière résulte de la fusion des messages par un opérateur adapté prenant en compte les cycles éventuels et limitant l'effet de "data incest". Chaque nœud peut être autonome pour estimer la confiance mais la coopération entre les véhicules permet d'améliorer et de rendre plus robuste cette estimation. L'algorithme peut être adapté au cas d'étude en considérant un ou plusieurs éléments d'observation et en prenant en compte l'obsolescence des données. Lorsqu'il y a plusieurs éléments d'observation, se pose le problème de l'association de données nécessaire avant l'étape de combinaison. Un nouvel algorithme d'association a été formalisé dans le cadre des fonctions de croyance. Il a été démontré que ce problème est équivalent à un problème d'affectation linéaire, qui peut être résolu en temps polynomial. Cette solution est à la fois optimale et beaucoup plus efficace que d'autres approches développées dans ce formalisme. La gestion de la confiance dans les nœuds et dans les données échangées ont été illustrées par la mise en œuvre de deux applications : la détection de faux nœuds dans une attaque Sybil et la gestion de la confiance dans les cartes dynamiques pour la perception augmentée.

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Aklamanu, Fred Kwasi Mawufemor. "Intent-based networking for 5G mobile networks." Electronic Thesis or Diss., Institut polytechnique de Paris, 2020. http://www.theses.fr/2020IPPAS013.

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Abstract:

Les réseaux mobiles utilisent actuellement une approche impérative pour la fourniture de services réseaux et la gestion du cycle de vie des services. Les sauts de technologie qui accompagnent la 5G vont attirer des millions de nouveaux utilisateurs et d'énormes volumes de données. Plus Les infrastructure de réseaux atteindront une complexité telle qu'une gestion en mode impératif ne pourra pas suivre la hausse escomptée en demandes de services. Les technologies Software Defined Networking (SDN) et Network Function Virtualisation (NFV) tracent la route pour la programmabilité, la flexibilité et l'évolutivité des réseaux mobiles. Les deux technologies offrent un avantage significatif aux Opérateur de réseau (NOs) en terme de gestion de réseaux et de fourniture de services, et élargissent leur marché aux fournisseurs tiers tels des opérateurs de réseau virtuels (VNOs) et des fournisseurs d'application Over-The-Top (OTT). Cependant, ces technologies reposent toujours sur des approches impératives de gestion et de fourniture de services réseaux. Une approche déclarative pour la gestion des réseaux services est nécessaire pour gérer leur accroissement du réseau de manière transparente, ce qu'offre une approche de réseautage basé sur l'intention (IBN). L'IBN consiste à organiser et à abstraire des ensembles d'instructions complexes de gestion et de configuration de réseaux afin de les exposer aux locataires du réseau sous la forme d'une demande de service simple et sans ambiguïté appelé Intention. L'intention décrit QUOI on demande tandis que le réseau gère COMMENT y répondre. La présente thèse propose un cadre de traitement basé sur les Intentions pour le traitement des requêtes par les marchés verticaux. L'étude se concentre sur l'approvisionnement des tranches de réseau 5G dédiées à des applications. La structure aide à la fois les opérateurs et les locataires du réseau à exprimer leur intention dans un langage de 4eme génération proche du langage humain et en langage de transformation (source-à-source) Mobile networks currently provide an imperative approach to network service provisioning and service life-cycle management. With the rapid technology disruptions, there is a wave that brings onboard millions of users, huge data bulks, and more complex network infrastructures which an imperative management approach will not scale up with the expected increase in demand. Software-Defined Networking (SDN) and Network Function Virtualization (NFV) pave the way for programmability, flexibility, and scalability of mobile networks. Both technologies offer significant advantages to the Network Operators (NOs) in terms of network management and service provisioning, which widens their market to 3rd party providers such as Virtual Network Operators (VNOs) and Over-The-Top (OTT) Application Providers. However, these technologies still rely on imperative approaches to manage and provision network services. A declarative approach to network and service management is essential to handle the growth of networks seamlessly, which an Intent-based networking (IBN) approach provides. IBN consists of organizing and abstracting sets of complex network management and configuration instructions so as to expose them to network tenants in the form of a simple and unambiguous service request called Intent. Intents involve the expression of WHAT while the network handles the HOW. This thesis proposes an Intent-based networking framework for vertical markets with the aim to speed up and simplify the task of network service provisioning and management. The thesis focuses on provisioning 5G network slices using a declarative approach, Intents. The framework aids both operators and network tenants to express their Intent in a high-level language which is close to human language, based on the 4th generation language approach and language transformation (source-to-source) tools. The Intent-Based Networking framework is responsible for the end-to-end deployment of 5G network application slices by staging through different service execution phases including, service configuration, resource allocation, identifying optimal service placement strategy and service lifecycle monitoring without human intervention after Intent expression

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Blondeau-Fournier, Olivier. "Approche combinatoire des modèles minimaux en théorie des champs conformes : connexion avec les chemins sur réseau demi-entier." Thesis, Université Laval, 2010. http://www.theses.ulaval.ca/2010/27705/27705.pdf.

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Wucher, Valentin. "Modélisation d'un réseau de régulation d'ARN pour prédire des fonctions de gènes impliqués dans le mode de reproduction du puceron du pois." Thesis, Rennes 1, 2014. http://www.theses.fr/2014REN1S076/document.

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Abstract:

Cette thèse cherche à discriminer au niveau génomique entre le développement d'embryons vers un mode de reproduction sexué et le développement vers un mode asexué chez le puceron du pois, Acyrthosiphon pisum. Cette discrimination passe par la création du réseau de régulation post-transcriptionnelle des microARN et des ARNm qui possèdent des cinétiques d'expression différentes entre ces deux embryogenèses ainsi que par l'analyse des modules d'interactions de ce réseau par l'utilisation de l'analyse de concepts formels. Pour ce faire, une stratégie en plusieurs étapes a été mise en place : la création d'un réseau d'interactions entre les microARN et les ARNm du puceron du pois ; l'extraction et la réduction du réseau aux microARN et ARNm qui possèdent des cinétiques différentes entre les deux embryogenèses à partir des données d'expression tirées du séquençage haut-débit ; l'analyse du réseau d'interactions réduit aux éléments d’intérêt par l'analyse de concepts formels. L'analyse du réseau a permis l'identification de différentes fonctions potentiellement importantes comme l'ovogenèse, la régulation transcriptionnelle ou encore le système neuroendocrinien. En plus de l'analyse du réseau, l'analyse de concepts formels a été utilisée pour définir une méthode de réparation de graphe biparti basée sur une topologie en "concepts" ainsi qu'une méthode de visualisation de graphes bipartis par ses concepts This thesis aims to discriminate between embryos development towards either sexual or asexual reproduction types in pea aphids, Acyrthosiphon pisum, at the genomic level. This discrimination involves the creation of a post-transcriptional regulation network between microRNAs and mRNAs whose kinetic expressions change depending on the embryogenesis. It also involves a study of this network's interaction modules using formal concept analysis. To do so, a three-step strategy was set up. First the creation of an interaction network between the pea aphid's microRNAs and mRNAs. The network is then reduced by keeping only microRNAs and mRNAs which possess differential kinetics between the two embryogeneses, these are obtained using high-throughput sequencing data. Finally the remaining network is analysed using formal concept analysis. Analysing the network allowed for the identification of several functions of potential interest such as oogenesis, transcriptional regulation or even neuroendocrine system. In addition to network analysis, formal concept analysis was used to create a new method to repair a bipartite graph based on its topology and a method to visualise a bipartite graph using its formal concepts

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Azaza, Lobna. "Une approche pour estimer l'influence dans les réseaux complexes : application au réseau social Twitter." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2019. http://www.theses.fr/2019UBFCK009/document.

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Abstract:

L'étude de l'influence sur les réseaux sociaux et en particulier Twitter est un sujet de recherche intense. La détection des utilisateurs influents dans un réseau est une clé de succès pour parvenir à une diffusion d'information à large échelle et à faible coût, ce qui s'avère très utile dans le marketing ou les campagnes politiques. Dans cette thèse, nous proposons une nouvelle approche qui tient compte de la variété des relations entre utilisateurs afin d'estimer l'influence dans les réseaux sociaux tels que Twitter. Nous modélisons Twitter comme un réseau multiplexe hétérogène où les utilisateurs, les tweets et les objets représentent les noeuds, et les liens modélisent les différentes relations entre eux (par exemple, retweets, mentions et réponses). Le PageRank multiplexe est appliqué aux données issues de deux corpus relatifs au domaine politique pour classer les candidats selon leur influence. Si le classement des candidats reflète la réalité, les scores de PageRank multiplexe sont difficiles à interpréter car ils sont très proches les uns des autres.Ainsi, nous voulons aller au-delà d'une mesure quantitative et nous explorons comment les différentes relations entre les noeuds du réseau peuvent déterminer un degré d'influence pondéré par une estimation de la crédibilité. Nous proposons une approche, TwitBelief, basée sur la règle de combinaison conjonctive de la théorie des fonctions de croyance qui permet de combiner différents types de relations tout en exprimant l’incertitude sur leur importance relative. Nous expérimentons TwitBelief sur une grande quantité de données collectées lors des élections européennes de 2014 et de l'élection présidentielle française de 2017 et nous déterminons les candidats les plus influents. Les résultats montrent que notre modèle est suffisamment flexible pour répondre aux besoins des spécialistes en sciences sociales et que l'utilisation de la théorie des fonctions de croyances est pertinente pour traiter des relations multiples. Nous évaluons également l'approche sur l'ensemble de données CLEF RepLab 2014 et montrons que notre approche conduit à des résultats significatifs. Nous proposons aussi deux extensions de TwitBelief traitant le contenu des tweets. La première est l'estimation de la polarisation de l'influence sur le réseau Twitter en utilisant l'analyse des sentiments avec l'algorithme des forêts d'arbres décisionnels. La deuxième extension est la catégorisation des styles de communication dans Twitter, il s'agit de déterminer si le style de communication des utilisateurs de Twitter est informatif, interactif ou équilibré Influence in complex networks and in particular Twitter has become recently a hot research topic. Detecting most influential users leads to reach a large-scale information diffusion area at low cost, something very useful in marketing or political campaigns. In this thesis, we propose a new approach that considers the several relations between users in order to assess influence in complex networks such as Twitter. We model Twitter as a multiplex heterogeneous network where users, tweets and objects are represented by nodes, and links model the different relations between them (e.g., retweets, mentions, and replies).The multiplex PageRank is applied to data from two datasets in the political field to rank candidates according to their influence. Even though the candidates' ranking reflects the reality, the multiplex PageRank scores are difficult to interpret because they are very close to each other.Thus, we want to go beyond a quantitative measure and we explore how relations between nodes in the network could reveal about the influence and propose TwitBelief, an approach to assess weighted influence of a certain node. This is based on the conjunctive combination rule from the belief functions theory that allow to combine different types of relations while expressing uncertainty about their importance weights. We experiment TwitBelief on a large amount of data gathered from Twitter during the European Elections 2014 and the French 2017 elections and deduce top influential candidates. The results show that our model is flexible enough to consider multiple interactions combination according to social scientists needs or requirements and that the numerical results of the belief theory are accurate. We also evaluate the approach over the CLEF RepLab 2014 data set and show that our approach leads to quite interesting results. We also propose two extensions of TwitBelief in order to consider the tweets content. The first is the estimation of polarized influence in Twitter network. In this extension, sentiment analysis of the tweets with the algorithm of forest decision trees allows to determine the influence polarity. The second extension is the categorization of communication styles in Twitter, it determines whether the communication style of Twitter users is informative, interactive or balanced

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Tozza, Jean-René. "Caractérisation de la turbulence atmosphérique par RADAR VHF et premières observations par RADAR HF." Toulon, 2004. http://www.theses.fr/2004TOUL0021.

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Une approche langrangienne conduit à une tentative d'estimation du coefficient de diffusion turbulente et du temps de corrélation lagrangien par l'analyse des fonctions de corrélation du signal radar VHP renvoyé par l'atmosphère. L'élargissement du spectre Doppler dû à la sphéricité de l'onde est exploité pour estimer la longueur de corrélation des fluctuations horizontales de l'indice de réfraction. Des mesures et estimations des paramètres suivants sont présentés: variance de la vitesse turbulente, rapport d'aspect,longueur de corrélation. Une technique originale de formation de voie à une seule antenne est exposée. Les images 2D obtenues et l'estimation du vent sont comparées avec succès à ce qui est obtenu avec une vraie formation de voie à 16 antennes. La réalisation d'un radar HF (20Mhz), en tant que sondeur de la basse atmosphère neutre, est présentée pour la première fois. Les mesures préliminaires sont discutées A lagrangian approach allows the turbulent diffusion coefficient and the lagrangian correlation time to be estimated from the expression of the VHP radar signal autocorrelation fonction. A measurement technique, using the beam broadening effect, allows the estimation of the correlation length of the refractive-index flutuations. The estimation of the following parameters are presented: turbulent velocity, aspect sensitivity and correlation length. An original beam forming technique is realized with only one antenna. The obtained 2D patterns and wind velocity estimation are successfully compared with those obtained with a classical technic using 16 antennas. A realisation of an HF radar (20MHz), as a sounding system of the lower neutral atmosphere, is presented for the first time. The preliminary resluts are discussed

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Belhadj, Bilel. "Systèmes neuromorphiques temps réel : contribution a l'intégration de réseaux de neurones biologiquement réalistes avec fonctions de plasticité." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00561828.

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Cette thèse s'intègre dans le cadre du projet Européen FACETS. Pour ce projet, des systèmes matériels mixtes analogique-numérique effectuant des simulations en temps réel des réseaux de neurones doivent être développés. Le but est d'aider à la compréhension des phénomènes d'apprentissage dans le néocortex. Des circuits intégrés spécifiques analogiques ont préalablement été conçus par l'équipe pour simuler le comportement de plusieurs types de neurones selon le formalisme de Hodgkin-Huxley. La contribution de cette thèse consiste à la conception et la réalisation des circuits numériques permettant de gérer la connectivité entre les cellules au sein du réseau de neurones, suivant les règles de plasticité configurées par l'utilisateur. L'implantation de ces règles est réalisée sur des circuits numériques programmables (FPGA) et est optimisée pour assurer un fonctionnement temps réel pour des réseaux de grande taille. Des nouvelles méthodes de calculs et de communication ont été développées pour satisfaire les contraintes temporelles et spatiales imposées par le degré de réalisme souhaité. Entre autres, un protocole de communication basé sur la technique anneau à jeton a été conçu pour assurer le dialogue entre plusieurs FPGAs situés dans un système multicarte tout en garantissant l'aspect temps-réel des simulations. Les systèmes ainsi développés seront exploités par les laboratoires partenaires, neurobiologistes ou informaticiens.

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Leclerc, Jean-François. "Modélisation, conception et application d'un laser accordable par sauts de fréquence et stabilisé par réseau de Bragg échantillonné." Thesis, Université Laval, 2006. http://www.theses.ulaval.ca/2006/24010/24010.pdf.

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Raad, Patrick. "Protocol architecture and algorithms for distributed data center networks." Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2015. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2015PA066571.pdf.

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Abstract:

De nos jours les données ainsi que les applications dans le nuage (cloud) connaissent une forte croissance, ce qui pousse les fournisseurs à chercher des solutions garantissant un lien réseau stable et résilient à leurs utilisateurs. Dans cette thèse on étudie les protocoles réseaux et les stratégies de communication dans un environnement de centre de données distribués. On propose une architecture cloud distribuée, centrée sur l’utilisateur et qui a pour but de: (i) migrer des machines virtuelles entre les centres de données avec un temps d’indisponibilité faible; (ii) fournir un accès résilient aux machines virtuelles; (iii) minimiser le délai d'accès au cloud. On a identifié deux problèmes de décision: le problème d'orchestration de machines virtuelles, prenant en compte la mobilité des utilisateurs, et le problème de basculement et de configuration des localisateurs, prenant en compte les états des liens inter- et intra-centre de données. On évalue notre architecture en utilisant une plate-forme de test avec des centres de données distribués géographiquement et en simulant des scenarios basés sur des traces de mobilités réelles. On montre que, grâce à quelques modifications apportées aux protocoles d'overlay, on peut avoir des temps d'indisponibilité très faibles pendant la migration de machines virtuelles entre deux centres de données. Puis on montre qu’en reliant la mobilité des machines virtuelles aux déplacement géographiques des utilisateurs, on peut augmenter le débit de la connexion. De plus, quand l’objectif est de maximiser le débit entre l’utilisateur et sa ressource, on démontre par des simulations que la décision de l'emplacement des machines virtuelles est plus importante que la décision de basculement de point d'entrée du centre de données. Enfin, grâce à un protocole de transport multi-chemins, on montre comment optimiser les performances de notre architecture et comment à partir des solutions de routage intra-centre de données on peut piloter le basculement des localisateurs While many business and personal applications are being pushed to the cloud, offering a reliable and a stable network connectivity to cloud-hosted services becomes an important challenge to face in future networks. In this dissertation, we design advanced network protocols, algorithms and communication strategies to cope with this evolution in distributed data center architectures. We propose a user-centric distributed cloud network architecture that is able to: (i) migrate virtual resources between data centers with an optimized service downtime; (ii) offer resilient access to virtual resources; (iii) minimize the cloud access latency. We identify two main decision making problems: the virtual machine orchestration problem, also taking care of user mobility, and the routing locator switching configuration problem, taking care of both extra and intra data center link states. We evaluate our architecture using real test beds of geographically distributed data centers, and we also simulate realistic scenarios based on real mobility traces. We show that migrating virtual machines between data centers at negligible downtime is possible by enhancing overlay protocols. We then demonstrate that by linking cloud virtual resource mobility to user mobility we can get a considerable gain in the transfer rates. We prove by simulations using real traces that the virtual machine placement decision is more important than the routing locator switching decision problem when the goal is to increase the connection throughput: the cloud access performance is primarily affected by the former decision, while the latter decision can be left to intra data center traffic engineering solutions. Finally, we propose solutions to take profit from multipath transport protocols for accelerating cloud access performance in our architecture, and to let link-state intra data center routing fabrics piloting the cloud access routing locator switching

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Dissertations / Theses on the topic 'Virtualisation des fonctions du réseau'

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