L’un des défis majeurs dans la convergence des réseaux et des services vers la technologie IP est le maintien de la qualité de service (QoS) des flux audio/vidéo transmis sur des réseaux sans fil pour des utilisateurs mobiles et hétérogènes. Dans cet environnement, les services multimédia doivent faire face à plusieurs inconvénients engendrés par le manque de fiabilité d’un canal sans fil et son partage par plusieurs utilisateurs. Ces inconvénients sont accentués par l’hétérogénéité des terminaux de réception (capacité de décodage, espace de stockage, résolution d’affichage, etc.) qui doivent recevoir, décoder et afficher les flux multimédia. Afin d’assurer un accès universel aux services n’ importe où, n’importe quand et en utilisant n’importe quel terminal d’accès, les applications multimédia de nouvelle génération doivent interagir avec leur environnement pour, d’une part, informer les réseaux sous-jacents de leur besoins en QoS, et d’autre part, adapter dynamiquement leurs services en fonction des terminaux de réception et des variations intempestives des conditions de transmission. Dans ce contexte, nous proposons un nouveau système pour la transmission des flux audio/vidéo sur les réseaux 802.11 basé sur l’approche Cross-layer. Ce nouveau système, appelé XLAVS (Cross Layer Adaptive Video Streaming), communique activement avec l’ensemble des couches réseaux ainsi que le récepteur final pour déterminer l’adaptation optimale qui permet d’optimiser la QoS des flux audio/vidéo. Nos contributions se focalisent principalement sur les adaptations Cross-layer mises en œuvre par le XLAVS. Ces contributions sont organisées en deux grandes catégories : les adaptations ascendantes exécutées au niveau applicatif et les adaptations descendantes exécutées au niveau MAC 802.11. Dans la première catégorie, notre apport s’articule au tour de : (1) l’adaptation dynamique du débit vidéo en fonction du débit physique disponible dans le réseau 802.11 et (2) l’adaptation conjointe du taux de redondance FEC et du débit vidéo contrôlée par la puissance du signal et les taux de perte. Dans la deuxième catégorie, nous proposons deux mécanismes Cross-layer au niveau MAC 802.11 : (1) une fragmentation 802.11 adaptative pour trouver un compromis entre les pertes de paquets et l’overhead introduit par les couches 802.11 et (2) un groupage des images vidéo au niveau MAC pour permettre au flux vidéo d’avoir un accès au canal 802.11 proportionnel à son débit. / One of the big challenges in the convergence of networks and services to the IP technology is to maintain the Quality of service (QoS) for audio/video streams transmitted over wireless networks to heterogeneous mobiles users. In this environment, the multimedia services should face many shortcomings caused mainly by the wireless channel unreliability and its sharing among many users. These shortcomings are increased by the terminals heterogeneity (i.e. decoding capability, memory storage, display resolution, etc.) which should receive, decode and display the multimedia streams. In order to allow universal access to multimedia services anywhere, anytime and using any kind of terminal, the new generation of multimedia applications have to interact with their environment, on the one hand, to inform the underling network about their need in term of QoS, and on the other hand, to dynamically adapt their services according to the receiver terminal and the changing in network conditions. In this context, we have proposed a new Cross-layer based streaming system to transmit audio/video streams over 802.11 networks. This new system, called XLAVS (Cross layer Adaptive video streaming), actively communicates with all network layers and the end receiver to determine the optimal adaptation that optimize the QoS of audio/video streams. Our contributions focus mainly on the Cross-layer adaptations implemented on the XLAVS. These contributions are classified into two major categories: the bottom-up adaptations performed at the application level and the top-down adaptations performed at the 802.11 MAC level. In the first category, our proposals have revolved around: (1) a dynamic adaptation of video throughput according to the physical rate available in the 802.11 network and (2) a join FEC and video throughput adaptation steered by the signal strength and the loss ratio. In the second category, we have proposed two Cross-layer mechanisms at the 802.11 MAC level: (1) an adaptive 802.11 MAC fragmentation to find an optimal trade-off between the packet loss and the overhead introduced by the MAC layer and (2) a video frame grouping at MAC level that allows video stream to get access to the 802.11 channel proportionally to its throughput.

The aim of this research was to study a novel, broadband, low cost, low profile and a high-medium gain antenna in the UHF band. This has been achieved through numerical modelling, theoretical investigation and physical measurements. In this study two commercially available antenna systems are investigated in order to compare and establish potential deficiencies in the UHF antenna systems. A number of disadvantages are resolved within a novel antenna system design. The parametric study is performed for each element of the novel antenna system in order to optimise its overall performance. The indoor and outdoor measurements have been carried out in house, in order to validate the predicted results. The novel antenna system is compared to the most popular and commercially available UHF antenna systems. The study demonstrates that the novel antenna system has clear advantages such as broadband, balanced, compact and low cost when compared to the commercial antenna designs studied here. The comparison of the manufacturers' data to the measured results shows a good match, validating the outdoor measurements technique used in this research.

La deuxième génération de la norme de la Télévision Numérique Terrestre (DVB-T2), abréviation de «Digital Video Broadcasting-second generation», a été publiée par l'European Telecommunications Standards Institute (ETSI-EN 302 755) en avril 2009. Elle correspond à une extension de la norme DVB-T actuellement en cours dédiée à la diffusion de la Télévision Numérique Terrestre (TNT). La technologie DVB-T2 a vocation de satisfaire les besoins des diffuseurs terrestres qui désirent, soit de proposer des services numériques inédits lors de l'extinction de la TV analogique (plusieurs programmes TVHD multiplexés), soit d'améliorer la réception sur des téléviseurs portables à l'intérieur des bâtiments ou sur des récepteurs embarqués à bord de véhicules. La norme DVB-T2 est basée sur des principes permettant de mettre en oeuvre des réseaux SFN (Single Frequency Network). Plus précisément, des réseaux de diffusion composés de plusieurs émetteurs et diffusant sur une même fréquence un même signal avec des délais maitrisés. De plus, cette norme DVB-T2 intègre un mécanisme de codage Spatio-fréquentiel de type MISO (Multiple Input Single Output). Ce mode de codage doit améliorer les performances en termes de qualité de réception, du réseau de diffusion par rapport à des réseaux SFN à deux émetteurs, couramment utilisés dans la norme DVB-T. Cependant, à ce jour il y a peu d'évaluations réelles de l'apport d'une diffusion MISO à base de deux antennes et aucune évaluation d'une diffusion MISO dans un réseau SFN à trois ou plusieurs émetteurs. C'est dans ce contexte que se situent ces travaux de thèse. Plus particulièrement, il s'agit d'évaluer les performances des diffusions permettant dans la norme DVB-T2. Parmi les objectifs des travaux présentés dans ce manuscrit, il y a l'exploration et l'évaluation de l'apport d'une solution MISO Alamouti dans un réseau de diffusion combiné ou non à un réseau de type SFN. Nous proposons une nouvelle modélisation d'un réseau au standard DVB-T2 que l'on désigne comme un réseau SFN-MISO. Plusieurs études et résultats de simulation pour des réceptions fixes ou mobiles, ainsi que des analyses détaillées sur les performances d'une distribution MISO Alamouti dans un réseau à fréquence unique (SFN) pour un nombre variable de cas d'antennes, de codage et de modulation, sont donnés. Une exploration et évaluation d'une diversité MISO de type Tarokh est également étudiée et comparée à une approche MISO Alamouti. Le but est de déterminer et d?évaluer les réseaux de diffusion au standard DVB-T2 permettant de nouvelles méthodes de déploiement, de supervision et de diagnostics qui doivent conduire à une meilleure qualité de réception TNT tant fixe que mobile / The second generation of the Digital Terrestrial Television standard (DVB-T2) called "Digital Video Broadcasting-second generation", was published by ETSI (EN 302,755) in April 2009. This new standard is an extension of the DVB-T which is currently used for the broadcast of digital terrestrial television. The DVB-T2 is intended to meet the requirements of terrestrial broadcasters in order to either offer novel digital services after turning off the analogue TV (several HDTV programs by one multiplex) or improve the indoor portable reception of TVs and embedded receivers in vehicles. Digital Terrestrial Television (DTT) is based on SFN (Single Frequency Network) Networks. More precisely, broadcasting networks based on several transmitters which transmit on the same frequency the similar signal with controlled delays. In addition, the standard DVB-T2 proposes an encoding Space-frequency mechanism of type MISO (Multiple Input Single Output). This method of encoding provides improved performance over SFN based on two transmitters. However, there are few real evaluations of the benefit to use a MISO broadcast based on two antennas, and no evaluations of MISO in SFN network based on three and more transmitters. In this context, the works carred out in this thesis consists of evaluating the performances of the different types of broadcasting modes allowed in the standard DVB-T2. Among the objectives, the different types of networks presented in this manuscript, are to explore as far as possible the contribution of solution MISO Alamouti combined or not with SFN broadcast networks. To achieve that, we have proposed a new modeling of DVB-T2 broadcast networks. Several simulation results for fixed and mobile receptions, and detailed performance analysis of the Alamouti diversity in a Single Frequency Network (SFN) for different numbers of antennas, coding and modulation are obtained. Exploration of the MISO-Tarokh technique is also studied and compared with MISO-Alamouti in order to determine and evaluate networks allowing new methods of deployment, monitoring and diagnostic suitable for efficient fixed and mobile terrestrial broadcasting reception

Ma thèse porte sur la configuration dynamique de réseaux de communication radio vérifiant un certain nombre de contraintes (ou objectifs) et l'utilisation, si possible optimale, de l'ensemble des fréquences disponibles à un instant donné. C'est un problème NP-difficile dont l'enjeu économique est important pour l'entreprise TDF. J'ai construit et mis en œuvre des méta-heuristiques hybrides originales pour résoudre ce type de problème et assurer la meilleure qualité de service (QoS) possible. Les fréquences étant une denrée rare et chère, on peut se demander si, pendant un certain temps, une seule fréquence ne suffirait pas pour couvrir les besoins d'un secteur géographique donné. Ceci permettrait d'utiliser les autres fréquences pour d'autres applications. C'est le principe de base des réseaux SFN (Single Frequency Network) qui nécessitent l'optimisation des délais de transmission, le regroupement de certains émetteurs pour construire un tel réseau et le choix de la fréquence à allouer. Du point de vue informatique, il s'agit de réaliser simultanément plusieurs optimisations. La structure d'un réseau SFN doit être ajustable au cours du temps. J'ai développé un logiciel qui réalise ces opérations, à savoir : - sélection des émetteurs pour construire des réseaux (i.e. plaques) SFN, - optimisation des écarts de transmission dans chaque SFN, - choix de la meilleure fréquence possible pour chaque SFN. Les performances de ces algorithmes sont comparées avec la QoS des plans de fréquences utilisés en France et des pays voisins. Les résultats obtenus sont encourageants. / The purpose of my thesis is the dynamic construction of radio communication networks subject to multiple constraints and the optimal (if possible) use of the set of available frequencies at time t. This is an NP-Hard problem with important economical issues. I have designed and used original hybrid meta-heuristics for solving this kind of problems and providing the best possible QoS. Frequencies are rare and expansive therefore we can ask if a single frequency would not be enough, for a while, in order to cover the needs of a given geographical area. This would allow the use of the remaining frequencies for other applications. This is the principle of Single Frequency Networks (SFN) which necessitate the simultaneous optimization of transmission delays, of the allocated frequency and of their design. I have designed an original and e_cient software which performs these operations. We give experimental results for real benchmarks provided by TDF.

The first topic of this thesis presents a bus driver design which is based on a charge recycle technique. The proposed design is mainly composed of a differential low swing circuit and a charge recycling circuit. The differential low swing signaling has been adopted to achieve low power and robust data transmission. The charge recycle is utilized to reduce power dissipation on long lines for the differential low swing signaling. The second topic is the coded orthogonal frequency division multiplex demodulation (COFDM) demodulator compliant with the European digital video broadcasting over terrestrial (DVB-T). It can recover the frequency offset of COFDM signal and dynamically select the FFT stages to synchronize the start of a symbol. The proposed design mainly contains four blocks : a time synchronization block, a frequency synchronization block, a 2K/8K FFT processor, and a channel estimation block.

This thesis deals with development and implementation of program which enables DVB transport stream service information analysis. Theoretical part is focused on MPEG2 source coding of video signal and multiplexing into DVB transport stream. Practical part deals with program’s individual software modules implementation, which are used for data reading, their processing and presentation in form of service information. The program enables analysis of service information from live terrestrial television broadcasting DVB-T by PC card TechniSat AirStar 2 usage.

Aujourd’hui, les équipements intégrant du logiciel et connectés à Internet sont de plus en plus nombreux et variés. Avec l’arrivée de l’“Internet des objets” et la tendance au “tout connecté”, de nombreux équipements de notre quotidien bénéficient maintenant d’une connexion à Internet : les Smart-TVs, les lecteurs DVD, les systèmes d’alarmes, les systèmes domotiques, jusqu’aux équipements facilitant l’hospitalisation à domicile de patients par exemple. Ces évolutions technologiques s’accompagnent malheureusement de problèmes de sécurité. L’utilisation massive du réseau Internet a facilité la propagation de logiciels malveillants, qui peuvent aujourd’hui cibler tout type d’équipement informatique et notamment les équipements connectés. Alors qu’il existe déjà des normes permettant d’évaluer la sécurité d’équipements informatiques industriels, leur application aux équipements grand public est encore limitée. La présence et la criticité des vulnérabilités qui peuvent affecter ces équipements sont encore mal connues car elles n’ont pas fait l’objet d’études approfondies. C’est précisément l’objectif de cette thèse, qui propose une méthode permettant de mener une analyse de vulnérabilités des équipements grand public connectés à Internet. Cette méthode est constituée de deux grandes phases : une phase d’analyse des risques suivie d’unephase d’expérimentations. L’analyse de sécurité d’un équipement, quelle qu’elle soit, nécessite une bonne connaissance de l’environnement de celui-ci. Afin de guider l’évaluateur dans cette tâche, nous proposons, dans une première phase, de nous fonder sur des méthodes d’analyse des risques existantes. Ces méthodes sont aujourd’hui bien éprouvées et permettent à l’évaluateur d’obtenir une vue globale des risques encourus par l’utilisation de l’équipement étudié. Ensuite, lors de la seconde phase de l’étude, l’évaluateur se concentre sur les risques les plus importants afin de montrer la faisabilité technique des scénarios menant aux risques considérés, à l’aide d’expérimentations. Étant donné le grand nombre et la diversité des connexions présentes sur les équipements connectés, il est important de mettre l’accent sur les scénarios d’attaque qui peuvent s’avérer riches, même si ces scénarios ont pour origine une vulnérabilité locale simple. Pour cette seconde phase, une méthode d’expérimentation est donc proposée pour étudier ces scénarios d’attaque, qui, de plus, ciblent des équipementsdont les spécifications ne sont pas forcément disponibles. Afin d’illustrer la méthode globale, cette thèse se fonde sur deux cas d’étude : les box ADSL et les téléviseurs connectés. Ces études ont été menées sur un panel d’équipements provenant des principaux fournisseurs d’accès à Internet et des principaux fabricants de téléviseurs, ce qui nous a permis de comparer les différents équipements présents sur le marché. Les vulnérabilités mises en évidence concernent en particulier les liens de communication (boucle locale pour les Box ADSL, interface DVB-T pour les Smarts TVs) reliant les équipements à leurs fournisseurs de service (FAI pour les Box ADSL, TV et VoD pour les Smart TVs). Ces liens de communication sont habituellement considérés de confiance et ne sont à notre connaissance pas ou peu étudiés jusqu’à présent. Cette thèse contribue ainsi à l’analyse de sécurité sur ces liens particuliers des équipements connectés et met en lumière des chemins d’attaque originaux.Enfin, cette thèse se termine par la présentation des différents mécanismes de protection existants afin d’empêcher l’introduction ou l’exploitation des failles de sécurité identifiées. / Today, equipment embedding software and an Internet connection are more and more numerous and various. With the emergence of “the internet of things” and the trend to interconnect everything, many equipment used in our every day life are now connected to the internet: Smart-Tvs, DVD players, alarm and home automation systems, and even health assistance home devices, for example. Unfortunately, these technological evolutions also introduce new security threats. The massive use of internet facilitates the propagation of malware, capable of targeting any computer device, and more specifically any internet connected device. Although several methods allowing security analysis of industrial systems exist, their application to home devices is still limited. The existence and the criticality of potential vulnerabilities in these devices are not well-known, because they have not been thoroughly studied. This is precisely the objective of this thesis, which presents a method allowing to carry out a vulnerability analysis of internet connected home devices. This method is composed of two main phases: a risk analysis phasefollowed by an experimental phase. The security analysis of any type of equipement, requires a good knowledge ofits environment. In order to guide the evaluator in this task, we propose, as a first step, to rely on existing risk analysis methods. These methods are now mature, and allow the evaluator to obtain a global view of the risks incurred by the usage of anequipment. Then, during the second step of our method, the evaluator concentrates on the most important risks in order to demonstrate the technical feasibility of the scenarios leading to the considered risks, by carrying out several experiments.Considering the large amount and the diversity of I/Os on connected devices, it is important to focus on specifically rich attack scenarios, possibly depending on a simple local vulnerability. For this second step, an experimental method is proposedin order to study these attack scenarios, which, moreover, target equipement whose specifications are not necessarily available.In order to illustrate the entire method, this thesis presents two case studies: Integrated Access Devices and Smart-Tvs. These studies are carried out on a panel of devices from major internet service providers and TV manufacturers, allowing us to compare several devices available on the market. The vulnerabilities pointed out, mainly concern the communication means (local loop for the IAD, DVB-T interface for the smart-TVs) connecting these devices to their service providers (ISP for the IAD, TV and VoD for the smart-TVs). These communication links are usually considered safe, and have been, to our knowledge, seldom explored. Thisthesis thereby contributes to the security analysis of these particular communication means for connected devices and points out some original attack paths. Finally, this thesis ends by presenting different existing security mechanisms that can be used to avoid exploitation of the identified weaknesses

Les applications de télécommunications mobiles et de multimédia, notamment dans le domaine de l'embarqué, deviennent de plus en plus complexes au niveau calculatoire et consomment de plus en plus d'énergie. Afin de palier aux besoins calculatoires et énergétiques de ces applications, les concepteurs se sont orientés vers les architectures hybrides, associant des systèmes de nature et paradigme différents. Ces architectures ont retenu l'attention des concepteurs parce qu'elles présentent un bon compromis coût/performances calculatoires d'autant plus qu'elles possèdent des propriétés énergétiques intéressantes. En outre, l'émergence dans la dernière décade des architectures reconfigurables dynamiquement associant haute performance et encore plus de flexibilité, a fait que les dernières générations des architectures hybrides associent un ou plusieurs processeurs à une ou plusieurs architectures reconfigurables dynamiquement (ARD). Cette thèse s'inscrit dans cette thématique et a ainsi pour objectif d'apporter une modélisation précise de ces architectures ainsi que des méthodologies permettant d'exploiter leurs potentiels de performances. Une modélisation des mécanismes d'échange d'informations entre un processeur couplé à une ressource reconfigurable est d'abord proposée ce qui a permis une identification précise de modèles de performances. En utilisant ces modèles de performances, une méthodologie d'adéquation algorithme architecture permettant suivant les paramètres de l'application de déterminer le couplage CPU/ARD adéquat est présentée. Nous introduisons ces modèles de performances dans le flot de développement logiciel de ces architectures afin de permettre un partitionnement temporel automatique basé sur la détermination de la surface (en nombre d'unités fonctionnelles) de l'ARD nécessaire pour avoir des performances optimales et ce en trouvant le facteur de déroulage de boucle qui assure le maximum de performances pour l'architecture hybride. Le dernier aspect de ce travail concerne la validation de ces méthodologies et leur mise en oeuvre. Nous présentons pour cela les mécanismes d'implémentation d'un démodulateur multimode DVB-T/H et d'un récepteur WCDMA dynamique sur une architecture hybride reconfigurable dynamiquement.

L'un des défis majeurs dans la convergence des réseaux et des services vers la technologie IP est le maintien de la qualité de service (QoS) des flux audio/vidéo transmis sur des réseaux sans fil pour des utilisateurs mobiles et hétérogènes. Dans cet environnement, les services multimédia doivent faire face à plusieurs inconvénients engendrés par le manque de fiabilité d'un canal sans fil et son partage par plusieurs utilisateurs. Ces inconvénients sont accentués par l'hétérogénéité des terminaux de réception (capacité de décodage, espace de stockage, résolution d'affichage, etc.) qui doivent recevoir, décoder et afficher les flux multimédia.<br />Afin d'assurer un accès universel aux services n' importe où, n'importe quand et en utilisant n'importe quel terminal d'accès, les applications multimédia de nouvelle génération doivent interagir avec leur environnement pour, d'une part, informer les réseaux sous-jacents de leur besoins en QoS, et d'autre part, adapter dynamiquement leurs services en fonction des terminaux de réception et des variations intempestives des conditions de transmission. <br />Dans ce contexte, nous proposons un nouveau système pour la transmission des flux audio/vidéo sur les réseaux 802.11 basé sur l'approche Cross-layer. Ce nouveau système, appelé XLAVS (Cross Layer Adaptive Video Streaming), communique activement avec l'ensemble des couches réseaux ainsi que le récepteur final pour déterminer l'adaptation optimale qui permet d'optimiser la QoS des flux audio/vidéo. <br />Nos contributions se focalisent principalement sur les adaptations Cross-layer mises en œuvre par le XLAVS. Ces contributions sont organisées en deux grandes catégories : les adaptations ascendantes exécutées au niveau applicatif et les adaptations descendantes exécutées au niveau MAC 802.11.<br />Dans la première catégorie, notre apport s'articule au tour de : (1) l'adaptation dynamique du débit vidéo en fonction du débit physique disponible dans le réseau 802.11 et (2) l'adaptation conjointe du taux de redondance FEC et du débit vidéo contrôlée par la puissance du signal et les taux de perte. <br />Dans la deuxième catégorie, nous proposons deux mécanismes Cross-layer au niveau MAC 802.11 : (1) une fragmentation 802.11 adaptative pour trouver un compromis entre les pertes de paquets et l'overhead introduit par les couches 802.11 et (2) un groupage des images vidéo au niveau MAC pour permettre au flux vidéo d'avoir un accès au canal 802.11 proportionnel à son débit.

Le premier système de TV numérique utilisant la modulation OFDM à avoir été standardisé est le système DVB-T. Ses algorithmes d'estimation de canal et de synchronisation fréquentielle sont basés sur l'exploitation de symboles pilotes qui sont connus à l'avance par les récepteurs et sont transmis sur certaines sous-porteuses. Dans notre étude, nous proposons d'étaler chaque symbole pilote sur plusieurs sous-porteuses. De nouveaux algorithmes de réception basés sur ces pilotes étalés sont développés et analysés. Aussi, un nouveau schéma MIMO appelé Space Code Block Code est proposé pour l'estimation de canal. La dernière partie de cette thèse est consacrée à l'optimisation de schémas MIMO dans un réseau mono-fréquence (SFN). Un nouveau schéma MIMO appelé Space Time Space Block Code ou MIMO 3D est proposé. Une analyse sur le choix des différents codes constituant le schéma MIMO 3D est effectuée pour un réseau SFN avec deux sites puis trois sites d'émission.