Tesis sobre el tema "Contrôle d'admission de tranches"

Le découpage du réseau est une technologie clé des réseaux 5G, grâce à laquelle les opérateurs de réseaux mobiles peuvent créer des tranches de réseau indépendantes. Chaque tranche permet à des fournisseurs d'offrir des services personnalisés. Comme les tranches sont opérées sur une infrastructure de réseau commune gérée par un fournisseur d'infrastructure, il est essentiel de développer des méthodes de partage efficace des ressources. Cette thèse adopte le point de vue du fournisseur d'infrastructure et propose plusieurs méthodes de réservation de ressources pour les tranches de réseau. Actuellement, les chaines de fonctions appartenant à une tranche sont déployées séquentiellement sur l'infrastructure, sans avoir de garantie quant à la disponibilité des ressources. Afin d'aller au-delà de cette approche, nous considérons dans cette thèse des approches de réservation des ressources pour les tranches en considérant les besoins agrégés des chaines de fonctions avant le déploiement effectif des chaines de fonctions. Lorsque la réservation a abouti, les chaines de fonctions ont l'assurance de disposer de suffisamment de ressources lors de leur déploiement et de leur mise en service afin de satisfaire les exigences de qualité de service de la tranche. La réservation de ressources permet également d'accélérer la phase d'allocation de ressources des chaines de fonctions
Network slicing is a key enabler for 5G networks. With network slicing, Mobile Network Operators (MNO) create various slices for Service Providers (SP) to accommodate customized services. As network slices are operated on a common network infrastructure owned by some Infrastructure Provider (InP), efficiently sharing the resources across various slices is very important. In this thesis, taking the InP perspective, we propose several methods for provisioning resources for network slices. Previous best-effort approaches deploy the various Service Function Chains (SFCs) of a given slice sequentially in the infrastructure network. In this thesis, we provision aggregate resources to accommodate slice demands. Once provisioning is successful, the SFCs of the slice are ensured to get enough resources to be properly operated. This facilitates the satisfaction of the slice quality of service requirements. The proposed provisioning solutions also yield a reduction of the computational resources needed to deploy the SFCs

De nombreux développements sont actuellement en cours dans le réseau Internet, particulièrement sur la gestion de la QoS et sur l'intégration des différents services. Les aspects portant sur l'amélioration des performances des flux élastiques ont été quelque peu négligés par la communauté scientifique. Le travail effectué porte sur l'évaluation et l'amélioration des performances des flux élastiques. Plus exactement, nos études mettent en avant l'importance d'assurer une bonne qualité de service à ce type de trafic. Deux architectures de QoS ont été proposées. La première architecture est basée sur la classification et le contrôle d'admission appliqués sur les deux types de flux TCP: courts et longs. La classification des flux nous permet d'avoir un système plus prévisible et plus facile à dimensionner puisque les flux d'un agrégat parviennent à partager équitablement la bande passante qui leur est allouée au sein d'une même classe. Le contrôle d'admission prend en compte la caractérisation en flux longs et flux courts ainsi que les contraintes de QoS propres à chaque type de flux. Un modèle analytique ainsi que des simulations ont été réalisés afin d'évaluer les avantages de l'architecture proposée et d'analyser l'impact des seuils d'admission. Il est important de signaler que, outre l'amélioration des performances dans les cas étudiés, l'approche proposée fournit un outil de dimensionnement du réseau permettant d'atteindre, pour une structure de trafic donnée, les mesures de performances attendues. La deuxième architecture est basée sur le traitement préférentiel. Ce dernier est appliqué aux premiers paquets de chaque connexion favorisant ainsi les connexions courtes. Nous comptons sur l'architecture DiffServ pour classifier les flux aux bordures d'un réseau. Plus spécifiquement, nous maintenons la longueur (en paquets) de chaque flux actif aux routeurs de bordures et l'employons pour classifier les paquets entrants. Cette architecture a la particularité de ne pas nécessiter le maintien en mémoire d'un état par flux au coeur du réseau. Dans ce dernier, nous utilisons la politique de gestion de file d'attente RED avec des seuils différents pour les deux types de classes. Ceci nous permet de réduire le taux de pertes éprouvé par les paquets des flux courts. Nous montrons, à travers des analyses et des simulations que notre modèle peut réaliser une meilleure équité et un temps de réponse plus petit pour les flux courts que les modèles sans traitement préférentiel.

L'objet des travaux présentés ici, consiste dans l'étude du contrôle d'admission et du routage de clients dans des réseaux. Notre cadre de recherche porte beaucoup plus sur la détermination théorique de politiques facilement implémentables par des routeurs que sur les protocoles informatiques eux- mêmes. Notre modélisation des réseaux sera abordée sous l'angle des systèmes à événements discrets, ainsi que notre contrôle. Celui-ci sera, de plus, supposé être en boucle ouverte: seules la totalité des actions antérieures effectuées par le contrôleur sont connues. L'état du système reste quant à lui inconnu au routeur lors de sa décision. Nous cherchons à déterminer la politique qui minimise une fonction de coût tributaire des performances moyennes. Nous focaliserons notre étude sur des suites binaires précises appelées mots de sturm. Nous présenterons une factorisation de ces suites. Celle-ci nous permettra de calculer les performances moyennes dans des cas déterministes. Nous appliquerons nos calculs à des réseaux de files d'attente en parallèle, avec des paramètres déterministes, puis à des paramètres stochastiques. Dans tous ces modèles, un algorithme qui calcule la politique optimale en temps fini sera donné. Nous achèverons nos travaux par une introduction à des problématiques liées à des réseaux plus complexes, ainsi qu'à celles liées à la stochasticité des paramètres.

La thèse se situe dans le domaine de la conception des architectures capables de garantir la QoS dans des réseaux multi-domaines et multi-technologies. Elle porte plus particulièrement sur les problèmes liés à l'acquisition de topologie pour alimenter les fonctions de contrôle d'admission d'appel. En effet, il faut que l'entité responsable de la fonction de CAC (Call Admission Control) détienne une cartographie réelle et synchrone du domaine qu'elle gère. Si dans certains cas d'utilisation, la topologie peut être renseignée et gérée manuellement, il est impossible d'accomplir une telle tâche sur de grandes topologies. Différentes solutions existent. Bien que ces techniques soient efficaces dans certains cas d'utilisation, elles sont en fait soit incomplètes soit inadaptées à nos besoins. Pour répondre à cette problématique nous avons d'abord implémenté notre propre modèle d'acquisition intégrée des données topologiques des couches 2 et 3. Il s'agit du protocole STAMP (Simple Topology Annoucement and Management Protocol), un protocole de signalisation permettant la diffusion des informations de topologie et de qualité de service dans un réseau quelque soit sa taille. Pour généraliser et optimiser notre modèle, nous avons ensuite développé et proposé des nouvelles méthodes d'agrégation des topologies réseau, en particulier appliquées aux topologies précédemment obtenues, afin de réduire, en conservant les paramètres de QoS, la volumétrie de la base de données et améliorer les performances de la CAC.

Depuis quelques années, il y a un réel changement dans les usages des réseaux en termes d'applications véhiculées ainsi que dans leur nombre. On voit apparaître de plus en plus d'applications contraintes en termes de délai, comme par exemple la téléphonie sur IP, ainsi que d'applications gourmandes en ressources comme par exemple le Srteaming Video. La croissance en volume de ces applications copmmence à poser des problèmes de congestion dasn les réseaux filiares et sans fil. Les opérateurs réseaux doivent être capables d'absorber ces changements de trafic, de faire face à cette demande de plus en plus intensive en bande passante et de fournir une bonne qualité (QoS) aux applications. Cela nécessite des mécanismes intellignets en termes d'ordonnancement et de gestion des files d'attente, de contrôle d'admission, de contrôle de débit et/ou de routage. L'objectif initial de cette thèse étati d'aboutir à la conception d'une nouvelle architecture de traitement et de gestion du trafic et de la qualité de service pour le contrôle d'admission. Plus précisément nous présentons une nouvelle solution pour le contrôle d'admission qui repose sur l'élaboration en continu d'un plan de connaissance et sur la modélisatio automatique du comportement d'un lien réseau par une file d'attente monoserveur. Norte solution doit permettre d'offrir une garantie probabiliste d'un paramètre de performance QoS qui peut être le délai d'attente moyen des paquets dans le buffer du lien ou le taux de perte. Nous avons évalué les performances de notre nouveau contro^le d'admission par simulation en considérant diverses conditions possibles de trafic. Lers résultats obtenus indiquent que la solution proposée permet d'atteindre un contrôle d'admission ni trop conservateur, ni trop permissif. En outre, notre solution offre l'avantage de se baser uniquement sur une connaisssance acquise au cours du temps et permet ainsi de s'affranchir d'un paramétrage compliqué des paramètres comme c'est le cas pour les solutions classiques de contrôle d'admission

Cette thèse s'inscrit dans le cadre des études visant la réalisation d'un réseau Internet avec qualité de service. Nous proposons un contrôle d'admission à l'échelle des flots pour préserver l'efficacité du réseau et assurer une qualité de service satisfaisante pour les flots stream (audio et vidéo temps réel) et les flots élastiques (transfert de fichier, page Web, mail, etc. ). La qualité de service des flots stream s'exprime en terme de délai maximum et de taux de perte, celle des flots élastiques est le temps de transfert ou débit moyen réalisé

Cette thèse traite de stratégies d'allocation de ressources dans les réseaux mobiles et de mécanismes de contrôle d'admission dans les réseaux ATM sans fil (WATM wireless ATM). L'approche adoptée est la modélisation à l'aide de la théorie des files d'attente. Dans la première partie de la thèse, nous proposons différentes stratégies d'allocation de canaux basées sur la priorité des transferts inter-cellulaires (handoffs) sur les appels entrants. Nous calculons la probabilité d'échec d'une tentative d'établissement d'appel, la probabilité de coupure d'une communication ainsi que le temps de réponse pour les différents types d'appels. Nous montrons que la politique utilisant la réservation de canaux de garde aux communications handoffs offre une meilleure qualité de service que celle basée sur le mécanisme de push-out. De plus, à l'aide de la théorie des chaines de Markov contrôlées, nous démontrons que cette politique de réservation est celle qui minimise la fonction de cout liée aux rejets des appels. La deuxième partie de la thèse concerne les mécanismes de contrôle d'admission dans les réseaux ATM sans fil. S'appuyant sur le network calculus nous comparons trois politiques de contrôle d'admission cs (complete sharing), utilisant l'intégralité de la bande passante disponible, Ul (upper limit), bornant l'utilisation de la bande passante pour chacune des classes d'appels et GM (guaranteed minimum), garantissant une bande passante minimale à chaque classe. Nous montrons que du point de vue de la minimisation de la bande passante effective allouée à une connexion au moment du contrôle d'admission, GM est meilleure que UL qui est meilleure que CS. En outre, utilisant des résultats de l'algèbre min-plus, nous évaluons et comparons les performances de deux modèles avec pertes l'un multiplexant les deux types d'appels handoff et appels entrants dans une même file d'attente, l'autre séparant les deux classes d'appels dans deux files d'attente différentes. Nous montrons que, pour chaque type d'appel, la probabilité de perte, due soit à la taille finie des files, soit au mécanisme de contrôle d'admission est indépendante de ce dernier et inferieure dans le premier modèle à celle du second. Des résultats numériques et de simulation sont obtenus et compares.

Cette thèse se propose d'étudier les fonctions CAC pour les systèmes satellitaires à capacité variable. Dans ces systèmes, la fonction CAC doit pouvoir anticiper la variation de la capacité afin de n'accepter une connexion que si la capacité reste disponible suffisamment longtemps pour la maintenir avec le niveau de qualité requis. On parle alors de CAC adaptatif. Ce travail s'est, alors, construit autour de l'analyse de la variation de la capacité due aux phénomènes atmosphériques, de leur prédiction et des procédures FMT. L'étude des modèles d'évolution spatiotemporelle des atténuations et leur prédiction a mis en évidence leur inadéquation pour une fonction CAC. En effet, d'une part, ils agissent sur de courtes échelles de temps (quelques secondes) et d'autre part, ils sont trop complexes pour leur utilisation dans le contexte d'un système réel. Une méthodologie simplifiée a donc été proposée : séparer le cas de la survenue de la pluie sur la Gateway/NCC de celui de la pluie sur les terminaux utilisateurs. Quant à la politique d'admission, elle peut s'appuyer sur deux types de fonctions CAC. Le premier, dit CAC pessimiste, suppose que la variation de la capacité est rapide par rapport à la durée des connexions. Ainsi sa décision d'admission est prise en évaluant la capacité comme étant celle correspondante au pire cas de propagation survenant dans le système. Le second, dit CAC optimiste, suppose que la capacité du système reste constante pour une durée plus grande que les durées des connexions. Sa décision d'admission est alors prise en se fondant sur l'état courant de la capacité tout en tenant compte des conditions de transmission instantanées des terminaux.

La maîtrise de la QoS dans 802.11e EDCA (Enhanced Distributed Coordination Function) ne peut être assurée que par un mécanisme de contrôle d'admission qui empêche le réseau d'atteindre un état de saturation critique et par la même garantit les besoins de QoS des applications voix/vidéo.
Ce mécanisme de contrôle d'admission a besoin pour sa prise de décision de prédire les métriques de performances si un nouveau flux est admis. Dans le but de rendre les décisions efficaces, nous choisissons d'utiliser une méthode de prédiction basée sur un modèle analytique. Ce dernier doit remplir deux conditions : 1) fournir une bonne précision de prédiction et 2) avoir une complexité numérique faible et un temps de réponse limité. Vu que la majorité des modèles analytiques de la littérature ne satisfont pas à ces deux conditions, nous développons un nouveau modèle analytique pour EDCA qui est capable de prédire le débit et le délai d'accès des différentes Access Category (AC) d'EDCA.
Ainsi, après la modélisation analytique du temps de transmission des ACs en prenant en compte le paramètre de différentiation TXOPLimit, nous développons un modèle analytique pour EDCA sous la forme d'une chaîne de Markov à quatre dimensions. Celui-ci est développé d'abord dans les conditions de saturation puis étendu aux conditions générales de trafic.
Pour finir, nous proposons un algorithme de contrôle d'admission à implémenter au sein du point d'accès et qui utilise le modèle analytique proposé. Nous proposons un abaque de solution d'optimisation des paramètres d'accès d'EDCA. Le but étant d'améliorer les performances du mécanisme de contrôle d'admission par l'utilisation optimale des ressources du réseau.

La maîtrise de la QoS dans 802.11e EDCA (Enhanced Distributed Coordination Function) ne peut être assurée que par un mécanisme de contrôle d’admission qui empêche le réseau d’atteindre un état de saturation critique et par la même garantit les besoins de QoS des applications voix/vidéo. Ce mécanisme de contrôle d’admission a besoin pour sa prise de décision de prédire les métriques de performances si un nouveau flux est admis. Dans le but de rendre les décisions efficaces, nous choisissons d’utiliser une méthode de prédiction basée sur un modèle analytique. Ce dernier doit remplir deux conditions : 1) fournir une bonne précision de prédiction et 2) avoir une complexité numérique faible et un temps de réponse limité. Vu que la majorité des modèles analytiques de la littérature ne satisfont pas à ces deux conditions, nous développons un nouveau modèle analytique pour EDCA qui est capable de prédire le débit et le délai d’accès des différentes Access Category (AC) d’EDCA. Ainsi, après la modélisation analytique du temps de transmission des ACs en prenant en compte le paramètre de différentiation TXOPLimit, nous développons un modèle analytique pour EDCA sous la forme d’une chaîne de Markov à quatre dimensions. Celui-ci est développé d’abord dans les conditions de saturation puis étendu aux conditions générales de trafic. Pour finir, nous proposons un algorithme de contrôle d’admission à implémenter au sein du point d’accès et qui utilise le modèle analytique proposé. Nous proposons un abaque de solution d’optimisation des paramètres d’accès d’EDCA. Le but étant d’améliorer les performances du mécanisme de contrôle d’admission par l’utilisation optimale des ressources du réseau
The QoS control in 802.11e EDCA (Enhanced Distributed Coordination Function) cannot be assured without an admission control mechanism which is capable of stopping the network from reaching a high saturation state and therefore guarantee the QoS requirements for voice and video applications. This admission control mechanism needs to predict the performance metrics that can be achieved by the network before deciding to admit any new flow. In order to obtain accurate decisions, we chose to use a prediction method based on an analytical model. The later must 1) grant the best accuracy of the prediction and 2) have a low computational complexity. Knowing that the current literatures’ major analytical models do not satisfy these two conditions, we therefore develop a new analytical model for EDCA capable to predict the achievable performance metrics of different Access Categories (ACs) of EDCA such as the throughput and access delay. Hence, after the analytical modeling of the transmission time of different ACs while taking into account the TXOPLimit differentiation parameter, we develop an analytical model for EDCA based on a four dimensional Markov Chain. This model is developed first in the saturation conditions and then extended to general traffic conditions. Finally, we propose the admission control algorithm to be implemented within the QoS Access Point (QAP) that uses the analytical model proposed. As a final point, we propose an abacus solution to optimize the configuration of EDCA access parameters. The objective is to enhance the performance of the admission control algorithm by the optimal use of network resources

Cette thèse est consacrée à l'étude des modèles d'évaluation de qualité de service (QoS) de bout en bout et à la proposition de techniques pour sa gestion dans le contexte des réseaux de paquets. D'abord on propose des modèles pour l'évaluation de la QoS dans le réseau de paquets basés sur la combinaison de deux métriques de performances: délai et taux de perte. Après on étudie des stratégies classiques d'allocation des ressources, où le modèle d'évaluation de QoS est expérimenté considérant trois schémas de différenciation des classes. Ensuite on pose et résolve le problème de contrôle de QoS comme un problème d'optimisation multiobjectifs stochastique. Enfin on propose un modèle pour l'évaluation de la QoS au niveau d'admission de session dans le contexte multiobjectifs afin de permettre l'admission simultanée de plusieures sessions. Dans ce cadre, on dérive un schéma de partage de ressources, où les utilisateurs sont agrégés dans trois types de services: "gold", "silver" et "bronze"
In this thesis we study evaluation models for end-to-end Quality of Service (QoS) and we propose management methods in a packet network context. Firstly, we propose QoS evaluation models for packet networks based on the combination of two performance metrics. Secondly, we study some conventional resource allocation strategies, where we experiment on the QoS evaluation model considering three different approaches for class differentiation. We then formulate and solve the QoS control problem as a stochastic multiobjective optimisation problem. We subsequently propose a model for the evaluation of QoS at the session admission level, within the multiobjective context, in order to allow the concurrent admission of more than one sessions. Finally, we derive a method for resource sharing, where users are organised in three types of service : gold, silver and bronze

La conservation de tranches de kiwi de 4ème gamme est principalement limitée par une rapide perte de fermeté observée dès les premières minutes suivant la découpe du fruit ainsi que par le développement de microorganismes en surface. Une conservation des tranches a faible température dans des atmosphères enrichies en anhydride carbonique et appauvries en oxygène peut limiter le développement des microorganismes. Ces conditions de conservation sont apparues favorables au maintien de la couleur et de la teneur en acide ascorbique. La production d'éthylène est différée dans le temps ce qui nous a conduit à conclure qu'elle n'était pas le mécanisme a l'origine de la perte de fermeté. L'étude de la protéase endogène, l'actinidine a montré que son activité augmentait après découpe. Il apparait une diminution des protéines de haut poids moléculaire au sein d'un broyat. L'incorporation d'inhibiteurs de l'activité protéolytique au sein du broyat permet de limiter sa perte de viscosité. Il semblerait donc que l'actinidine joue un rôle non négligeable dans les mécanismes responsables de la perte de fermeté des tranches de kiwi. L'étude des substances pectiques nous a permis de mettre en évidence que la perte de fermeté ne résultait pas de la solubilisation de la lamelle moyenne. Il semblerait que les protéines pariétales sont hydrolysées lors de la conservation des tranches de kiwi.

Cette thèse s'inscrit dans le cadre d'études visant à améliorer la qualité de service d'un serveur internet, mono-serveur ou en grappe, en cas de surcharge ou en cas de panne. En premier lieu, nous recommandons une architecture orientée session pour le traitement efficace de trafic réseau, offert à une grappe de serveurs internet. En effet, il s'avère que, d'un point de vue économique, le traitement à l'échelle session est plus approprié pour l'évaluation de critères de performance d'un serveur internet. Nous proposons ensuite une architecture flexible garantissant aux services internet une performance adéquate, en cas de panne du serveur légitime. En deuxième lieu, nous nous focalisons sur l'évaluation de mécanismes de contrôle d'admission implicites, opérant à l'échelle session. Nous montrons que le paradigme orienté session améliore le profit de l'opérateur et garantie une QdS aux sessions utilisateurs offertes, indépendamment de leur durée
This thesis focuses on the contributions of edge-network processing devices in improving the perceived end-to -end QoS. Our goal is to recommend an efficient scheme for improving the percieved end-to-end QoS, either under server overload, or when legitimate processing server experiences failures. Firstly, we have described a fully client/server transparent methodology for engineering fault tolerant network services. The proposed architecture adds non additional complexity to a legitimate processing server during failsafeperiods, and enhances the robustness of internet servers across failures. At a second step, we have advocated a methodology, for efficiently improving the salability of high performance cluster-based internet servers, subjected to multiple flow-based sessions. Secondly, we have shown that , responsive session aware admission control contributes in providing improved QoS to subscribers, under overload

Les réseaux mesh sans fil (Wireless Mesh Networks-WMNs) sont des réseaux facilement déployables et à faible coût qui peuvent étendre l’Internet dans des zones où les autres réseaux peuvent difficilement accéder. Cependant, plusieurs problèmes de qualité de service (QoS) et de sécurité freinent le déploiement à grande échelle des WMNs. Dans cette thèse, nous proposons un modèle de contrôle d’admission (CA) et un système de réputation afin d’améliorer les performances du réseau mesh et de le protéger des nœuds malveillants. Notre système de CA vise à assurer la QoS des flux admis dans le réseau en termes de bande passante et de délai tout en maximisant l’utilisation de la capacité du canal. L’idée de notre solution est d’associer au contrôle d’admission une planification de liens afin d’augmenter la bande passante disponible. Nous proposons également un système de réputation ayant pour but de détecter les nœuds malveillants et de limiter les fausses alertes induites par la perte de paquets sur les liens du réseau. L’idée de notre solution est d’utiliser des tests statistiques comparant la perte de paquets sur les liens avec un modèle de perte préétabli. De plus, il comprend un système de surveillance composé de plusieurs modules lui permettant détecter un grand nombre d’attaques. Notre CA et notre système de réputation ont été validés, les résultats montrent qu’ils atteignent tous deux leurs objectifs
Wireless mesh networks (WMNs) are a very attractive new field of research. They are low cost, easily deployed and high performance solution to last mile broadband Internet access. However, they have to deal with security and quality of service issues which prevent them from being largely deployed. In order to overcome these problems, we propose in this thesis two solutions: an admission control with links scheduling and a reputation system which detects bad nodes. These solutions have been devised in order to further merge into a secure admission control. Our admission control schedules dynamically the network’s links each time a new flow is accepted in the network. Its goal is to accept only flows which constraints in terms of delay and bandwidth can be respected, increase the network capacity and decrease the packet loss. Our reputation system aims at assigning each node of the network a reputation which value reflects the real behavior of the node. To reach this goal this reputation system is made of a monitoring tool which can watch many types of attacks and consider the packet loss of the network. The evaluations of our solutions show that they both meet their objectives in terms of quality of service and security

Dans cette thèse nous nous intéressons à des méthodes permettant d'améliorer les performances d'un réseau optique à très haut débit (CARRIOCAS, 40 Gbps), en donnant des garanties de QoS strictes aux utilisateurs d'une part, et en minimisant la bande passante utilisée par les multicasts d'autre part. Nous proposons tout d'abord un mécanisme permettant un contrôle centralisé de l'insertion des données des applications dans le réseau. Notre mécanisme utilise un tampon par application dans le réseau. Ces tampons permettent d'utiliser des modèles de gestion des files d'attente permettant de respecter un délai maximum pour l'envoi des données. Dans une autre partie de cette thèse, nous investiguons de nouvelles méthodes pour traiter les demandes de multicasts. En effet, dans le réseau, un nombre fini et fixé de nœuds (que nous appelons nœuds diffusants) sont capables de dupliquer les flux de données. Dans un arbre multicast, seul ces nœuds peuvent avoir plusieurs fils, ce qui introduit une contrainte forte sur la construction de ces arbres. Nous développons donc de nouvelles méthodes pour traiter les demandes de multicast en respectant cette contrainte, afin de minimiser la bande passante nécessaire à ces communications
In this thesis we investigate methods to increase the performance of a high-speed optical network (CARRIOCAS, 40 Gbps). By giving the users strict QoS guarantees on the one hand, and by minimizing the bandwidth used by multicasts on the other hand. We first propose a mechanism allowing a centralized control for the applications data insertion in the network. Our mechanism uses a buffer for each application using the network. Using buffers allows us to use queuing theory models in order to respect a maximum delay for sending data. In a second part of this thesis, we investigate new methods to satisfy multicast requests. Indeed, in the CARRIOCAS network, a fixed number of network nodes are able to duplicate data. This induces a new constraint on the construction of any mutlicast tree. We propose new methods to satisfy multicast demands while respecing this constraint, in order to minimize the bandwidth consumed

Actuellement, nous constatons une augmentation de demande de services vidéo sur les réseaux P2P. Ces réseaux jouent un rôle primordial dans la transmission de contenus multimédia à grande échelle pour des clients hétérogènes. Cependant, le déploiement de services vidéo temps réel sur les réseaux P2P a suscité un grand nombre de défis dû à l'hétérogénéité des terminaux et des réseaux d'accès, aux caractéristiques dynamiques des pairs, et aux autres problèmes hérités des protocoles TCP/IP, à savoir les pertes de paquets, les délais de transfert et la variation de la bande passante de bout-en-bout. Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse est d'analyser les différents problèmes et de proposer un mécanisme de transport vidéo temps réel avec le provisionnement de la qualité de Service (QoS). Ainsi, nous proposons trois contributions majeures. Premièrement, il s'agit d'un mécanisme de streaming vidéo adaptatif permettant de sélectionner les meilleurs pair émetteurs. Ce mécanisme permet de structurer les pairs dans des réseaux overlay hybrides avec une prise en charge des caractéristiques sémantiques du contenu et des caractéristiques physiques du lien de transport. Nous présentons ensuite un mécanisme d'ordonnancement de paquets vidéo combiné à une commutation de pairs et/ou de flux pour assurer un transport lisse. Finalement, une architecture de collaboration entre les applications P2P et les fournisseurs de services / réseaux est proposée pour supporter un contrôle d'admission de flux.

Nous assistons ces dernières années à une émergence constante de nouvelles applications, notamment pour les services audiovisuels. Ces applications imposent au réseau un certain nombre de contraintes pour qu’elles puissent fonctionner correctement. Le développement de mécanismes permettant d’offrir une garantie à ces contraintes, est donc devenu un objectif crucial. La norme IEEE 802.16j est l’une des solutions sans fil qui propose plus de ressources afin de supporter les nouveaux services de télécommunications. Dans la présente thèse, nous focalisons notre étude sur la problématique de la qualité de service dans les réseaux WiMAX relais. Nos contributions se regroupent à travers les étapes ci-dessous : Nous proposons un protocole de routage multicast pour les services IPTV (HDTV, SD-TV, Web-TV et Mobile-TV). Ce protocole repose d’une part sur un nouveau mécanisme de construction de l’arbre multicast basé sur les nombres premiers et d’autre part, sur une nouvelle méthode d’agrégation basée sur le standard de compression Vidéo «SVC». L’objectif est de supporter l’hétérogénéité des utilisateurs tout en optimisant la consommation des ressources. Par ailleurs, nous étudions le problème d’ordonnancement dans les réseaux WiMAX. Nous proposons un algorithme d’ordonnancement adaptatif AWRR, ce dernier se base sur une technique à charge pondérée. L’objectif est d’ajuster dynamiquement le poids de chaque classe de service, en prenant en compte la charge de la file d’attente et les contraintes de la QoS. Enfin, nous nous intéressons à l’étude de la problématique du chemin optimal contraint. Nous proposons une solution déterministe basée sur une fonction de coût. Notre fonction permet aussi d’assurer le contrôle d’admission, elle se base sur deux fonctions de coût élémentaires qui prennent en compte quatre critères de QoS
Over recent years, new applications steadily developed in a tremendous space, especially in audiovisual services area. The present applications have some of constraints to work properly. The developments of mechanism which enable to overcome these constraints become a critical issue in this area. The IEEE 802.16j standard is one of wireless communication technology which offering more resources to support new telecommunication services. In this thesis, we focus our research on the problem of quality of service (QoS) inWiMAX relay networks. Our contributions are classified as follows : we proposed a multicast routing protocol for IPTV services (such as HD-TV, SD-TV, Web-TV and Mobile-TV). This proposed protocol used a new multicast tree construction mechanism based-on prime numbers. We also developed a new aggregation method based on standard video compression called Scalable Video Coding (SVC). Our goal is to support user’s heterogeneity while optimizing resources consumption. In addition, we studied the problem of scheduling inWiMAX networks.We proposed an adaptive scheduling algorithm AWRR for IPTV services. The aim of this method is to support QoS constraints by using two schedulers, and assigning a dynamic value to each service queue. Finally, we interested to study about the problem of path selection. We proposed a solution based on a deterministic cost function. This function also ensures admission control based on two basic cost functions which include four QoS criteria. This thesis has been prepared in the MIPS/GRTC laboratory, University of Haute Alsace, under a research contract external (CRE) framework with France Telecom R&D. All proposed mechanisms were evaluated by the simulator QualNet, Matlab and mathematical analysis

Dans cette thèse, nous proposons plusieurs algorithmes permettant d’optimiser l’utilisation de la bande passante dans les réseaux sans-fil multi-sauts et ainsi augmenter les débits atteignables. Les réseaux sans-fil multi-sauts sont des réseaux sans-fil dans lesquels les stations communiquent directement entre elles lorsque leurs portées respectives sont suffisantes ou, le cas échéant, via des stations intermédiaires chargées de relayer les flux de façon transparente. Les résultats théoriques prouvent que de tels réseaux disposent d’une capacité par station plus faible que les réseaux traditionnels et obligent ainsi à disposer de mécanismes avancés de gestion et d’optimisation des ressources disponibles. Nous présentons dans une première partie un algorithme d’estimation de la bande passante disponible calculant, pour une station donnée, l’espérance du trafic attendu sur son canal en fonction de la connaissance des flux transitant dans sa zone d’interférence. Cette estimation nous permet ensuite de déterminer un ensemble de contraintes dynamiques sur les débits des flux qui doivent être satisfaites pour que les flux puissent être acceptés sans risquer de surcharger le réseau. Enfin, toujours en gardant les contraintes précédentes satisfaites, nous proposons plusieurs algorithmes pour maximiser les débits atteignables des flux dans le réseau soit en contournant les zones surchargées, soit en adaptant dynamiquement les puissances d’émission. Ces résultats de simulation montrent une amélioration significative par rapport aux travaux existants
In this thesis, we present several algorithms to evaluate precisely the resources in wireless multi-hop networks and to improve the achievable bitrates. Wireless multi-hop networks are networks where nodes are able to join the others transparently in a direct way if they are closed enough, or by engaging intermediate nodes to relay messages if not. This relaying ability makes then very popular. Nevertheless, it has been shown in previous work that such networks cannot compete with traditional wireless networks in terms of bitrates. Consequently, the resources must be used and shared as efficiently as possible. We propose a probabilistic analysis to estimate the expected channel traffic of a given station based on the traffic reservation in its neighbourhood. From this estimation, we determine constraints on the flow bitrates that must be satisfied in order for the flows to be accepted without overloading the network. Then, given the previous constraints, we present several algorithms to maximum the flow bitrates by avoiding congested areas and by computing dynamically the emitting power of each station. The simulation results show a significant improvement over existing approaches

Avec l'augmentation du nombre d'utilisateurs mobiles et l'évolution rapide des réseaux mobiles sans fil, les demandes des utilisateurs en terme de qualité de service (QoS) deviennent de plus en plus exigeantes. La gestion de la ressource radio est de loin le problème critique des réseaux mobiles sans fil d'autant plus que l'interface radio représente le goulet d'étranglement dans ces réseaux. Dans cette optique, un protocole dallocation de ressources doit pouvoir gérer efficacement la bande passante tout en fournissant la qualité de service à différentes classes de service.
Dautre part, la gestion de la mobilité constitue un important défi technique à relever. En effet, un protocole de mobilité efficace doit empêcher la terminaison forcée de lappel et permettre lexécution des applications dune manière transparente à la mobilité.
Nos travaux réalisés portent sur la gestion des ressources radio et la mobilité dans les réseaux multiservices sans fil. Les environnements qui sont visés dans ce travail concernent les réseaux de seconde, troisième et quatrième génération.
Dans un premier temps, nous avons proposé et étudié un contrôle d'admission multiservice servant quatre classes de service. Deux types d'ordonnancement: HOL (Head of the Line) et QLT (Queue Length Threshold) ont été mis en place afin d'ordonnancer les requêtes handover en attente. L'analyse des performances prouve que le schéma proposé avec QLT améliore la qualité de service des données sans pour autant induire une dégradation perceptible de la qualité de service de la voix.
Dans un second temps, nous avons proposé une architecture dynamiquement adaptable DYNAA dont le but est d'absorber les fluctuations du réseau en terme de capacité en introduisant de la dynamique dans la gestion de ces ressources. Grâce à l'adaptabilité introduite par DYNAA, la QoS de bout en bout est élaborée conjointement entre l'application et le réseau afin de respecter le contrat de service établi avec l'utilisateur.
Puisque les réseaux publics d'accès mobile sont en train d'évoluer rapidement vers une définition de réseau entièrement IP, nous avons poursuivi nos études et mis l'accent sur les problèmes de handover et de routage dans le sens montant dans les réseaux Cellular IPv6. Ensuite, nous nous sommes focalisés sur la gestion de la qualité de service dans le même environnement. L'étude est menée au moyen de l'architecture DYNAA déjà étudiée et permet de très bons résultats en couplant une utilisation du protocole de type DiffServ dans le réseau coeur et IntServ dans le réseau d'accès. Cette étude constitue une bonne approche de l'appréhension de la qualité de service de bout en bout.
Une autre contribution dans notre thèse concerne la qualité de service dans les réseaux IEEE 802.11. Ainsi, nous avons proposé un mécanisme au niveau de la couche MAC, nommé P3-DCF qui introduit une bonne différentiation de service.
Enfin, nous avons abordé les réseaux UMTS où nous avons étudié la couche MAC. Cette étude nous a permis d'analyser le trafic Web et de tirer des règles de dimensionnement des réseaux UMTS.

AVEC LES PROGRÈS RÉALISÉS DANS LES RÉSEAUX SANS FIL El MOBILES, CHERCHEURS ET INDUSTRIELS ONT DÉJÀ COMMENCÉ LE DÉVELOPPEMENT DES FUTURS RÉSEAUX MOBILES DE 4ÈME GÉNÉRATION (4G). DANS CETTE GÉNÉRATION, L'ÉQUIPEMENT TERMINAL, DE L'UTILISATEUR RECHERCHERA EN PERMANENCE LE MEILLEUR RÉSEAU D'ACCÈS EN FONCTION DES BESOINS DE L'UTILISATEUR. CE DERNIER AURA PLUSIEURS TECHNOLOGIES D'ACCÈS SANS FIL À SA DISPOSITION ET SOUHAITERA ÊTRE CONNECTÉ AU MIEUX, N'IMPORTE OÙ, N'IMPORTE QUAND ET AVEC N'IMPORTE QUEL RÉSEAU D'ACCÈS. POUR CELA, LES DIFFÉRENTES TECHNOLOGIES SANS FIL QUI SERONT PRÉSENTES DANS LA 4G (UMTS, WLAN, WMAN, ETC), DOIVENT COEXISTER. NOTRE TRAVAIL DANS CET AXE DE RECHERCHE CONSISTE À PROPOSER UNE STRUCTURE HIÉRARCHIQUE DES RÉSEAUX SANS FIL ET DES PROTOCOLES DE HANDOVERS ENTRE LES DIFFÉRENTS SYSTEMES. LE CHANGEMENT DE RÉSEAU DOIT ÊTRE RAPIDE ET SANS PERTE DE DONNÉES AFIN DE GARANTIR LA TRANSPARENCE VIS-À-VIS DES UTILISATEURS MOBILES. LES RÉSEAUX AD HOC SONT CONSIDÉRÉS COMME GÉNÉRALISATION ULTIME DES RÉSEAUX SANS FIL CAR ILS LIMITENT AU MAXIMUM LE RÔLE DE L'INFRASTRUCTURE FIXE. CES DERNIÈRES ANNÉES, ON OBSERVE DES PROGRÈS SIGNIFICATIFS POUR ÉTUDIER LA QOS DANS LES RÉSEAUX AD HOC MOBILES. CETTE THÈSE PRÉSENTE UNE VISION CRITIQUE DES TRAVAUX INTÉRESSANTS DANS LE DOMAINE DE LA QOS DANS LES RÉSEAUX AD HOC. LES POINTS FORTS ET FAIBLES DE CHAQUE PROPOSITION SONT EXPLOITÉS POUR RÉALISER UN MODÈLE COMPLET DE QOS. CE MODÈLE POSSÈDE UN PROTOCOLE DE ROUTAGE AVEC QOS QUI TROUVE LA MEILLEURE ROUTE POUR CHAQUE TYPE DE FLUX SELON LA DEMANDE. IL LIMITE L'APPARITION DES CONGESTIONS ET LA SURUTILISATION DE LA BANDE PASSANTE PAR UN MÉCANISME DE CONTRÔLE D'ADMISSION ET DE RÉSERVATION
Advances in mobile and wireless networks have made fourth generation networks development possible 4g networks promote the concept of the always best connected and served (abc&s) paradigm. The abc&s paradigm envisages that mobile terminals will stay connected: anywhere & anytime. The combination of ranges. Our work consists on conception of a wireless overlay network structure and scheme for handoffs. The primary technical challenges in the design of a seamless handoff are: low latency and packet loss. The ad hoc networks are considered as a generalization of the wireless networks because the role of the fixed infrastructure is limiied. Recently, significant progress to study qos in the mobile ad hoc networks has been made. This thesis presents a critical vision of interesting work in this field. The strong and weak points of each proposal are exploited to carry out a complete qos model. This model uses a qos routing protocol to find the best paths for each flow according to its qos requirements an admission control and reservation are used to prevent the network overload without mobility

Le Cloud Radio Access Network (C-RAN) est une future direction dans les réseaux de communications sans fils pour déployer des systèmes cellulaires 4G et renforcer la migration des opérateurs vers la nouvelle génération 5G. En comparaison avec l'architecture traditionnelle des stations de base distribuées, l'architecture C-RAN apporte un lot d'avantages à l'opérateur: meilleure utilisation des ressources radio, flexibilité du réseau, minimisation de la puissance consommée et amenuisement des coûts de déploiement. Dans cette thèse, nous adressons le problème d'allocation dynamique des ressources et minimisation de la puissance des communications à liaison descendante dans le C-RAN. Notre recherche vise à allouer les ressources radio à des flux dynamiques d'utilisateurs, tout en trouvant les meilleures combinaisons entre points d'accès et unités de calculs, pour satisfaire la demande de trafic. Il s'agit en outre, d'un problème d'optimisation non linéaire et NP-difficile, comprenant plusieurs contraintes relatives aux demandes de ressources des utilisateurs, gestion d'interférences, capacités fixes des unités de calcul dans le Cloud et des liaisons de transport ainsi que la limitation de la puissance transmise maximale. Afin de surmonter la complexité inhérente à cette problématique du C-RAN, nous présentons différentes approches pour l'allocation dynamique des ressources en trois principales contributions. Les résultats de nos simulations prouvent l'efficacité de nos méthodes, comparé à celles existantes dans la littérature, en termes de taux de débit de satisfaction, nombre d'antennes actives, puissance consommée dans le Cloud, résilience et coût opérationnel du C-RAN
Cloud Radio Access Network (C-RAN) is a future direction in wireless communications for deploying cellular radio access subsystems in current 4G and next-generation 5G networks. In the C-RAN architecture, BaseBand Units (BBUs) are located in a pool of virtual base stations, which are connected via a high-bandwidth low latency fronthaul network to Radio Remote Heads (RRHs). In comparison to standalone clusters of distributed radio base stations, C-RAN architecture provides significant benefits in terms of centralized resource pooling, network flexibility and cost savings. In this thesis, we address the problem of dynamic resource allocation and power minimization in downlink communications for C-RAN. Our research aims to allocate baseband resources to dynamic flows of mobile users, while properly assigning RRHs to BBUs to accommodate the traffic and network demands. This is a non-linear NP-hard optimization problem, which encompasses many constraints such as mobile users' resources demands, interference management, BBU pool and fronthaul links capacities, as well as maximum transmission power limitation. To overcome the high complexity involved in this problem, we present several approaches for resource allocation strategies and tackle this issue in three stages. Obtained results prove the efficiency of our proposed strategies in terms of throughput satisfaction rate, number of active RRHs, BBU pool processing power, resiliency, and operational budget cost

Les dernières décennies ont connu l’apogée des transmissions hertziennes, et celles à venir connaîtront incontestablement le développement et le déploiement intense de systèmes de communications sans-fil. Dès à présent, il est possible de communiquer par onde sur petite et très petite distance (LAN et PAN). Les populations se sont familiariséesavec les interfaces bluetooth (IEEE802. 15) présentes dans la majorité des objetscommuniquant (ordinateur portable, téléphone, PDA, etc. . . ). Les foyers s’équipentmaintenant facilement et à bas prix d’interfaceWi-Fi (IEEE802. 11), afin de profiter d’uneutilisation nomade de leur accès internet. Ainsi, la forte croissance dumarché des offresinternet combinée avec celle du marché des téléphones mobiles ont habitués un large spectre d’utilisateurs à communiquer sans fil. Ce contexte sociologique et financier encourage donc l’arrivée de solutions nouvelles répondant à des besoins latents. Parmi ceux-là, le marché met en évidence le manque de système de communication sur moyenne distance (MAN). Les réseaux ad-hoc peuvent répondre à ce genre de besoin. Mais àce jour, les performances sont trop faibles pour les besoins des utilisateurs et elles dépendenttrop fortement de la densité desmachines nomades. Aussi, le consortiumIEEEcherche au travers de sa norme IEEE802. 16 à fournir un système complet de communicationsans-fil sur moyenne distance (MAN). Appelé aussiWiMAX, ce système se basesur une architecture composée d’une station de base (BS) et de nombreux mobiles utilisateurs(SS). Le standard IEEE802. 16 définit les caractéristiques de la couche physiqueet de la couche MAC. Il décrit l’ensemble des interactions et événements pouvant avoirlieu entre la station de base et les stations mobiles. Enfin, le standard fournit différents paramètres et variables servant aux mécanismes de communication. Comme tout nouveau standard émergeant, la norme IEEE802. 16 ne profite pas d’un état de l’art aussi développé que celui du IEEE802. 11 par exemple. Aussi, de nombreuses études et idées sont à développer. En premier lieu, nous effectuons un large rappel de la norme WiMAX et en particulier le IEEE802. 16e. Associé à cela, nous dressons un état de l’art des travaux traitant des aspects et perspectives liés au sujet de notre étude. Par la suite, nous proposons un modèle novateur de performance des communicationsIEEE802. 16e. Au travers de ce modèle, nous développons une étude générale et exhaustive des principaux paramètres de communication. L’étude explicite l’impact deces paramètres ainsi que l’influence de leur évolutions possibles. De cela, nous critiquonsla pertinence de chacun d’eux en proposant des alternatives de configurations. 5En sus, nous proposons un mécanisme novateur favorisant le respect de qualité de service(QoS) sur couche AC. Nous développons un principe original d’établissement de connexion favorisant l’accès aux communications sensibles aux délais de transmission. Dans une dernière partie, nous déterminons la capacité d’un système IEEE802. 16 à gérer les arrivées et départs des utilisateurs. Tout en y associant une étude de performance d’un nouvel algorithme de contrôle d’admission. Cet algorithme d’admission vise à remplir des objectifs multiples : empêcher les famines de ressources sur les trafics les moins prioritaires, favoriser l’admission des utilisateurs en maintenant une gestion optimale de la ressource radio. Notre étude aboutit à une modélisation et une critique des variations de paramètre associés à ce nouvel algorithme. Nous y intégrons par la suite le principe de mobilité où les utilisateurs ont la capacité de se mouvoir au sein d’une cellule. Cette intégration se fait en y associant des mécanismes originaux afin d’assurer la pérennité du service aux utilisateurs mobiles
The last decade witnessed the peak of the hertzian communications. The following ones will undoubtedly testify the intensive deployment and the development of all wireless ways of transmission. Due to cheaper equipments, the people are now used with all sorts of connected objects : laptop, smartphone, pad, and more recently, Connected Video display and audio diffusers. All these stuffs allow to keep an access to internet, even in a nomad use. This economical and sociological context promotes the emerging of new solutions metting latent needs by offering better performances. Consumer studies highlight particularly the lack of transmissions solution for Metropolitan Area Networks (MAN). Ad-hoc wireless solutions lead to satisfy the MAN needs, but the throughput is too importantly related to the ad-hoc customer capacity and density over the MAN coverage. The IEEE consortium seeks, through its IEEE802. 16e standart, to provide a wireless transmission technology specifically design for the middle range network. Knowed as WiMAX, this system are based on a point to multipoint architecture. WiMAX standart gathers Base Station (BS) and Subscriber Stations (SS), and defines for both the Physical and MAC layer in the OSI Model. In addition, the standart proposes a set of default parameters for the two first OSI Layers. As any emerging standart, the IEEE802. 16e suffers form a lack of litterature (works, studies and enhancement proposals). More studies are explicitly needed to craft and tune the IEEE802. 16e standart in order to better answer to the specific issues met in the actual context of transmission. In a first step, we present in a large scale the IEEE802. 16e standart specifications. In addition we highlight the main state of art linked to this subject. Second, we propose an original performance model, the first one that takes in account all the MAC layer parameters of the standart. Based on this model, we lead a general and exhaustive performance study of each communication parameters. This study highlights the importance of each parameters and propose some enhancements in fonction of the type of Quality of Service (QoS). In addition, we introduce an call engaging mecanism which respects the QoS on the MAC layer. In a last part, we compute the IEEE802. 16e capacity to manage the incoming and leaving calls. We perform this study by introducing a new Connection Admission Control (CAC). The CAC algorithm achieves sevral objectives : prevent from the lack of ressource for the lowest priority flows as well as optimize the radio resource consumption to facilitate the access for the users. Our study is concluded by proposing an new capacity model and algorithm for the CAC. Moreover, this last proposal prevents the call drop due to user mobility

Les systèmes de communications mobiles ont considérablement évolué durant ces dernières années. Ce fait a encouragé le déploiement de plusieurs systèmes ou réseaux cellulaires multi technologique. La qualité de service (QoS) offerte aux utilisateurs mobiles s'améliore d'un système à l'autre. Les systèmes de troisième génération (3G), comme l'UMTS, offrent une meilleure qualité de service par rapport à celle offerte par ceux de deuxième génération (2G), comme le GSM. Pour exemple, les systèmes de 3.5G (HSDPA) améliorent le débit du réseau de 3G sur le lien descendant afin de répondre aux exigences des nouveaux services. De plus, les réseaux de quatrième génération (4G), comme le WiMAX (IEEE802.16e) permettent, quant à eux, d'élargir la couverture cellulaire tout en offrant un débit supérieur. Cette nouvelle évolution améliore encore l'accessibilité aux services de l'Internet. La migration des services de l'Internet vers les réseaux mobiles, constitue un enjeu majeur de recherche en télécommunications. La thèse se divise en deux objectifs principaux ; le premier consiste à calculer et à évaluer les performances du système UMTS-WCDMA. Deux approches sont utilisées, l'approche exacte de l'analyse spectrale, et l'approche approximative de la perturbation singulière. Le deuxième objectif propose de nouveaux mécanismes de contrôle d'admission prenant en considération la mobilité intra et inter cellulaires des utilisateurs dans la gestion de la ressource radio. Ces mécanismes d'allocation de ressource concernent plus particulièrement les réseaux HSDPA et WiMAX. Ils se basent principalement sur les schémas de modulation et de codage adaptatif AMC (Adaptive Modulation and Coding) : la zone géographique est subdivisée en plusieurs régions concentriques. Avec nos mécanismes d'allocation des ressources, chaque appel accepté par le système voit son débit initial maintenu, et ce, indépendamment de la position de l'utilisateur dans la cellule

Les dernières décennies ont connu l'apogée des transmissions hertziennes, et celles à venir connaîtront incontestablement le développement et le déploiement intense de systèmes de communications sans-fil. Dès à présent, il est possible de communiquer par onde sur petite et très petite distance (LAN et PAN). Les populations se sont familiariséesavec les interfaces bluetooth (IEEE802.15) présentes dans la majorité des objetscommuniquant (ordinateur portable, téléphone, PDA, etc...). Les foyers s'équipentmaintenant facilement et à bas prix d'interfaceWi-Fi (IEEE802.11), afin de profiter d'uneutilisation nomade de leur accès internet. Ainsi, la forte croissance dumarché des offresinternet combinée avec celle du marché des téléphones mobiles ont habitués un large spectre d'utilisateurs à communiquer sans fil. Ce contexte sociologique et financier encourage donc l'arrivée de solutions nouvelles répondant à des besoins latents. Parmi ceux-là, le marché met en évidence le manque de système de communication sur moyenne distance (MAN). Les réseaux ad-hoc peuvent répondre à ce genre de besoin. Mais àce jour, les performances sont trop faibles pour les besoins des utilisateurs et elles dépendenttrop fortement de la densité desmachines nomades. Aussi, le consortiumIEEEcherche au travers de sa norme IEEE802.16 à fournir un système complet de communicationsans-fil sur moyenne distance (MAN). Appelé aussiWiMAX, ce système se basesur une architecture composée d'une station de base (BS) et de nombreux mobiles utilisateurs(SS). Le standard IEEE802.16 définit les caractéristiques de la couche physiqueet de la couche MAC. Il décrit l'ensemble des interactions et événements pouvant avoirlieu entre la station de base et les stations mobiles. Enfin, le standard fournit différents paramètres et variables servant aux mécanismes de communication. Comme tout nouveau standard émergeant, la norme IEEE802.16 ne profite pas d'un état de l'art aussi développé que celui du IEEE802.11 par exemple. Aussi, de nombreuses études et idées sont à développer.En premier lieu, nous effectuons un large rappel de la norme WiMAX et en particulier le IEEE802.16e. Associé à cela, nous dressons un état de l'art des travaux traitant des aspects et perspectives liés au sujet de notre étude.Par la suite, nous proposons un modèle novateur de performance des communicationsIEEE802.16e. Au travers de ce modèle, nous développons une étude générale et exhaustive des principaux paramètres de communication. L'étude explicite l'impact deces paramètres ainsi que l'influence de leur évolutions possibles. De cela, nous critiquonsla pertinence de chacun d'eux en proposant des alternatives de configurations.5En sus, nous proposons un mécanisme novateur favorisant le respect de qualité de service(QoS) sur couche AC.Nous développons un principe original d'établissement de connexion favorisant l'accès aux communications sensibles aux délais de transmission.Dans une dernière partie, nous déterminons la capacité d'un système IEEE802.16 à gérer les arrivées et départs des utilisateurs. Tout en y associant une étude de performance d'un nouvel algorithme de contrôle d'admission. Cet algorithme d'admission vise à remplir des objectifs multiples : empêcher les famines de ressources sur les trafics les moins prioritaires, favoriser l'admission des utilisateurs en maintenant une gestion optimale de la ressource radio. Notre étude aboutit à une modélisation et une critique des variations de paramètre associés à ce nouvel algorithme. Nous y intégrons par la suite le principe de mobilité où les utilisateurs ont la capacité de se mouvoir au sein d'une cellule. Cette intégration se fait en y associant des mécanismes originaux afin d'assurer la pérennité du service aux utilisateurs mobiles.

Le Cloud Radio Access Network (C-RAN) est une future direction dans les réseaux de communications sans fils pour déployer des systèmes cellulaires 4G et renforcer la migration des opérateurs vers la nouvelle génération 5G. En comparaison avec l'architecture traditionnelle des stations de base distribuées, l'architecture C-RAN apporte un lot d'avantages à l'opérateur: meilleure utilisation des ressources radio, flexibilité du réseau, minimisation de la puissance consommée et amenuisement des coûts de déploiement. Dans cette thèse, nous adressons le problème d'allocation dynamique des ressources et minimisation de la puissance des communications à liaison descendante dans le C-RAN. Notre recherche vise à allouer les ressources radio à des flux dynamiques d'utilisateurs, tout en trouvant les meilleures combinaisons entre points d'accès et unités de calculs, pour satisfaire la demande de trafic. Il s'agit en outre, d'un problème d'optimisation non linéaire et NP-difficile, comprenant plusieurs contraintes relatives aux demandes de ressources des utilisateurs, gestion d'interférences, capacités fixes des unités de calcul dans le Cloud et des liaisons de transport ainsi que la limitation de la puissance transmise maximale. Afin de surmonter la complexité inhérente à cette problématique du C-RAN, nous présentons différentes approches pour l'allocation dynamique des ressources en trois principales contributions. Les résultats de nos simulations prouvent l'efficacité de nos méthodes, comparé à celles existantes dans la littérature, en termes de taux de débit de satisfaction, nombre d'antennes actives, puissance consommée dans le Cloud, résilience et coût opérationnel du C-RAN
Cloud Radio Access Network (C-RAN) is a future direction in wireless communications for deploying cellular radio access subsystems in current 4G and next-generation 5G networks. In the C-RAN architecture, BaseBand Units (BBUs) are located in a pool of virtual base stations, which are connected via a high-bandwidth low latency fronthaul network to Radio Remote Heads (RRHs). In comparison to standalone clusters of distributed radio base stations, C-RAN architecture provides significant benefits in terms of centralized resource pooling, network flexibility and cost savings. In this thesis, we address the problem of dynamic resource allocation and power minimization in downlink communications for C-RAN. Our research aims to allocate baseband resources to dynamic flows of mobile users, while properly assigning RRHs to BBUs to accommodate the traffic and network demands. This is a non-linear NP-hard optimization problem, which encompasses many constraints such as mobile users' resources demands, interference management, BBU pool and fronthaul links capacities, as well as maximum transmission power limitation. To overcome the high complexity involved in this problem, we present several approaches for resource allocation strategies and tackle this issue in three stages. Obtained results prove the efficiency of our proposed strategies in terms of throughput satisfaction rate, number of active RRHs, BBU pool processing power, resiliency, and operational budget cost

Nous abordons dans cette thèse le problème de l'insensibilité dans les réseaux de files d'attente et quelques applications au partage de ressources informatiques. Tout d'abord, nous montrons que les réseaux de files d'attente symétriques avec le routage de Jackson ou de Kelly sont tous insensibles à la distribution des demandes de service même si à l'arrivée, au départ ou au changement de files d'un client quelconque, les autres clients dans chaque file sont permutés au hasard selon certaine loi dépendante de l'état du réseau. Nous identifions également certaines disciplines de service non symétriques pour lesquellesla propriété d'insensibilité est satisfaite. Ensuite, nous proposons deux nouvelles métriques de débit pour les réseaux de données. Nous montrons quelques propriétés génériques satisfaites par ces deux métriques et nous illustrons leur différence à travers quelques exemples. Enfin, nous montrons que l'équilibrage de sources de trafic élastique détériore la performance en termes de débit, et en présence de contrôle d'admission, de probabilité de blocage.

Le 3GPP (3rd Generation Partnership Project) a choisi, dans sa Release 99, le protocole AAL2/ATM pour le transport des données sur les interfaces Iub et Iur du réseau d'accès de l'UMTS, nommé UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network). L'AAL-2 (ATM Adaptation Layer - Type 2) est une couche d'adaptation au-dessus de la couche ATM. L'AAL2 consiste à agréger plusieurs paquets de différents flux dans une même cellule ATM pour réduire le temps de remplissage surtout pour les applications temps-réel à bas débit. Les études menées sur l'AAL2 pour évaluer ses performances ne sont pas nombreuses, surtout dans le contexte de l'UTRAN où les contraintes temporelles sont strictes à cause des mécanismes de synchronisation des canaux de transport radio. Le lien entre le Node B et le RNC, où le protocole AAL2 est déployé, ne doit pas constituer le goulot d'étranglement (Bottleneck) pour les flux transportés. Le protocole AAL2 doit être bien étudié pour évaluer ses performances et ses capacités pour le transport des canaux radio.
L'AAL2 constitue un véritable protocole de transport qui se superpose au protocole de transport ATM. Or, dans les normes de l'AAL2, aucune notion de qualité de service (QoS) n'était définie pendant notre étude. En plus, les études faites étaient insuffisantes pour définir un modèle complet de la QoS dans l'AAL2. Nous avons alors contribué pour définir des classes de QoS au niveau AAL2, des paramètres de QoS, des capacités de transfert (AAL2-TC) ainsi que des critères de performance. Ensuite, nous proposons des schémas d'association (mapping) entre les différentes classes de service de l'UMTS et les classes de l'AAL2 d'une part et entre les classes de l'AAL2 et les classes de l'ATM d'autre part. Un schéma de partage de la bande passante entre les différentes classes est proposé ainsi qu'un schéma de contrôle d'admission des connexions AAL2. Dans le cas où plusieurs types de trafic seraient agrégés dans le même VC ATM, un mécanisme d'ordonnancement au niveau AAL2 est nécessaire pour pouvoir différencier entre les classes de services. Plusieurs algorithmes d'ordonnancement sont proposés au niveau de l'AAL2 et une comparaison entre ces mécanismes est réalisée dans plusieurs contextes pour évaluer les avantages et les inconvénients de chaque algorithme. Nous proposons un nouvel algorithme dynamique appelé DyWRR qui s'adapte avec le changement du trafic. Nous étudions aussi un paramètre important relatif au protocole AAL2 qui est le Timer-CU (Timer - Combined Use). Ce paramètre de temporisation a une influence sur le délai des paquets et sur le taux d'utilisation de la bande passante. Une étude fine et détaillée de ce paramètre est réalisée pour obtenir des résultats sur sa valeur optimale. Le choix de l'ATC (ATM Transfer Capability) pour le transport des connexions AAL2 fait une partie de notre étude. Le DBR et le SBR sont deux ATC proposées et une comparaison entre ces deux solutions est analysée. Quand on parle de l'AAL2 comme un protocole de transport, l'idée de la commutation AAL2 ne sera plus exclue. Au lieu de commuter les cellules ATM, on peut commuter les paquets AAL2 pour qu'on puisse séparer les connexions AAL2 dans un nud donné du réseau. La commutation AAL2 présente des avantages mais également des inconvénients que nous traitons dans cette thèse.
Les résultats de létude sur lAAL2 faite dans le cadre de cette thèse ont été utilisés pour une contribution à la normalisation au sein de lITU-T (International Telecommunication Union -Telecommunication standardization sector). Ces travaux de normalisation ont abouti à une nouvelle norme appelée ITU-T I.378 qui traite la problématique de la qualité de service et du contrôle de trafic au niveau de lAAL2.
Dans la Release 5 du 3GPP, l'IP est introduit comme protocole de transport sur les interfaces Iub et Iur dans une optique de réaliser des réseaux "tout-IP". Ce protocole, dans sa version simple, ne peut pas garantir une qualité de service parce qu'il ne fournit qu'une seule classe de service pour tous les flux, la classe du meilleur effort (Best Effort). Des mécanismes de différenciation des services sont alors nécessaires comme DiffServ ou IntServ dans le contexte de l'UTRAN. Plusieurs architectures pour le transport en IP sur l'interface Iub sont présentées. D'ailleurs, ces solutions en IP introduisent une charge supplémentaire à cause de la longueur des en-têtes. Sachant que les opérateurs des télécommunications s'intéressent à l'optimisation de la bande passante sur les liens appelés Last Mile Link, une étude est alors réalisée dans cette thèse pour évaluer les performances des solutions en IP dans l'UTRAN.

Les architectures de réseaux sans fil actuelles, de type « une taille pour tous », ne peuvent pas prendre en charge ces critères de services hétérogènes de nouvelle génération 5G. Par conséquent, la recherche autour de la 5G vise à fournir des architectures et des mécanismes plus adéquats pour répondre à ce besoin. L'architecture 5G est conçue pour répondre aux exigences variées et contradictoires des services, en termes de latence, de bande passante et de fiabilité, qui ne peuvent être assurées par la même infrastructure du réseau. Dans ce contexte, le découpage du réseau fourni par la virtualisation du réseau permet de diviser l'infrastructure en différentes tranches, chaque tranche est adaptée aux besoins spécifiques des services, où elle permet à différents services (comme l'automobile, l'Internet des objets...) d'être fournis par différentes instances de la tranche du réseau. Les chercheurs ont défini trois grandes classes de services de découpage en réseau, qui sont: enhanced Mobile BroadBand (eMBB), massive Machine Type Communication (mMTC), and ultra-Reliable and Low-Latency Communication (uRLLC). L'un des principaux défis du déploiement des tranches de réseau est le découpage du réseau d'accès radio (RAN). En effet, la gestion des ressources RAN et leur partage entre les tranches de réseau est une tâche particulièrement difficile. Cette thèse propose des solutions qui visent à améliorer les performances du réseau et d'introduire de la flexibilité et une plus grande utilisation des ressources du réseau, en fournissant de manière précise et dynamique aux tranches de réseau activées les quantités de ressources appropriées pour répondre à leurs divers besoins
The current architecture “one size fits all” of 4G network cannot support the next-generation 5G heterogeneous services criteria. Therefore, research around 5G aims to provide more adequate architectures and mechanisms to deal with this purpose. The 5G architecture is envisioned to accommodate the diverse and conflicting demands of services in terms of latency, bandwidth, and reliability, which cannot be sustained by the same network infrastructure. In this context, network slicing provided by network virtualization allows the infrastructure to be divided into different slices. Each slice is tailored to meet specific service requirements allowing different services (such as automotive, Internet of Things, etc.) to be provided by different network slice instances. Each of these instances consists of a set of virtual network functions that run on the same infrastructure with specially adapted orchestration. Three main service classes of network slicing have been defined by the researchers as follows: Enhanced Mobile Broadband (eMBB), massive Machine Type Communication (mMTC), and ultra-Reliable and Low-Latency Communication (uRLLC). One of the main challenges when it comes to deploying Network Slices is slicing the Radio Access Network (RAN). Indeed, managing RAN resources and sharing them among Network Slices is an increasingly difficult task, which needs to be properly designed. This thesis proposes solutions that aim to improve network performance, and introduce flexibility and greater utilization of network resources by accurately and dynamically provisioning the activated network slices with the appropriate amounts of resources to meet their diverse requirements