Rozprawy doktorskie na temat „Découpage de réseau”

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

L'usure excessive des outils de poinçonnage constitue une des plus importantes causes de dysfonctionnement de presse parmi d'autres, tels que le bris d'outil, la remontée des pastilles découpées, le défaut d'avance bande, etc ces problèmes entraine des conséquences graves sur la qualité des pièces découpées et sur la productivité. Il est donc nécessaire d'introduire des systèmes de surveillance permettant de détecter en temps réel de telles anomalies du processus afin d'améliorer la productivité et la qualité des produits en poinçonnage. Les signaux générés par l'opération de poinçonnage comme bruit audible, effort, émission acoustique, accélération, etc. , sont des effets physiques du processus de poinçonnage. Les anomalies du processus, lorsqu'elles entrainent des variations des signaux cités plus haut, peuvent être mesurées à l'aide de capteurs. Leurs identifications par observations numériques peuvent nous fournir des informations sur le processus de poinçonnage afin de le surveiller et de l'analyser. Cette étude a pour objectif de définir les spécifications d'un système expert capable d'assurer, à l'aide d'informations fournies par une acquisition multicapteurs, un suivi de l'usure et une détection des anomalies du processus. La méthodologie développée dans cette étude concerne l'acquisition des signaux issus de multicapteurs, l'analyse et l'interprétation de ces signaux à l'aide de plusieurs techniques de traitement du signal afin d'extraire les caractéristiques sensibles à l'usure d'outil, l'estimation de l'usure par un modèle adimensionnel, et enfin une décision à prendre sur l'état d'usure et l'alarme pour le changement de l'outil. Cette méthodologie doit être intégrée dans un système expert afin de développer un système de surveillance du poinçonnage efficace, fiable et convivial

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

Vehicle to Everything (V2X), y compris véhicule à véhicule (V2V) et véhicule à infrastructure (V2I), est la base de communications véhiculaires, où Les messages de sécurité routière active, d’infotainment et de gestion du trafic sont transmis sur des liaisons à bande passante élevée, à faible temps de latence et à haute fiabilité, ouvrant ainsi la voie à une conduite totalement autonome. L’objectif ultime des systèmes de communication V2X de la prochaine génération est de permettre une conduite coopérative sans accident. Pour atteindre cet objectif, le système de communication devra permettre un ensemble diversifié de cas d'usage, chacun avec un ensemble spécifique d'exigences. L'analyse des exigences relatives aux principales catégories de cas d’usage, en particulier les applications de temps réel critiques, souligne la nécessité d'une conception de système V2X efficace, capable de fournir les performances du réseau. La technologie de cinquième génération (5G), avec sa Qualité de Service (QoS) fournie en termes de capacité élevée et de faible temps de latence, est préconisée comme solution pour faire face aux exigences strictes imposées par les applications V2X.Dans cet écosystème 5G véhiculaire, diverses technologies de communication sont envisagés, allant des communications IEEE 802.11p, LTE, LTE-V aux Visible Light Communications. Par conséquent, l’hétérogénéité des technologies d’accès radio suscitera des inquiétudes quant à la gestion transparente de la mobilité et à la garantie de qualité de service.Cette thèse propose un nouveau système de gestion de la mobilité conçu pour les réseaux de véhicules 5G, basé sur la technologie émergente SDN (Software Defined Networking). SDN offre une programmabilité réseau qui vise à obtenir une allocation efficace des ressources du réseau et une gestion de la mobilité.Notre travail de recherche vise trois objectifs. Dans un premier temps, nous concevons une architecture de réseau de véhicules. Au sommet de cette architecture, nous implémentons deux Applications SDN, à savoir application de sélection de réseau et gestion de la mobilité Application. L'architecture proposée est renforcée par une solution de placement de contrôleur visant à réduire le temps de latence des communications. De plus, une préoccupation particulière est consacrée à la conception d’une application de sécurité active de la route SDN contrôlant l’emplacement des capteurs de vitesse sur les routes. L’application proposée vise à réduire le taux d’accidents, objectif principal du futur système de transport intelligent.Le deuxième objectif de cette thèse aborde le problème de la gestion de la mobilité.Ceci est réalisé en implémentant des applications liées à la mobilité SDN au sommet de la topologie de réseau adoptée. La première application est dédiée à la résolution du problème de sélection du réseau. Son objectif est de mapper les sessions V2X en cours sur la technologie correspondante. La deuxième application est conçue pour résoudre le handover; ceci est réalisé en utilisant la duplication de paquets et en introduisant un algorithme de routage efficace.Le troisième objectif de la thèse est axé sur l’approvisionnement en qualité de service pour les communications V2X
Vehicle to everything (V2X), including vehicle-to-vehicle (V2V) and vehicle-to-infrastructure(V2I), is the umbrella for the vehicular communication system, where active road safety, infotainment and traffic management messages are transmitted over high-bandwidth, low-latency, high-reliability links, paving the way to fully autonomous driving. The ultimate objective of next generation V2X communication systems is enabling accident-free cooperative driving that uses the available roadway efficiently. To achieve this goal, the communication system will need to enable a diverse set of use cases, each with a specific set of requirements.The main use case categories requirements analysis, specifically the critical realtime applications, points out the need for an efficient V2X system design that could fulfill the network performance. The Fifth Generation (5G) technology, with its provisioned QoS features in terms of high capacity and low latency, is advocated as a prominent solution to cope with the firm requirements imposed by V2X applications.In this multifaceted vehicular 5G ecosystem, diverse communication technologies are envisioned, spanning from IEEE 802.11p, LTE, LTE-V to vehicular visible light communications. Therefore, the heterogeneity of radio access technologies will raise a concern regarding the seamless mobility management and the quality of service guarantee.This thesis provides a novel mobility management scheme devised for 5G vehicular networks based on the emerging Software Defined Networking (SDN) technology.SDN provides network programmability that strives to achieve an efficient network resource allocation and mobility management.Our research work tackles three objectives. At a first stage, we design a software defined vehicular network topology. On the top of this topology, we implement twoSDN applications, namely Network Selection Application and Mobility Management Application. The proposed architecture is enhanced by a controller placement solution that aims at reducing communication latency. Moreover, a special concern is devoted to design a SDN road active safety application that controls speed traps placement. The proposed application aims at reducing accidents rate which is a main purpose of future Intelligent Transportation System.The second objective of this thesis tackles the mobility management problem. This is achieved by implementing SDN mobility related applications on the top of the adopted network topology. The first application is dedicated to solve the network selection problem; it aims at mapping running V2X sessions to the corresponding technology. The second application is conceived to solve the handover procedure; this is achieved using packets duplication and introducing an efficient routing algorithm.The third thesis objective is focused on QoS provisioning for V2X communications

Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre des systèmes d'accès optiques haut débit où la bande passante de la fibre est partagée entre plusieurs utilisateurs. Principalement, nous considérons les sytèmes de comunication à accès multiple par répartition de codes optique (OCDMA: Optical Code Division Multiple Access). Cependant, ces systemes ont pour inconvénients d'être limitée en termes de capacité de multiplexage et de subir des interférences dues aux utilisateurs non désirés. Afin d'augmenter le nombre d'utilisateurs de ces systèmes, nous proposons deux architectures systèmes OCDMA. La première est une architecture système hybride WDM/OCDMA à encodage temporel integrant une source large bande découpée spectralment afin de multiplier le nombre d'utilisateurs multiplexés OCDMA par le nombre de canaux WDM générés. La seconde est une architecture système OCDMA à encodage spectral en phase qui permet d'implémenter des codes bipolaires. De même, nous avons réduit les interférences d'accès multiple (MAI : Multiple Access Interference) rencontrées dans ces systèmes OCDMA du fait des utilisateurs interférents, en utilisant un absorbant saturable après décodage des données de l'utilisateur désiré. Dans le cadre du projet ANR SUPERCODE, nous avons étudié la génération d'une source continuum optique et l'implémentation d'un absorbant saturable, basées sur l'exploitation d'effets d'optique non-linéaire dans des fibres spéciales ; conçu et implémenté des codeurs et décodeurs tout-optique via des réseaux de Bragg photo-inscrits dans des fibres optiques; puis réalisé l'intégration système des architectures proposées, ainsi que l'étude et l'evaluation des performances obtenues.

Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre des systèmes d'accès optiques haut débit où la bande passante de la fibre est partagée entre plusieurs utilisateurs. Principalement, nous considérons les sytèmes de comunication à accès multiple par répartition de codes optique (OCDMA: Optical Code Division Multiple Access). Cependant, ces systemes ont pour inconvénients d'être limitée en termes de capacité de multiplexage et de subir des interférences dues aux utilisateurs non désirés. Afin d'augmenter le nombre d'utilisateurs de ces systèmes, nous proposons deux architectures systèmes OCDMA. La première est une architecture système hybride WDM/OCDMA à encodage temporel integrant une source large bande découpée spectralment afin de multiplier le nombre d'utilisateurs multiplexés OCDMA par le nombre de canaux WDM générés. La seconde est une architecture système OCDMA à encodage spectral en phase qui permet d'implémenter des codes bipolaires. De même, nous avons réduit les interférences d'accès multiple (MAI : Multiple Access Interference) rencontrées dans ces systèmes OCDMA du fait des utilisateurs interférents, en utilisant un absorbant saturable après décodage des données de l'utilisateur désiré. Dans le cadre du projet ANR SUPERCODE, nous avons étudié la génération d'une source continuum optique et l'implémentation d'un absorbant saturable, basées sur l'exploitation d'effets d'optique non-linéaire dans des fibres spéciales ; conçu et implémenté des codeurs et décodeurs tout-optique via des réseaux de Bragg photo-inscrits dans des fibres optiques; puis réalisé l'intégration système des architectures proposées, ainsi que l'étude et l'evaluation des performances obtenues
This thesis works is in line with high-bit-rate optical access systems, where optical fiber bandwidth is shared between several users. In this context, we interest on Optical Code Division Multiple Access (OCDMA) comunication system is considered as an attractive solution. However, thoses system has disadvantages of being limited terms of capacity multiplexing and undergoes interference from unwanted users. In order to increase the number of users of these systems, we propose two OCDMA systems architectures. The first architecture is a hybrid WDM / OCDMA system based on temporal encoding, including a spectrum-sliced broadband source in order to increase the number of users multiplexed via OCDMA by the number of WDM channels generated. The second architecture is an OCDMA system based on spectral-phase encoding that allows the implementation of bipolar codes. Furthermore, we reduced the Multiple Access Interference (MAI) encountered in these OCDMA systems because of interfering users, by using a fiber-based saturable absorber after the data decoding of the desired user. In the framework of the French National Agency for Research (ANR) project SUPERCODE, we studied continuum source generation and optical implementation of saturable absorber, based on optical nonlinear effects in special fibers; designed and implemented all optical encoders and decoders based on Bragg gratings photo-inscribed in optical fibers; and done sytem integration of proposed architectures, as well as analysis and evaluation of system performance

Les réseaux 5G émergents et au-delà promettent de prendre en charge de nouveaux cas d'utilisation tels que la communication holographique immersive, l'internet des compétences et la cartographie interactive 4D [1]. Ces cas d'usage ont des exigences strictes en termes de Quality de Service (Quality of Service), telles qu'une faible latence, un débit descendant et ascendant (Downlink (DL)/Uplink (UL)) élevé, ainsi qu'une faible consommation d'énergie. Les spécifications du groupe de normalisation 3GPP ont introduit de nombreuses fonctionnalités aux système radio 5G (5G NR), dans le but d'améliorer l'efficacité spectrale de la 5G et de répondre aux exigences strictes et hétérogènes des services de la 5G et au-delà. Parmi les principales fonctionnalités de la 5G NR, on peut citer l'introduction du concept de numérologie et BandWidth Part (BWP), le multiplexage temporel (TDD) dynamique et Connected-mode Discontinuous Reception (C-DRX). Toutefois, les spécifications 3GPP n'indiquent pas comment configurer la next gNode B (gNB)/User Equipment (UE) pour optimiser l'utilisation des fonctionnalités 5G NR. Afin de combler ce manque, nous proposons de nouvelles solutions qui mettent en œuvre des fonctionnalités 5G NR en appliquant les techniques de l'apprentissage automatique ou Machine Learning (ML), en particulier l'apprentissage profond par renforcement ou Deep Reinforcement Learning (DRL). En effet, les outils de l'intelligence artificielle jouent un rôle essentiel dans l'optimisation des systèmes de communication et des réseaux [2] grâce à leurs capacités à rendre le réseau capable de s'auto-configurer et s'auto-optimiser.Dans cette thèse, nous proposons plusieurs solutions pour permettre une configuration intelligente du réseau d'accès radio (RAN). Nous avons divisé les solutions en trois parties distinctes.Dans la première partie, nous proposons deux contributions. Tout d'abord, nous présentons NRflex, une solution de découpage du RAN en tranches (ou slicing), aligné sur l'architecture Open RAN (O-RAN). Par la suite, nous modélisons le problème de découpage du RAN en tranches comme un problème Mixed-Integer Linear Programming (MILP). Après avoir montré que la résolution du problème prend un temps exponentiel, nous avons introduit une nouvelle approche pour le résoudre en un temps polynomial, ce qui est très important pour la fonction de l'ordonnancement (scheduling) des ressources radio. La nouvelle approche consiste à formaliser et résoudre ce problème par le biais l'apprentissage par renforcement profond (DRL).Dans la deuxième partie de la thèse, nous proposons une solution basée sur le DRL pour permettre un TDD dynamique dans une seule cellule 5G NR. La solution a été implémentée dans la plateforme OpenAirInterface (OAI) et testée avec UEs réels. Nous avons ensuite étendu la solution, en tirant parti de Multi-Agent Deep Reinforcement Learning (MADRL), pour prendre en charge plusieurs cellules en tenant compte de l'interférence radio entre les liaisons transversales entre les cellules.Dans la dernière partie de la thèse, nous avons proposé trois solutions pour optimiser le RAN afin de prendre en charge les services URLLC. Tout d'abord, nous avons proposé une solution en deux étapes basées sur l'apprentissage automatique pour prédire les coupures du lien radio ou Radio Link Failure (RLF). Le modèle de prédiction RLF a été entraîné avec des données réelles obtenues à partir d'un banc d'essai 5G. Dans la deuxième contribution, nous avons proposé une solution basée sur le DRL pour réduire la latence UL. Notre solution alloue (prédit) dynamiquement les futurs besoins en ressource radio du UL en apprenant du modèle de trafic. Dans la dernière contribution, nous introduisons une solution basée sur le DRL afin d'équilibrer la latence et la consommation d'énergie en calculant conjointement les paramètres C-DRX et la configuration BWP
The emerging 5G networks and beyond promise to support novel use cases such as immersive holographic communication, Internet of Skills, and 4D Interactive mapping [usecases]. These use cases require stringent requirements in terms of Quality of Service (QoS), such as low latency, high Downlink (DL)/Uplink (UL) throughput and low energy consumption. The 3rd Generation Partnership Project (3GPP) specifications introduced many features in 5G New Radio (NR) to improve the physical efficiency of 5G to meet the stringent and heterogeneous requirements of beyond 5G services. Among the key 5G NR features, we can mention the numerology, BandWidth Part (BWP), dynamic Time Duplex Division (TDD) and Connected-mode Discontinuous Reception (C-DRX). However, the specifications do not provide how to configure the next Generation Node B (gNB)/User Equipment (UE) in order to optimize the usage of the 5G NR features. We enforce the 5G NR features by applying Machine Learning (ML), particularly Deep Reinforcement Learning (DRL), to fill this gap. Indeed, Artificial Intelligence (AI)/ML is playing a vital role in communications and networking [1] thanks to its ability to provide a self-configuring and self-optimizing network.In this thesis, different solutions are proposed to enable intelligent configuration of the Radio Access Network (RAN). We divided the solutions into three different parts. The first part concerns RAN slicing leveraging numerology and BWPs. In contrast, the second part tackles dynamic TDD, and the last part goes through different RAN optimizations to support Ultra-Reliable and Low-Latency Communication (URLLC) services.In the first part, we propose two contributions. First, we introduce NRflex, a RAN slicing framework aligned with Open RAN (O-RAN) architecture. NRflex dynamically assigns BWPs to the running slices and their associated User Equipment (UE) to fulfill the slices' required QoS. Then, we model the RAN slicing problem as a Mixed-Integer Linear Programming (MILP) problem. To our best knowledge, this is the first MILP modeling of the radio resource management featuring network slicing, taking into account (i) Mixed-numerology, (ii) both latency and throughput requirements (iii) multiple slices attach per UE (iv) Inter-Numerology Interference (INI). After showing that solving the problem takes an exponential time, we consider a new approach in a polynomial time, which is highly required when scheduling radio resources. The new approach consists of formalizing this problem using a DRL-based solver.In the second part of this thesis, we propose a DRL-based solution to enable dynamic TDD in a single 5G NR cell. The solution is implemented in OAI and tested using real UEs. Then, we extend the solution by leveraging Multi-Agent Deep Reinforcement Learning (MADRL) to support multiple cells, considering cross-link interference between cells.In the last part, we propose three solutions to optimize the RAN to support URLLC services. First, we propose a two-step ML-based solution to predict Radio Link Failure (RLF). We combine Long Short-Term Memory (LSTM) and Support Vector Machine (SVM) to find the correlation between radio measurements and RLF. The RLF prediction model was trained with real data obtained from a 5G testbed. In the second contribution, we propose a DRL-based solution to reduce UL latency. Our solution dynamically allocates the future UL grant by learning from the dynamic traffic pattern. In the last contribution, we introduce a DRL-based solution to balance latency and energy consumption by jointly deriving the C-DRX parameters and the BWP configuration

Nous étudions l'estimation du spectre d'émissivité et de la température de surfaces au sol à partir d'images hyperspectrales infrarouges de résolution spatiale métrique. Nous considérons les luminances acquises à 8 km d'altitude en visée au nadir entre 4 et 12 µm par un radiomètre dont la résolution spectrale est de 10 cm-1 au-dessus de 8 µm et 15 en dessous. Notre approche utilise une nouvelle méthode de sondage atmosphérique de la bande d'absorption du CO2 à 4,3 µm et de celle de la vapeur d'eau entre 5 et 8 µm couplée à un algorithme de séparation émissivité/température. Le sondage atmosphérique est réalisé par deux jeux de réseaux de neurones paramétrés pour estimer les trois premiers coefficients de l'analyse en composante principale des profils atmosphériques de température et le contenu total en vapeur d'eau. Le choix de ces variables de sortie s'est appuyé sur une analyse de sensibilité conduite par un plan d'expériences. Le résultat du sondage atmosphérique permet ensuite de calculer les paramètres radiatifs entre 8 et 12 µm nécessaires pour estimer les spectres d'émissivité et les températures des surfaces au sol. Nous étendons l'algorithme SpSm afin d'améliorer les résultats obtenus avec des profils en vapeur d'eau de forme atypique. Cette nouvelle méthode baptisée SpSm2D introduit en tant qu'inconnue la forme des profils de vapeur d'eau lors de l'estimation des températures de surface et spectres d'émissivité. La méthode est développée puis évaluée à partir d'un grand nombre de simulations effectuées pour les différents types de masse d'air de la base de profils atmosphériques TIGR2000, différents angles solaires, les spectres d'émissivité de la base ASTER et des températures des surfaces au sol choisies aléatoirement. On étudie également l'influence de différents bruits de mesure et l'on présente une méthode adaptée au traitement d'images infrarouges exploitant l'homogénéité spatiale de l'atmosphère. Les résultats montrent que l'on parvient à estimer les températures de surface et les spectres d'émissivité à 1. 5 K et 3% près respectivement. La méthode en général et l'algorithme de sondage en particulier se révèlent également robustes aux différents bruits testés. En outre, la prise en compte de l'homogénéité spatiale de l'atmosphère améliore sensiblement les résultats du sondage et donc du processus d'estimation en général. La méthode est finalement testée sur les données du capteur S-HIS acquises lors de la campagne de mesure EAQUATE.

Le réseau d’accès radio (RAN) 5G vise à faire évoluer de nouvelles technologies couvrant l’infrastructure Cloud, les techniques de virtualisation et le réseau défini par logiciel (SDN). Des solutions avancées sont introduites pour répartir les fonctions du réseau d’accès radio entre des emplacements centralisés et distribués (découpage fonctionnel) afin d’améliorer la flexibilité du RAN. Cependant, l’une des préoccupations majeures est d’allouer efficacement les ressources RAN, tout en prenant en compte les exigences hétérogènes des services 5G. Dans cette thèse, nous abordons la problématique du provisionnement des ressources Cloud RAN centré sur l’utilisateur (appelé tranche d’utilisateurs ). Nous adoptons un déploiement flexible du découpage fonctionnel. Notre recherche vise à répondre conjointement aux besoins des utilisateurs finaux, tout en minimisant le coût de déploiement. Pour surmonter la grande complexité impliquée, nous proposons d’abord une nouvelle implémentation d’une architecture Cloud RAN, permettant le déploiement à la demande des ressources, désignée par AgilRAN. Deuxièmement, nous considérons le sous-problème de placement des fonctions de réseau et proposons une nouvelle stratégie de sélection de découpage fonctionnel centrée sur l’utilisateur nommée SPLIT-HPSO. Troisièmement, nous intégrons l’allocation des ressources radio. Pour ce faire, nous proposons une nouvelle heuristique appelée E2E-USA. Dans la quatrième étape, nous envisageons une approche basée sur l’apprentissage en profondeur pour proposer un schéma d’allocation temps réel des tranches d’utilisateurs, appelé DL-USA. Les résultats obtenus prouvent l’efficacité de nos stratégies proposées
5G Radio Access Network (RAN) aims to evolve new technologies spanning the Cloud infrastructure, virtualization techniques and Software Defined Network capabilities. Advanced solutions are introduced to split the RAN functions between centralized and distributed locations to improve the RAN flexibility. However, one of the major concerns is to efficiently allocate RAN resources, while supporting heterogeneous 5G service requirements. In this thesis, we address the problematic of the user-centric RAN slice provisioning, within a Cloud RAN infrastructure enabling flexible functional splits. Our research aims to jointly meet the end users’ requirements, while minimizing the deployment cost. The problem is NP-hard. To overcome the great complexity involved, we propose a number of heuristic provisioning strategies and we tackle the problem on four stages. First, we propose a new implementation of a cost efficient C-RAN architecture, enabling on-demand deployment of RAN resources, denoted by AgilRAN. Second, we consider the network function placement sub-problem and propound a new scalable user-centric functional split selection strategy named SPLIT-HPSO. Third, we integrate the radio resource allocation scheme in the functional split selection optimization approach. To do so, we propose a new heuristic based on Swarm Particle Optimization and Dijkstra approaches, so called E2E-USA. In the fourth stage, we consider a deep learning based approach for user-centric RAN Slice Allocation scheme, so called DL-USA, to operate in real-time. The results obtained prove the efficiency of our proposed strategies

L'objectif de cette thèse est de proposer une solution à base de Surface Haute Impédance (HIS) permettant de découpler les éléments rayonnants d'un réseau GNSS pour améliorer un système CRPA (Controlled Reception Pattern Antenna). Nous concevons alors une HIS possédant une taille de cellule élémentaire inférieure à lambda0/14 et caractérisons sa bande interdite électromagnétique (EBG). Un patch est choisi comme antenne élémentaire du réseau CRPA. Différentes configurations de mise en réseau incorporant des HIS idéales ou non sont étudiées pour affiner la conception de notre antenne élémentaire. Nous menons ensuite une étude détaillée des phénomènes résonants dans les HIS. Nous proposons alors l'utilisation de résonateurs originaux et compacts inspirés des HIS. Finalement, nous concevons et réalisons différentes antennes patchs en cavité environnées par des résonateurs. Des résultats de simulations et de mesures mettent en évidence le très fort potentiel de découplage de ces structures
This thesis addresses the problem of mutual coupling reduction between the elements of a compact GNSS array - using High Impedance Surfaces (HIS) - to improve Controlled Reception Pattern Antenna (CRPA) performances. We first design a HIS, which elementary cell size is smaller than lambda0/14. Its Electromagnetic Band Gap (EBG) properties are characterised numerically and experimentally. A patch antenna is chosen as the elementary antenna of the CRPA. Ideal HIS are proposed to study different array configurations in order to define the elementary antenna. Resonant mechanisms occurring at the frequencies of the band gap in the HIS are then studied in detail. As a result, we propose the use of new compact HIS like resonators. Finally, different prototypes are designed and built. They consist of cavity backed patch elements surrounded or not by the proposed HIS like resonators. Numerical and experimental results demonstrate the mutual coupling drastic reduction achieved with these structures

Un des challenges dans la conception des circuits électroniques et des structures en hyperfréquence est la miniaturisation. Afin d'avoir une meilleure intégration dans les systèmes de communications et d’avoir une meilleure performance, des circuits ou des structures à très bas profil sont nécessaires. Le coût de fabrication est aussi un facteur important. Depuis les années récentes, les matériaux composites (métamatériaux) sont largement étudiés dans la conception des circuits électroniques et les structures en hyperfréquence pour l’objet de réduire leurs dimensions et de diminuer leurs coûts de fabrication. Par exemple, les fabricants des avions ont intérêt d’améliorer leurs systèmes de communication avionique en intégrant les métamatériaux. Les fournisseurs de télécommunications ont l’intention de révolutionner leurs produits en utilisant mes métamatériaux. Depuis les années 1960s, les surfaces sélectives en fréquence (FSS) ont été étudiées pour la conception des filtres et des radômes dans le domaine de RF et micro-ondes. Actuellement, elles sont aussi utilisées pour constituer les surfaces à haute impédance (HIS) et les structures à bande interdite (EEG) etc. Dans le domaine de télécommunication, la communication de point à point à très haut débit (Gigabit rate) s’étend en bande E (ondes millimétriques). Le développement des dispositifs dans cette gamme de fréquence a besoin d’une précision spécifique et d’une compacité importante. Dans cette étude, nous proposons une méthode de conception de filtre et de duplexeur utilisant les FSS. Des filtres FSS et un FSS duplexeur WRl2 (bande E) ont été conçus. Ces filtres et ce duplexeur peut servir à concevoir un système performant et ultra-compact pour le système de communication de point à point de la prochaine génération (Gigabit rate radio link). Une isolation de 80 dB a été réalisée entre les deux canaux du duplexeur. Un autre enjeu est la miniaturisation du système de communication avion/satellite. Les réseaux d'antenne SATCOM actuelles présentent toute une protubérance importante par rapport à la paroi de l’avion. Un réseau d'antenne plate et compacte est idéal pour intégrer sur le fuselage de |‘avion. Due à la surface limitée du fuselage, l’interférence entre l'antenne d’émission et l’antenne de réception devient importante. Le découplage entre les réseaux d’antennes SATCOM est donc devenu un sujet considérable dans la conception de réseaux d‘antenne. Dans cette étude, nous proposons d'utiliser les FSS pour élaborer un réseau d’antenne SATCOM compact, et ainsi que pour le découpage entre les réseaux d’antennes SATCOM (bande Ku). Un réseau d’antenne ultra-thin a été conçu utilisant les FSS comme plan de masse afin d’intégrer sur le fuselage de l'avion. Une étude de découplage entre réseaux d’antennes a été aussi effectuée, a donné un résultat remarquable
One of the challenges in the design of electronic circuits and microwave structures is miniaturization. In order to have a better integration in communication systems and to have a better performance, very low profile circuits and microwave structures are needed. The manufacturing cost is also an important factor. Since recent years, composite materials (Metamaterial) are widely studied for the design electronic circuits and microwave structures for the purpose of reducing their size and their manufacturing costs. For example, aircraft manufacturers are interested in improving their avionic communication systems by integrating metamaterials. Telecommunication equipment providers have intentions to revolutionize their products using Metamaterials. Since the l960s, the frequency selective surfaces (FSS) were studied for the design of the filters and radomes etc. In the field of RF and microwave. Currently, they are also used to design the high impedance surfaces (HIS) and electromagnetic Bandgap structures (ESG) etc. Ln the field of telecommunications, ultra high speed point to point communication system (Gigabit rate) extends to E-band frequency range (millimeter wave). The development of devices in this frequency range needs a specific precision and very high compactness. Ln this study, we propose a FSS filter and duplexer design method. The FSS filters and FSS duplexer WR12 (band E) were designed and measured. These filters and duplexer can be used to develop an efficient and ultra compact communication system for the next generation point to point communication system (Gigabit rate radio link). An isolation of 80 dB was achieved between the two channels of the diplexer. Another issue is the miniaturization of aircraft / satellite communication system. The current SATCOM antenna arrays exhibit substantial protrusion on the aircraft. A flat, compact antenna system is ideal for the integration on the aircraft fuselage. Due to the limited surface of aircraft body, the interference between the transmitting antenna and the receiving antenna becomes larger. The decoupling between the SATCOM antenna arrays has become a major issue in the design of antenna arrays. In this study, we propose the use of FSS structure to design a compact SATCOM antenna array, as well as the decoupling between SATCOM antenna arrays (Ku band). An ultra -thin antenna array was designed using the FSS ground plane for integrating on the aircraft fuselage. A study of decoupling of antenna arrays has been carried out, and gave a remarkable result

La tension et la fréquence du réseau de distribution d'énergie électrique sont maintenues, au niveau de chaque groupe turbo-alternateur, par un régulateur de vitesse et un régulateur de tension. Ces deux régulateurs indépendants ne peuvent prendre en compte efficacement les couplages entre la tension et la fréquence, ces deux grandeurs étant liées par les lois physiques qui régissent le fonctionnement du groupe. Nous avons établi un modèle représentatif de l'ensemble turbine-alternateur-réseau fini, afin d'effectuer des simulations significatives en boucle ouverte et en boucle fermée pour mieux appréhender les limites des régulations existantes. Ce modèle a permis l'étude des non linéarités et des couplages tension-fréquence propres au système, à partir d'essais en boucle ouverte irréalisables sur site. Par linéarisation du modèle complet, nous avons construit un modèle d'état sur réseau fini, modèle qui généralise au cas du réseau fini, la représentation d'état sur réseau infini idéal élaborée par les services de l'EDF. Cette modélisation d'état a ensuite servi de base à la synthèse de nouvelles stratégies de commande prenant en compte les couplages et les non linéarités qui caractérisent le système. Notre travail a abouti à la construction d'un logiciel complet de simulation et à l'élaboration d'une commande découplée, dont la robustesse et la validité ont été testées
Near every turbo alternator machine, voltage and frequency of the electric power network are fixed by speed and voltage controllers. These two separated controllers can not efficiently take into account links between voltage and frequency, when these two quantities are bound by physical laws that govern machine behaviour. We established a representative model of the "turbine-alternator-finite network" system, in order to make significant simulations in opened loop and in closed loop to better estimate existing controller limits. This model allowed the study of the system's own non-linearities and voltage frequency bounds, through opened loop response not available with the real system. By linearising the full model, we built a state variable model of the turbo alternator-finite network system. This model extends to finite network the state variable representation on infinite network made by EDF company. This state variable model was used for synthesis of new control strategies, taking into account voltage frequency bounds and non-linearities, which are characteristics of the system. Our study led to a full simulation software and covered a voltage and frequency decoupling strategy with full tests of robustness and validity

Analyser des programmes concurrents en utilisant un modèle formel à partir duquel on génère l'ensemble des états accessibles par le modèle nécessite de faire face à l'explosion combinatoire du nombre de ces états. Quasar est un outil de vérification de programmes concurrents combattant ce problème à plusieurs niveaux. Tout d'abord, le programme est réduit pour ne conserver que les éléments relatifs à la propriété étudiée, puis le programme est traduit en un modèle formel (réseau de Petri) qui est ensuite analysé par une technique d'exploration exhaustive. Cette thèse présente tout d'abord un état de la découpe de programmes puis une nouvelle approche de la découpe de programmes concurrents, dite à la volée, plus adaptée à une intégration dans le processus suivi par Quasar. L'outil Yasnost, réalisé lors de cette thèse et la mettant en oeuvre est également présenté. Enfin la thèse présente les techniques utilisées pour traduire un programme, réduit ou non, en réseau de Petri
To analyse concurrent programs by using a formal model from which the whole states space is generated requires to deal with the combinatory explosion of the states space size. Quasar is an automatic tool which aims to do it at different level of its analysis process. First the program is reduced by preserving only the elements related to the studied property, then the progam is translated into a formal model (Petri net) and then analyzed by model-checking. This thesis first gives an overview of existing program slicing technics, the program reduction technic used by Quasar. Then a new approach for concurrent program slicing and the tool performing it are presented. The last part of the thesis presents the techniques used to translate a program, reduced or not, into Petri net

Aujourd'hui, les réseaux de communications sont largement utilisés pour relier les points de ressources, qui permettent la transmission de données à distance, de réduire la complexité dans le cadre de câblage et les coûts de support et de fournir l'aise dans la maintenance. En raison de ces avantages, les réseaux ont été introduits dans les systèmes automatiques au cours de ces dernières décennies et de nouveaux protocoles de réseau industriel ont été également développés pour assurer le contrôle à distance. Les systèmes contrôlés en réseau SCR (Networked Control System NCS) sont des systèmes automatiques traditionnels où les actionneurs, les capteurs, les contrôleurs et des autres composants sont distribués autour d'un réseau de communication, qui peut être partagé ou non avec d'autres applications. Les données de commande et de diagnostic sont échangées entre les composants du système (capteur, contrôleur, actionneur) via ce réseau partagé. Cette nouvelle architecture de système de contrôle introduit des problèmes originaux, en termes de retard variable affectant la transmission, des pertes de paquets, etc. Dans l'objectif de maintenir de bonnes performances du module de diagnostic face à des éventuelles variations introduites par le réseau, il est intéressant d'introduire des nouvelles approches. Nous avons rapporté les résultats relatifs aux techniques d'estimation optimale à base de filtre de Kalman, de façon à constituer un document aussi complet que possible traitant la génération de résidus et l'isolation des défauts dans SCR. Notre contribution consiste, dans un premier temps, à développer un modèle d'état d'un système contrôlé via un réseau. En deuxième temps, nous proposons un générateur de résidus en se basant sur les hypothèses simulant le retard induit par le réseau. Finalement, nous développons un filtre isolateur pour identifier directement les défauts affectant les actionneurs dans un SCR.

L’objectif de cette thèse est de proposer une démarche d’accroissement des connaissances reposant sur une approche expérimentale dans le cadre d’un système Conducteur-Véhicule-Environnement (SCVE). Dans ce contexte, se pose donc le problème de la construction de l’expérience et de l’exploitation statistique MultiFactorielles et MultiVariables (MFMV). L’étude des données expérimentales s’appuie sur un enchainement d’étapes — 1) caractérisation, 2) codage, 3) mise sous forme de tableaux, 4) exploitation des tableaux et 5) présentation des résultats — et permet d’étudier les effets des facteurs sur les variables mesurées et les relations entre les variables. Les données sont collectées au cours d’une expérimentation durant laquelle le conducteur interagit avec d’autres véhicules sur un réseau autoroutier afin d’étudier son comportement lors de situations de dépassement. Seules les données objectives provenant du simulateur ont été analysées. Cette méthodologie en 5 étapes s’appuie principalement sur le découpage spatio-temporel pour caractériser les signaux multidimensionnels et sur l’Analyse en Correspondances Multiples. L’approche est exclusivement descriptive dans un premier temps, ceci pour ne pas faire d’hypothèses a priori sur les données et vérifier leur véracité
The objective of this thesis is to propose a step to increase knowledge based on an experimental approach coming from Car-Driver-Environment systems. In this context, the difficulty resides in the construction of the experiment and the statistical analysis of the MultiFactor and MultiVariate database. The analysis of the experimental data is based on a sequence of five stages : 1) data characterisation, 2) data coding, 3) data table building, 4) data table analysis and 5) result presentation and allows to study the effects of the factors on the measured variables and the relations between the variables. The data are collected during an experimentation in which the driver interacts with other vehicles on a highway in order to study its behavior when overtaking situations. Only the objective data coming from the simulator were analyzed. This methodology in 5 stages is mainly based on space-time windowing to characterize the multidimensional signals and on the Multiple Correspondence Analysis. In a first time, the approach is descriptive, to check the signals and not to make hypothesis on the database

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

Cette thèse traite le problème de garantir la qualité de service (QoS) dans l'internet des objets (IoT) en termes d’urgence et de fiabilité. Pour atteindre cet objectif, nous avons proposé différentes solutions adaptées aux réseaux étendus LoRa (LoRaWAN). Premièrement, nous mettons en œuvre un découpage virtuel du réseau LoRa en plusieurs tranches et nous évaluons son impact en utilisant plusieurs stratégies statiques et dynamiques. Les résultats des simulations exécutés sur NS3 ont prouvé l'efficacité de l'isolation virtuelle des ressources physiques pour une tranche d'un réseau ayant des communications urgentes en réduisant l'impact venant des autres communications IoT. Motivés par ces résultats, une méthode d'optimisation est ensuite proposée pour chercher une meilleure configuration des nœuds LoRa en regardant plus en détail leur paramètres au niveau de la couche physique permettant d’améliorer ses performances en termes de QoS, de fiabilité et d’efficacité énergétique. Par contre, même avec le découpage du réseau en tranches virtuels, l’évolutivité de LoRa reste un défi en raison du manque de flexibilité lors de la gestion des réseaux sans fil actuels. Par conséquent, pour atteindre l'objectif global de garantir une bonne QoS dans un réseau IoT à grande échelle, les technologies SDN et le découpage virtuel du réseau sont adoptés simultanément pour proposer une architecture virtualisée et distribuée. Cette dernière proposition est basée sur la théorie des jeux et s'adapte plus rapidement aux changements dans un environnement IoT encombré en exploitant la prise de décision du découpage du réseau et la configuration des nœuds LoRa à la périphérie du réseau
This thesis deals with the problem of guaranteeing heterogeneous quality of service (QoS) requirements for Internet of Things (IoT) communications in terms of urgency and reliability. Various solutions are proposed towards achieving this goal in LoRa Wide Area Networks (LoRaWAN). First, we implement network slicing over LoRa standard architecture and evaluate its impact using various static and dynamic strategies. Simulation Results performed over NS3 proved the efficiency of network slicing in isolating physical resources for each slice and serving delay critical communications. Motivated by these results, a slice-based optimization is proposed next to improve the dynamic slicing strategy by investigating more LoRa parameters at the physical layer. The proposed method finds for each device the best parameters configuration that potentially improves the performance of its slice in terms of QoS, reliability and energy efficiency. Moreover, we also looked towards meeting upcoming challenges in future IoT networks that comes from the increasing number of IoT devices. Even with network slicing, LoRa scalability remained as a big challenge that should be carefully considered especially due to the lack of flexibility in managing current wireless networks. Therefore, to meet the global objective in guaranteeing QoS in large scale IoT deployments, software defined networking (SDN) and network slicing are adopted as backbone technologies for a distributed virtualized architecture and slicing strategy. The latter proposition is based on game theory and adapts faster to the changes in a congested IoT environment by leveraging slicing decision making closer to the edge

L’augmentation de la proportion d’énergie renouvelable sur le réseau électrique amène de nouveaux défis dans le domaine des réseaux électriques dont notamment la détection de l’îlotage non-intentionnel. Il s’agit de la situation pendant laquelle une partie du réseau de distribution, bien que déconnectée du réseau global après l’ouverture d’une protection, reste alimentée par la production locale. Ce phénomène, autrefois improbable, engendre de nombreux problèmes car la fréquence et la tension dans l’îlot ne sont plus imposées par le réseau global et deviennent donc incontrôlées. La probabilité d’apparition de ce phénomène semble augmenter du fait de l’insertion grandissante de la proportion de production renouvelable sur le réseau. De plus, de nouvelles réglementations tendent à élever le seuil de fréquence des protections de découplage, augmentant ainsi la probabilité que les producteurs ne détectent pas de situation anormale. Les travaux dans le cadre de cette thèse sont une contribution à une meilleure compréhension globale de ce phénomène et à sa détection. Des expériences en laboratoire ont été menées et ont notamment permis de prouver l’existence du phénomène. Ensuite, une étude de données réelles a permis de définir la durée typique de présence tension après l’ouverture d’une protection en tête de départ HTA sur lequel se trouvent des installations de production. Deux cas d’étude sont ensuite présentés. Le premier consiste à analyser la probabilité qu’un défaut monophasé sur la HTA ne soit pas détecté par la production en BT. Le second concerne des simulations numériques et montre l’impact du modèle de charge sur le comportement de l’îlotage non-intentionnel. La troisième étape de ces travaux concerne l’analyse de l’impact de nouvelles régulations dans les onduleurs photovoltaïques sur la taille de la zone de non-détection des protections de découplage. Enfin, la dernière partie présente une étude de l’impact de la dispersion naturelle des réglages des protections de découplage sur le comportement du système électrique, lors d’un événement de grande ampleur
A high penetration of distributed generators (DGs) on the electrical networks brings new challenges for distribution system operators (DSO). Unintentional islanding is one of them; it is a situation when a part of the network is disconnected from the main grid but remains supplied by local generation. Though this was unlikely to occur before, the likelihood of this situation seems to increase with a higher penetration of DGs, and it leads to several issues since the frequency and the voltage in the island are not governed by the main grid anymore. Moreover, new requirements tend to increase the upper frequency threshold of the interface protection to prevent a system wide event. This could lead to an increase of the likelihood of undetected islanding. This thesis is a contribution to a better understanding of this phenomenon and its detection. First, laboratory experiences were conducted to prove its existence. Then, real data have been analyzed in order to define the typical duration of voltage presence after the trip of a protection feeder. Two case studies are introduced in the next part. The first one consists in assessing the likelihood of a single-phase fault on medium voltage networks that would generally not be detected by low voltage (LV) generation. The second one concerns numerical simulations and shows the impact of the load model on the frequency behavior of the island. The third part of this work assesses the impact of new regulations in the photovoltaic inverters on the non-detection zones of interface protections. Finally, the last part introduces a study regarding the impact of the natural dispersion of interface protection settings on the stability of an electrical system when a system wide event occurs

Un ilot non-intentionnel peut se former lorsque d’une petite partie du réseau est déconnectée du reste du système électrique, et continue pourtant de fonctionner à l’insu du gestionnaire de réseau en raison de la présence de générateurs locaux. Cet événement n’est pas voulu : le comportement des ilots n’est pas maitrisé, ce qui entraîne des risques potentiels pour les personnes et équipements électriques. L’ilotage non-intentionnel est un phénomène complexe et mal connu, aujourd’hui considéré comme rare, mais dont la probabilité d’apparition tend actuellement, a priori, à s’accroître progressivement. Cet accroissement est dû à l’effet conjugué de plusieurs phénomènes : premièrement, le développement des installations de production de petite et moyenne puissance, raccordées directement au réseau de distribution ; deuxièmement, l’élargissement des seuils de détection qui sont utilisés dans leurs protections de découplage ; et troisièmement, l’implémentation dans ces installations d’automatismes de régulation de puissance active et réactive. Dans ce contexte, la chaire industrielle Smartgrid d’Enedis a financé ces travaux de thèse afin de mieux caractériser ces phénomènes d’ilotage et d’améliorer leur détection.Afin d’atteindre ces objectifs, une première priorité de la thèse a été d’améliorer la compréhension des ilots non-intentionnels au travers d’une approche analytique. Celle-ci a notamment permis la résolution formelle d’un modèle simple capable d’expliquer le comportement en fréquence d’un îlot. Ces résolutions ont été enrichies par de nombreuses expérimentations en laboratoire et par des simulations numériques. Les modèles ont fait l’objet d’une étude bibliographique approfondie, notamment pour le choix des modèles de charge.Une seconde priorité de la thèse a été d’estimer l’efficacité des méthodes passives de détection d’ilotage au travers du calcul de la zone de non-détection (ZND). L'influence de plusieurs charges sur la ZND a été analysé, ce qui a permis d’améliorer la compréhension du phénomène complexe que sont les ilots non-intentionnels. L’efficacité des nouvelles protections anti-ilotage utilisant des seuils sur la dérivée en fréquence (ROCOF) a aussi fait l’objet d’évaluations approfondies. Enfin, les méthodes de calcul de ZND ont été améliorés par rapport aux méthodes préexistantes, ce qui a permis de radicalement améliorer l’estimation faite de l'impact des nouvelles régulations de puissance P(f) et Q(U)
Unintentional islands might appear when a subpart of the grid is disconnected from the power system and keeps working because of local generation. These events are unwanted: their behavior is not controlled and leads to potential risks for people and for electric equipment. Unintentional islanding is a complex phenomenon and badly understood. Nowadays it is considered to be rare, but a priori its occurrence probability is currently steadily increasing. This rising is the consequence of several phenomena: firstly, the development of distributed generation of small and average size directly connected to the distribution grid; secondly, the enlargement of frequency thresholds used by isolating protections; and thirdly, the implementation of power regulations of active and reactive power in the generation unit. Within this context, the Smart Grid chair of Enedis financed this PhD thesis in order to better characterize these islanding phenomena and to improve their detection.To achieve these targets, a first priority of the PhD was to improve the comprehension of unintentional islanding through symbolic calculation. This approach makes it possible to solve a simple model and to explain the evolution of the frequency during an island. These results are completed with several laboratory experiments and by numeric simulations. Models are designed based on a thorough bibliography, in particular for load modeling.A second priority of the PhD was to estimate the efficiency of anti-islanding protections through the computation of non-detection zone (NDZ). The impact of several loads on the NDZ is analyzed to improve the understanding of unintentional islanding, which is a complex phenomenon. The efficiency of new anti-islanding protections using thresholds on the rate of change of frequency (ROCOF) is also thoroughly evaluated. It is shown that the computation method used by the protection plays a key role. At last, the calculation methods of the NDZ is improved regarding previous methods. Among other things, it allows to radically change the estimations of the impact of new power regulations P(f) and Q(U)

La prolifération d'applications et de services sophistiqués s'accompagne de diverses exigences de performances, ainsi que d'une croissance exponentielle du trafic pour le lien montant (uplink) et descendant (downlink). Les réseaux cellulaires tels que 4G et 5G évoluent pour prendre en charge cette quantité diversifiée et énorme de données. Le travail de cette thèse vise le renforcement de techniques avancées de gestion et supervision des réseaux cellulaires prenant l'explosion du trafic et sa diversité comme deux des principaux défis dans ces réseaux. La première contribution aborde l'intégration de l'intelligence dans les réseaux cellulaires via l'estimation du débit instantané sur le lien montant pour de petites granularités temporelles. Un banc d'essai 4G temps réel est déployé dans ce but de fournir un benchmark exhaustif des métriques de l'eNB. Des estimations précises sont ainsi obtenues. La deuxième contribution renforce le découpage 5G en temps réel au niveau des ressources radio dans un système multicellulaire. Pour cela, deux modèles d'optimisation ont été proposés. Du fait de leurs temps d'exécution trop long, des heuristiques ont été développées et évaluées en comparaisons des modèles optimaux. Les résultats sont prometteurs, les deux heuristiques renforçant fortement le découpage du RAN en temps réel
The proliferation of sophisticated applications and services comes with diverse performance requirements as well as an exponential traffic growth for both upload and download. The cellular networks such as 4G and 5G are advocated to support this diverse and huge amount of data. This thesis work targets the enforcement of advanced cellular network supervision and management techniques taking the traffic explosion and diversity as two main challenges in these networks. The first contribution tackles the intelligence integration in cellular networks through the estimation of users uplink instantaneous throughput at small time granularities. A real time 4G testbed is deployed for such aim with an exhaustive metrics benchmark. Accurate estimations are achieved.The second contribution enforces the real time 5G slicing from radio resources perspective in a multi-cell system. For that, two exact optimization models are proposed. Due to their high convergence time, heuristics are developed and evaluated with the optimal models. Results are promising, as two heuristics are highly enforcing the real time RAN slicing

[Les capteurs à fibres optiques présentent des qualités intéressantes en termes de tailles et de poids relativement faibles qui permettent de réduire l'intrusivité du capteur dans le matériau (ou dans la structure composite). Ils sont également insensibles aux perturbations électromagnétiques, stables et durables dans le temps, mais aussi sensibles à plusieurs sollicitations comme la température, la déformation et la pression, d'où un besoin essentiel de les discriminer. Parmi eux on distingue les réseaux de Bragg : ceux à courtes périodes (FBG : Fiber Bragg Grating) et ceux à longues périodes (LPG : Long Period Grating). Le travail de thèse reporté dans ce manuscrit, traite du développement d'un capteur à fibre optique basé sur la superposition d'un LPG et d'un FBG afin de mesurer et de discriminer la température et la déformation. De nombreuses approches sont proposées dans la littérature afin de découpler ces deux sollicitations cependant elles ne permettent pas forcément une utilisation en conditions réelles de mesures. C'est pourquoi nous introduisons la notion d'efficacité de découplage avec le paramètre E qui permet de comparer toutes ces approches et met en évidence un très bon potentiel pour la structure à base de réseaux superposés LPG/FBG. La mise en œuvre d'un tel composant est décrite dans ce manuscrit et consiste à inscrire initialement le LPG puis le FBG au même endroit et sur toute la longueur du LPG. De plus ce type de structure permet un multiplexage qui, bien que faible, est néanmoins possible. Les étalonnages en température et en déformation du capteur ont permis de mettre en évidence une erreur de l'ordre de 2% sur la sensibilité à la température et de 3% sur la sensibilité à la déformation, ce qui conduit à une erreur sur l'estimation de la température et de la déformation mesurée de l'ordre de 0.3°C et 3 microdef. Dans un souci applicatif, le capteur à base de réseaux de Bragg superposés est tout d'abord utilisé pour instrumenter une structure métallique soumise simultanément à une variation de température et de déformation. Les valeurs mesurées présentent une incertitude maximale de 0.4°C pour la température et de 3 me pour la déformation ce qui permet de valider notre composant pour le contrôle et la surveillance de structures métalliques. La seconde application étudiée est relative à l'instrumentation de pièces composites stratifiées de type verre/époxy pour le suivi de procédés d'élaboration par voie liquide : VARTM (Vacuum Assisted Resin Transfer Molding) et LRI (Liquid Resin Infusion), pour lesquels l'évolution de la température et de la déformation au cours du procédé est suivie par le capteur à base de réseaux de Bragg superposés LPG/FBG. Des mesures diélectriques (DEA) sont également réalisées au cours de ces procédés et permettent la comparaison et la validation de nos résultats]
[Optical Fibre Sensors present some interesting qualities when considering its size and weight relatively light, which lead to a low intrusivity of the sensor in a material (a composite structure). These sensors are insensitive to electromagnetic phenomenon, stable and long lasting with time, but sensitive to several solicitations such as temperature, strain and pressure hence a real need of discrimination. Among these sensors, we may discern the Bragg gratings: the Long Period Grating one (LPG) and the Fibre Bragg Grating (FBG) one. This thesis work reports the development of an optical fibre sensor based on two superimposed Bragg gratings: LPG and FBG for measuring and discriminating temperature and strain. Several studies are reported in literature without getting a real condition use. That's why we propose a parameter E, which stand for the discrimination efficiency leading to a possible comparison of the existing techniques and highlight the quite good potential of superimposed Bragg gratings. The settings of such a structure are given in this thesis report and consist in writing LPG first, then FBG over the entire length of the LPG, which also gives multiplexing possibilities. Strain and temperature calibration steps give sensitivities errors of 2% for temperature and 3% for strain, which lead to estimated errors on measured strain and temperature of 0.3°C and 3 microstrain respectively. In an application point of view, the sensor has been used for the instrumentation of a metallic structure subjected to a variation of temperature and strain applied simultaneously. The results exhibit a maximum error of 0.4°C and 3me for temperature and strain respectively, which is a good validation of the sensor for structural control and monitoring purpose. The second studied application is about instrumentation of glass/epoxy composite specimen for monitoring manufacturing processes: VARTM (Vacuum Assisted Resin Transfer Moulding) and LRI (Liquid Resin Infusion), for which temperature and strain have been monitored with the superimposed Bragg gratings based sensor. Dielectric analyses have also been performed during those processes in order to compare and validate our results]

[Les capteurs à fibres optiques présentent des qualités intéressantes en termes de tailles et de poids relativement faibles qui permettent de réduire l'intrusivité du capteur dans le matériau (ou dans la structure composite). Ils sont également insensibles aux perturbations électromagnétiques, stables et durables dans le temps, mais aussi sensibles à plusieurs sollicitations comme la température, la déformation et la pression, d'où un besoin essentiel de les discriminer. Parmi eux on distingue les réseaux de Bragg : ceux à courtes périodes (FBG : Fiber Bragg Grating) et ceux à longues périodes (LPG : Long Period Grating). Le travail de thèse reporté dans ce manuscrit, traite du développement d'un capteur à fibre optique basé sur la superposition d'un LPG et d'un FBG afin de mesurer et de discriminer la température et la déformation. De nombreuses approches sont proposées dans la littérature afin de découpler ces deux sollicitations cependant elles ne permettent pas forcément une utilisation en conditions réelles de mesures. C'est pourquoi nous introduisons la notion d'efficacité de découplage avec le paramètre E qui permet de comparer toutes ces approches et met en évidence un très bon potentiel pour la structure à base de réseaux superposés LPG/FBG. La mise en œuvre d'un tel composant est décrite dans ce manuscrit et consiste à inscrire initialement le LPG puis le FBG au même endroit et sur toute la longueur du LPG. De plus ce type de structure permet un multiplexage qui, bien que faible, est néanmoins possible. Les étalonnages en température et en déformation du capteur ont permis de mettre en évidence une erreur de l'ordre de 2% sur la sensibilité à la température et de 3% sur la sensibilité à la déformation, ce qui conduit à une erreur sur l'estimation de la température et de la déformation mesurée de l'ordre de 0.3°C et 3 microdef. Dans un souci applicatif, le capteur à base de réseaux de Bragg superposés est tout d'abord utilisé pour instrumenter une structure métallique soumise simultanément à une variation de température et de déformation. Les valeurs mesurées présentent une incertitude maximale de 0.4°C pour la température et de 3 me pour la déformation ce qui permet de valider notre composant pour le contrôle et la surveillance de structures métalliques. La seconde application étudiée est relative à l'instrumentation de pièces composites stratifiées de type verre/époxy pour le suivi de procédés d'élaboration par voie liquide : VARTM (Vacuum Assisted Resin Transfer Molding) et LRI (Liquid Resin Infusion), pour lesquels l'évolution de la température et de la déformation au cours du procédé est suivie par le capteur à base de réseaux de Bragg superposés LPG/FBG. Des mesures diélectriques (DEA) sont également réalisées au cours de ces procédés et permettent la comparaison et la validation de nos résultats]

Cette thèse présente un ensemble de méthodes de synthèse du contrôle commande adaptatif robuste dans le domaine fréquentiel pour les liaisons de transport à courant continu en haute tension destine à améliorer la stabilité en basse fréquence du réseau. Cet ensemble de méthodes consiste en une méthode de modélisation des réseaux d'interconnexion, une méthode d'analyse de stabilité pour les réseaux d'interconnexion, une approche d'identification des réseaux électriques et une approche de synthèse du régulateur adaptatif-robuste. La méthode de simplification de modélisation des réseaux d'interconnexion est fondée sur des propriétés algébriques: l'y-symétrie et la possibilité de découplage de la matrice de caractéristiques de fréquence des réseaux. Basé sur ces propriétés et sur le critère de stabilité de Nyquist généralisé, un critère de stabilité est proposé pour les réseaux d'interconnexion. L'approche d'identification des réseaux électriques est fondée sur ces propriétés algébriques et est réalisée à l'aide de la transformation de Fourier. Afin de montrer les avantages ainsi que les inconvénients des méthodes proposées cette thèse est illustrée par différents résultats de simulation numérique. Dans ces simulations numériques sont étudiés les phénomènes d'interaction torsionnelle entre la liaison TCCHT IFA 2000 et les turboalternateurs voisins

Dans une première partie, nous rappelons que les procédés de fabrication de matériaux composites peuvent être suivis avec l'emploi de capteurs à fibre optique à réseau de Bragg (FBG) mesurant la température et la déformation in situ au coeur des matériaux. Dans une seconde partie, nous détaillons le principe et la physique du capteur FBG ainsi que ses différentes sensibilités. La métrologie du capteur FBG est traitée dans le but d'optimiser les incertitudes de mesure associées. Celles-ci interviennent à différents niveaux de la chaîne d'acquisition : au niveau du matériel d'interrogation, du traitement du spectre acquis, ou de l'étalonnage. Pour améliorer le traitement du spectre brut du FBG, nous évaluons les incertitudes découlant de l'échantillonnage, des conditions d'acquisition et des méthodes de recherche ou des modèles mathématiques d'ajustement. Concernant l'étalonnage, un banc de micro-traction mécanique de fibre optique et thermique a été réalisé dans le but d'étalonner les capteurs. Des spécificités du capteur comme la non-linéarité des réponses, la sensibilité croisée et la dérive thermique sont abordées. Puis, nous présentons ce qui est observé lorsque la fibre est introduite dans le matériau par rapport à l'arrangement des capteurs dans l'environnement de composite. L'intrusivité de la fibre optique sera évaluée en fonction de plusieurs paramètres en vue d'être réduite. Il est également question du découplage de la température et de la déformation car le capteur est sensible aux deux grandeurs. Une revue documentée des différentes techniques de la littérature est proposée. Parmi les techniques de découplage, deux sont retenues : celle qui combine un thermocouple et un FBG, et celle basée sur des réseaux de différentes longueurs d'onde superposés sur une même fibre. Le capteur FBG est appliqué au suivi déformation/température lors de la cuisson de résines époxydes utilisées dans les composites. Enfin, les capteurs FBG sont introduits dans le procédé de fabrication de composite à infusion de résine LRI (Liquid Resin Infusion) afin de suivre les cycles de températures et de déformations au cours de la cuisson. La dernière partie traite de la mesure de gradient de température ou de déformation à partir de la réponse complète du capteur de Bragg. Une méthode d'identification de gradient s'inspirant de la méthode directe dite de T-Matrix permettant de simuler les spectres est proposée. Après avoir validé la méthode de chemin inverse sur des cas purement numériques, l'identification des gradients est testée sur des moyens expérimentaux permettant d'appliquer un gradient thermique ou mécanique au capteur FBG.

L’imagerie par résonance magnétique (IRM) est un outil d’investigation majeur donnant accès de manière non invasive à des nombreuses informations quantitatives et fonctionnelles. La qualité des images obtenues (rapport-signal-sur-bruit, RSB) est cependant limitée dans certaines applications nécessitant des résolutions spatiales et/ou temporelles poussées. Afin d’améliorer la sensibilité de détection des équipements d’IRM, diverses orientations peuvent être suivies telles qu’augmenter l’intensité du champ magnétique des imageurs, améliorer les performances des systèmes de détection radiofréquence (RF), ou encore développer des séquences d’acquisition et des techniques de reconstruction d’images plus efficaces. La thématique globale dans laquelle s’inscrit cette thèse concerne le développement des systèmes de détection RF à haute sensibilité pour l’IRM à haut champ chez l’homme. En particulier, des antennes auto-résonantes basées sur le principe des lignes de transmission sont utilisées parce qu’elles peuvent être réalisée sur substrat souple. Cette adaptabilité géométrique du résonateur permet d’ajuster précisément sa forme aux spécificités morphologiques de la zone anatomique observée, et ainsi d’augmenter le RSB. La première visée technologique de ce projet concerne le développement, de la conception jusqu’à la mise en œuvre dans un appareil 7 T corps entier, d’un système de détection RF flexible à haute sensibilité, utilisant des antennes miniatures associées en réseau. L’utilisation d’un réseau d’antennes miniatures permet d’obtenir des images sur un champ de vue élargi tout en conservant la haute sensibilité inhérente à chaque antenne miniature. De plus, la technologie de l’imagerie parallèle devient accessible, ce qui permet d’accélérer l’acquisition des images. De surcroît, un nouveau schéma de résonateur de ligne transmission avec un degré de liberté supplémentaire est introduit, ce qui permet de réaliser de grands résonateurs multi-tours pour l’IRM à haut champ. Cette thèse décrit le développement, la mise en œuvre et l’évaluation des nouveaux systèmes de détection RF au moyen de simulations analytiques et numériques, et des études expérimentales
Magnetic resonance imaging (MRI), among other imaging techniques, has become a major backbone of modern medical diagnostics. MRI enables the non-invasive combined, identification of anatomical structures, functional and chemical properties, especially in soft tissues. Nonetheless, applications requiring very high spatial and/or temporal resolution are often limited by the available signal-to-noise ratio (SNR) in MR experiments. Since first clinical applications, image quality in MRI has been constantly improved by applying one or several of the following strategies: increasing the static magnetic field strength, improvement of the radiofrequency (RF) detection system, development of specialized acquisition sequences and optimization of image reconstruction techniques. This work is concerned with the development of highly sensitive RF detection systems for biomedical ultra-high field MRI. In particular, auto-resonant RF coils based on transmission line technology are investigated. These resonators may be fabricated on flexible substrate which enables form-fitting of the RF detector to the target anatomy, leading to a significant SNR gain. The main objective of this work is the development of a flexible RF coil array for high-resolution MRI on a human whole-body 7 T MR scanner. With coil arrays, the intrinsically high SNR of small surface coils may be exploited for an extended field of view. Further, parallel imaging techniques are accessible with RF array technology, allowing acceleration of the image acquisition. Secondly, in this PhD project a novel design for transmission line resonators is developed, that brings an additional degree of freedom in geometric design and enables the fabrication of large multi-turn resonators for high field MR applications. This thesis describes the development, successful implementation and evaluation of novel, mechanically flexible RF devices by analytical and 3D electromagnetic simulations, in bench measurements and in MRI experiments

La croissance rapide du trafic de données sans fil et des services intensifs en bande passante (voix sur IP, streaming vidéo, live streaming, etc.) nécessite de trouver des solutions viables pour améliorer la qualité de service et maximiser les performances du réseau. Pour s'adapter à ces applications intensives en bande passante, les réseaux cellulaires hétérogènes (HetNets) ont été introduits dans le 3GPP comme l'une des principales caractéristiques pour répondre à ces exigences avancées.Maintenant, en raison de la différence de charges de trafic de liaison montante (UL) et de liaison descendante (DL) attendues dans les prochaines générations HetNets, il devient essentiel d'ajuster dynamiquement les ressources UL/DL. Pour soutenir cette nouvelle approche, le duplexage temporel (TDD) dynamique a été proposé. Néanmoins, l'importance d'UL se pose avec l'évolution des réseaux sociaux et des solutions cloud. Par conséquent, il est très intéressant d’introduire de nouvelles techniques qui atténuent les interférences de l’UL, améliorent les débits UL et DL et permettent également une meilleure utilisation des ressources radio en fournissant un équilibrage de charge adéquat entre UL et DL. Une telle caractéristique supplémentaire est le découplage accès UL/DL.Dans notre travail, nous développons d'abord un modèle TDD dans HetNets. Dans ce modèle, nous dérivons des expressions analytiques pour la distribution de l'emplacement du brouilleur considérant tous les scénarios d’interférences possibles qui pourraient se produire dans les réseaux basés sur TDD, tout en tenant compte de l'impact nocif de cette interférence.Basé sur ce dernier résultat, nous dérivons la fonction de distribution et de génération de moment (MGF) de l’interférence intercellulaire montante et descendante considérant un réseau composé d'une macro-cellule et d'une petite cellule. Nous nous appuyons sur les expressions dérivées pour analyser la capacité moyenne de la cellule de référence dans les transmissions en liaison montante et en liaison descendante.Deuxièmement, nous développons un modèle statistique conjoint TDD/découplage pour mettre en évidence les avantages que le mode d'accès de découplage peut apporter à un système basé sur HetNet TDD. L'introduction du mode de découplage nécessite une analyse approfondie de l’étude de comparaison avec le mode d'accès couplé UL/DL conventionnel. Par conséquent, nous dérivons les statistiques du signal d'interférence et du signal d'intérêt des deux modes, puis analysons leur impact sur le performance du système.Ce travail a été étendu pour inclure le déploiement de plusieurs petites cellules, où des aperçus supplémentaires sur les avantages du mode de découplage sont fournies en termes de gains de découplage UL et DL. Suite à la mise en œuvre du modèle développé, il est démontré que le cas de découplage apporte de plus grands avantages dans la liaison montante et maintient la même amélioration dans la liaison descendante pour diverses valeurs de décalage et, ainsi, améliore les performances globales du système lorsqu'il est associé avec une technologie TDD dynamique. Il est en outre démontré que notre réseau modélisé peut être optimisé en adoptant la combinaison optimale à la fois du facteur de décalage des petites cellules et de la distance entre les petites cellules.D'un autre côté, l'évaluation des avantages d'un TDD adaptatif et du découplage dans un système basé sur HetNet en fonction des charges de trafic variant dans le temps, nécessite de trouver un simulateur de niveau système où nous pouvons présenter le motif derrière l' adoption de découplage et de TDD dynamique. À partir des scénarios de simulation mise en œuvre, il est observé que l'algorithme adaptatif proposé apporte des améliorations de performances significatives dans le débit UL et DL par rapport à un certain nombre de schémas conventionnels, principalement dans les systèmes fortement chargés
The rapid growth in wireless data traffic and bandwidth intensive services (voice over IP, video streaming, livestreaming, etc.) necessitates finding viable solutions to improve service quality and maximize thenetwork performance. To accommodate these bandwidth intensive applications, heterogeneous cellular networks (HetNets) were introduced in 3GPP as one of the main features to meet these advanced requirements. Yet, because of the difference in uplink (UL) and downlink (DL) traffic loads expected in the next HetNetsgeneration, it becomes essential to dynamically adjust UL/DL resources. To support this newapproach, dynamic time-division duplexing (TDD) has been proposed. Nevertheless, the importance of UL arises along with the evolution of social networking and cloudsolutions. Therefore, it is of great interest to introduce novel techniques that mitigate ULinterferences, improve UL and DL throughputs and allow as well, a better use of radio resources byproviding adequate load balancing among UL and DL. Such an additional feature is the decoupledUL/DL access.In our work, we first develop a TDD model in HetNets. Under this model, we derive analytical expressions for the distribution of the interferer location considering all possible interference scenarios that could occur in TDD-based networks, while taking into account the harmful impact of interference.Based on the latter result, we derive the distribution and moment generating function (MGF) of the uplink and downlinkinter-cell interference considering a network consisting of one macro cell and one small cell. We build on the derivedexpressions to analyze the average capacity of the reference cell in both uplink and downlink transmissions.Second, we develop a joint TDD/decoupling statistical model to highlight the benefits thatthe decoupling access mode can bring to a HetNet TDD based system, in terms of UL and DL spectral efficiencies and throughputs. Introducing the decoupling mode necessitates a thoroughcomparison study with the conventional coupled UL/DL access mode. Therefore, we derive the statistics of the interference signal and the signal of interest of both modes and then analyze their impact on the system performance.This work was extended to include multiple small cells deployment, where more insight into the benefits of decoupling mode is provided in terms of UL and DL decoupling gains. Further to the implementation of the developed model, it is shown that the decoupling case brings greater benefits in the uplink and maintains the same improvement in the downlink for various offset values and thus, improves the overall system performance when being combined with a dynamic TDD technology. It is further shown that our modeled network can be optimized by adopting the optimal combination of both the small cell offset factor and the distance between small cells.On the other hand, evaluating the benefits of an adaptive TDD and decoupling in a HetNet based system according to time-variant traffic loads, necessitates findinga system level simulator where we can present the motivation and accurately assess the role of both decoupling and dynamic TDD techniques in the UL/DL optimization problem. From the applied simulation scenarios, it is observed that the proposed adaptive algorithm (dynamic TDD with decoupling policies) yields significant performance improvements in UL and DL throughput compared to a number of conventional schemes, mainly in dense HetNet deployment and in highly loaded systems

Les travaux présentés ici proposent des convertisseurs d’énergie à haut rendement et très large dynamique de tension d’entrée, c'est-à-dire capables de fonctionner avec un rendement énergétique élevé sur une plage de tension d’entrée étendue (typiquement de 9V à 200V). De multiples tensions de réseaux sont standards dans l’industrie : elles sont spécifiques à un domaine (aéronautique, ferroviaire, …) et dépendent de la source primaire d’alimentation électrique (batterie d’accumulateurs, génératrice, …). Au sein d’un équipement embarqué, plusieurs réseaux peuvent cohabiter : une alimentation principale 110V et une alimentation de secours sur batterie 12V, par exemple. Le besoin de convertisseurs large dynamique d’entrée est donc une réalité, mais il n’existe sur le marché que peu de convertisseurs capables de réaliser une dynamique d’entrée supérieure à dix. Dans un premier temps, nous avons étudié les enjeux et les problématiques liés à la large dynamique d’entrée, afin de mieux cerner les limitations des topologies de puissance classiques. Nous avons ensuite traité le cas d’une architecture de conversion d’énergie de type série, dont nous avons amélioré le rendement énergétique grâce à l’utilisation de circuits d’aide à la commutation. Cette solution ayant des performances limitées, nous avons proposé de nouvelles architectures de convertisseurs DC/DC, de type parallèle, capables de supporter des dynamiques de tension d’entrée supérieures à vingt et ayant un rendement énergétique élevé (supérieur à 80%). Nous avons également étudié et mis en œuvre des stratégies de commande, numériques et analogiques, permettant de contrôler ces nouvelles topologies complexes
Power converters are present in virtually every embedded system, but many standards of DC networks exist: the supply voltage is depending on how the power is generated (battery, alternator …) and can range from 12V to more than 115V. When an equipment must comply with a 110V main supply and 12V back-up supply, the use of a wide input voltage range DC/DC converter is mandatory. Since classical switched mode power converters cannot achieve simultaneously high efficiency and wide input voltage range, manufacturers rarely propose DC/DC converters with an input voltage range greater than 10. This work tackles the issue of wide input voltage power conversion. After discussing about designs trade off and problems that stem from a wide input range, we try to improve the overall efficiency of a classical buck-boost converter, by using non dissipative switching-aid circuits. We also proposed a novel two stages power converter capable of dealing with very wide input voltage ranges (more than 20), without a reduction of the power efficiency. Since those new converters are far more difficult to control, some theoretical analysis was performed and some practical tests were done using complex controls laws

Les réseaux 5G sont envisagés comme un changement de paradigme vers des réseaux orientés services. Dans cette thèse, nous étudions comment combiner efficacement le découpage en tranches et le SD-RAN afin de fournir le niveau requis de flexibilité et de programmabilité dans l'infrastructure RAN pour réaliser des réseaux multi-locataires orientés services. Premièrement, nous concevons une abstraction d'une station de base pour représenter les stations de base logiques et décrire un service de réseau virtualisé. Deuxièmement, nous proposons une nouvelle plateforme SD-RAN conforme aux normes, appelée FlexRIC, sous la forme d'un kit de développement logiciel (SDK). Troisièmement, nous fournissons une conception modulaire pour un cadre d'ordonnancement MAC tenant compte des tranches afin de gérer et de contrôler efficacement les ressources radio dans un environnement multiservice avec un support de qualité de service (QoS). Enfin, nous présentons une couche de virtualisation SD-RAN dynamique basée sur le SDK FlexRIC et le cadre d'ordonnancement MAC pour composer de manière flexible une infrastructure SD-RAN multiservice et fournir une programmabilité pour de multiples contrôleurs SD-RAN
5G networks are envisioned to be a paradigm shift towards service-oriented networks. In this thesis, we investigate how to efficiently combine slicing and SD-RAN to provide the required level of flexibility and programmability in the RAN infrastructure to realize service-oriented multi-tenant networks. First, we devise an abstraction of a base station to represent logical base stations and describe a virtualized network service. Second, we propose a novel standard-compliant SD-RAN platform, named FlexRIC, in the form of a software development kit (SDK). Third, we provide a modular design for a slice-aware MAC scheduling framework to efficiently manage and control the radio resources in a multi-service environment with quality-of-service (QoS) support. Finally, we present a dynamic SD-RAN virtualization layer based on the FlexRIC SDK and MAC scheduling framework to flexibly compose a multi-service SD-RAN infrastructure and provide programmability for multiple SD-RAN controllers

La diversité d’antennes consiste à utiliser un système à accès multiples pour améliorer les performances des communications sans fil. Ce manuscrit est consacré à l’étude, aux analyses et aux mesures des performances en diversité de réception. En premier lieu, des outils numériques souples et d’utilisation très générale sont développés pour calculer les paramètres de diversité dans n’importe quel contexte et sans restriction. Ensuite, une étude préliminaire des relations entre les couplages mutuels et les paramètres de diversité montre que les coefficients de corrélation et de couplage devraient être faibles. Cette conclusion a été utilisée pour concevoir et optimiser un terminal compact constitué de deux antennes monopôlaires imprimées fonctionnant dans la bande du WiMax 3. 4-3. 6 GHz par insertion de fente. Des mesures ont été faites en chambre réverbérante à brassage de modes (CRBM) avec un analyseur de réseaux vectoriel qui délivre une onde CW (constante wave), puis avec un dispositif constitué de deux modules indépendants (émission et réception) de communications numériques. Ce dernier a permis de faire d’autres mesures en milieu « indoor » et dans un contexte milieu « indoor » vers milieu « outdoor ». Finalement, une étude analytique permet de montrer que la diversité d’antennes et la synthèse de diagrammes sont équivalentes
Wireless communication performances are improved by using multiple antennas or multiple access systems: this is the antenna diversity principle. Diversity studies, its analysis and some measurement results are depicted in this PhD thesis. First, numerical tools that allow the calculation of diversity parameters are developed. These tools are highly efficient since they are independent of any assumption. Second, a preliminary study of the relationships between mutual coupling and diversity parameters is done. The results demonstrated that mutual coupling and correlation coefficients should be preferably low. This conclusion is used to design and optimize a compact terminal that consists of two printed monopole antennas working in the WiMax 3. 4-3. 6GHz band by a slot insertion for decoupling. Next, measurements took place in a modes stirred reverberation chamber (MSRC) using two different test-beds. The first one used a network analyzer which delivers a constant wave in the chamber. The second one is constituted by two independent digital communication modules (transmission and reception). This latest test-bed allows also measurements in indoor and indoor to outdoor environments. Finally, an analytical study proves that antenna diversity and radiation pattern synthesis are equivalent

Dans le cadre de l'analyse automatique des convertisseurs statiques de puissance par ordinateur, ce travail propose une méthode systématique de modélisation sans à priori de commande par réseaux de pétri. Cette démarche basée sur l’hypothèse de composants idéalisés s'appuie d'abord sur le dénombrement des différentes configurations induites par les états binaires des interrupteurs en respectant les contraintes de commutation. Elle passe ensuite par l’écriture des réceptivités décrivant toutes les conditions de franchissement des transitions d'un graphe parallèle et enfin par la mise en équations des configurations réalisables en tenant compte des particularités topologiques de chacune d'elles. Le logiciel ainsi conçu, entièrement graphique, permet d’éditer facilement le schéma d'un convertisseur et d’établir son modèle de manière automatique. L'application présentée sur une alimentation à découpage en demi-pont comprenant les circuits d'aide a la commutation des transistors montre l’efficacité de la méthode et le logiciel développé

L'analyse régionale est une investigation délicate puisqu'une région est un ensemble hétéroclite et complexe d'invariants et de paramètres, visibles ou invisibles, mobiles ou inertes, en relation continue et interdépendante. Cerner toutes les composantes spatiales d'une région donnée est presque du domaine de l'impossible; seulement, il faut que les facteurs pris en considération soient essentiels et déterminants et permettent donc de mettre en relief les principaux écarts et décalages qui caractérisent une région quelconque.
C'est ainsi que l'objectif qui a déterminé la démarche de notre étude a été d'essayer de dépeindre la configuration spatiale antérieure et actuelle de l'Algérie à travers sa partie orientale qui est "l'Est Algérien". Pour tenter d'y parvenir, nous avons pris en considération trois types de maillages qui sont les territoires (wilayas et communes), le réseau urbain (toute taille confondue) et le réseau des voies de communication avec la trame routière et le réseau ferroviaire. Pour chaque type de réseau (territoires, réseau urbain et voies de communication), il a été à chaque fois nécessaire de présenter son évolution depuis presque l'antiquité, d'étudier sa configuration actuelle puis de la confronter avec des modèles théoriques en utilisant des outils d'analyse et d'investigation mis au point dans ce contexte.
Il ressort cependant que quel que soit le réseau ou le maillage pris en considération, l'Est Algérien s'est toujours montré comme un exemple typique d'un espace qui présente des formes opposées identifiables quelle que soit la méthode d'analyse utilisée. Il en résulte ainsi que la région, c'est à dire l'Est Algérien, est dominée par deux systèmes spatiaux dualistes :
+ un système classique traditionnel caractérisant les régions périphériques (partie occidentale du Tell, sud des Hautes Plaines ou la Steppe, les Nememcha, la région du Hodna et l'Atlas Saharien) qui accusent souvent des retards et des décalages négatifs dans tous les domaines;
+ un système spatial hérité légué principalement par le pouvoir colonial et qui se présente globalement comme une région polarisée linéairement le long des principales voies de communication en reliant les villes les plus importantes.
Il s'agit en fait du modèle de la région anisotropique qui se présente sous la forme d'une succession de sous-régions polarisées autour de grands centres urbains et bien connectés par les voies de communication suivant un axe préferentiel. De part et d'autre de ce premier système hérité subsistent des sous-systèmes spatiaux marginaux.