Cette thèse concerne l'investigation détaillée du problème du temps de zapping dans les réseaux d'opérateurs offrant un service IPTY basé sur la technologie multicast. Cette investigation a conduit à plusieurs contributions qui permettent de substantiellement améliorer le temps de zapping dans ce type de réseau. Notre première contribution concerne la partie purement réseau. Nous avons proposé d'optimiser le processus de changement de chaîne et ceci pour chaque version du protocole IGMP. Cette optimisation réduit la latence due au réseau sans pour autant augmenter la consommation de bande passante d'une manière significative. Nous avons modélisé le service IPTV Multicast pour estimer les pics de consommation de la bande passante pour permettre à l'opérateur de dimensionner son réseau. La deuxième contribution concerne la partie traitement du flux IPTV par le récepteur. Dans cette partie, nous avons proposé d'associer au flux principal un flux secondaire, version retardée du principal. La construction du flux secondaire se fait en donnant une priorité élevée aux paquets transportant des éléments d'une I-Frame par rapport à d'autres types d'éléments (P­ Frame, B-Frame, Voix et Data). Cette nouvelle règle de construction permet de réduire le délai d'attente de la première I­Frame nécessaire pour commencer la phase de décodage tout en réduisant le temps de remplissage du buffer. Dans un environnement réel, nous avons évalué cette contribution et constaté une réduction remarquable du temps de zapping. / This thesis involves a detailed investigation of the problem of IPTV zapping time in networks of operators providing IPTV service based on multicast technology. This investigation led to some contributions that can substantially improve the channel change time in this type of network.Our first contribution concerns the pure network. We proposed an optimization of the channels changing process for each version of the IGMP protocol. This optimization reduces network latency without significantly increasing the bandwidth consumption. We proposed also a model of multicast IPTV service that we used to estimate the maximum bandwidth demand. This model enables the operator to size the bandwidth availability in its network.The second contribution relates to the processing part of stream IPTV on the receiver. In this section, we proposed to combine the main flow to a secondary flow, delayed version of the main stream. The construction of the secondary stream is clone by giving high priority to packets carrying elements of an I-frame compared to other types of elements (P-Frame, B­-Frame, Voice and Data). This rule of construction can reduce the First I-Frame Delay required to start the decoding phase and at the same time reduce the Buffering Delay. In a real environment, we evaluated this contribution and measured a remarkable decline of the zapping time with our proposal.

The master’s thesis is focused on the theoretical and practical issues of optical access networks. The first chapter of the thesis deals with the concept of the access networks known as FTTx. The second and third chapters focus on the principles and standardization of the active optical network AON P2P and the passive optical network TDM PON. The fourth chapter of the thesis focuses on the network WDM PON, wavelength multiplexes, solution concept and the LG-Ericsson EA 1100 platform. The fifth chapter of the thesis deals with the infrastructure of the optical paths for optical access networks. The sixth chapter of the thesis presents custom design of the headend for reception, processing and distribution of television broadcasting. Two custom access network solutions (AON P2P and WDM PON) for the town Bystřice nad Pernštejnem are presented in the seventh chapter. Case studies include the design of the optical paths infrastructure, central office infrastructure, end-user infrastructure, CAPEX/OPEX economic analysis and basic simulation in OptSim.

Fiber-to-the-Home (FTTH) has been talked about since the introduction of fiberin the 1970s. It is nowadays shaping up to be the foundation of our newdigital society, bringing economic prosperity and a multitude of business,social, and entertainment opportunities to its users. The increased consumerdemand for high-speed network accessibility is being taken more and moreseriously and a fiber-based network is able to cope with these growing demandsdue to its wide bandwidth and reliability. Today there is a practical need forquantitative analysis regarding the socio-economic impacts of fiber-basedaccess networks. This analysis could be used as an indicator/reference for allthe stakeholder entities as they consider future investments anddevelopments. Sweden is a suitable target country for this analysis since ithas adopted fiber for some years and the benefits that FTTH has brought seemto already be tangible. The primary value of this thesis lies ininvestigation of its quantified evidence of the socio-economic impacts of FTTHdeployment in Sweden. This has been achieved based on data from the SwedishPost and Telecommunications Authority (PTS), Statistics Sweden (SCB), previousrelated studies, and information collected on-line from operators involved inthe fiber market, along with empirical analysis based on multivariateregression models. The results of the study show that fiber penetrationhas had a significant impact on the population’s evolution, specially the netamount of migration into a municipality, which indicates the attractiveness ofmunicipalities per se. It is therefore reasonable to suggest that localgovernment and local authorities take fiber deployment into consideration, ifthey want to attract people to stay for further local development. The studyalso analyzed the competition in fiber-based open networks and the prices ofsubscribing for 10/10 Mbps symmetrical Internet Service. Study findingsrevealed that networks with multiple competing service providers have a widerrange of services and a lower price: the more ISPs competing in a fibernetwork, the lower consumer prices. Specifically, for each new serviceprovider present in the network, there will be 5 SEK per month decrease of theaverage price of the Internet services, and an approximately 7 SEK per monthreduction in the lowest price. Nevertheless, a number of socio-economicimpacts remain unquantifiable as of the current time and due to the limitedavailable data. It is recommended to incorporate more socio-economic effectsin future research in order to draw a more complete picture for all theinterested sectors, and to supplement the data with recent figures for 2012and 2013. / Fiber till hemmet (Fiber-to-the-Home, FTTH) har talats om sedan fiberintroducerades på 1970-talet. Det håller numera på att bli grunden för vårtnya digitala samhälle, och bidra till ekonomiskt välstånd och medföra en mängdaffärsmässiga, sociala och underhållningsmässiga möjligheter tillslutanvändare. Den ökade efterfrågan på höghastighetsnät tas mer och mer påallvar och ett fiberbaserat nät kan hantera dessa ökade krav på grund av dessbreda bandbredd och tillförlitlighet. Idag finns ett praktiskt behov avkvantitativ analys av de socioekonomiska effekterna av fiberbaseradeaccessnät. Denna analys kan användas som en indikator och referens för allaintressenter när de överväger framtida investeringar. Sverige är ett lämpligtmålland för denna analys eftersom den har antagit fiber i några år och defördelar som FTTH har fört verkar redan vara synliga. Det huvudsakligavärdet av denna avhandling ligger i utredningen av kvantifierade bevis för desocioekonomiska effekterna av FTTH utbyggnad i Sverige. Detta har uppnåtts pågrundval av uppgifter från den Post- och telestyrelsen (PTS), Statistiskacentralbyrån (SCB), tidigare liknande studier och information som samlats inpå nätet från aktörer inom fiber, tillsammans med empirisk analys baserad påmultivariate regressionsmodeller. Resultatet visat att fiber har haft enbetydande inverkan på befolkningens utveckling, speciellt netto in- ochutflyttning till en kommun, vilket indikerar attraktionskraft kommunerna isig. Det är därför rimligt att föreslå att kommunerna och de lokalamyndigheterna överväger fiber driftsättning på allvar om de vill lockainvånare att stanna för ytterligare lokal utveckling. Studien analyserar ocksåkonkurrensen på fiberbaserade öppna nät och priserna på 10/10 Mbps symmetriskInternet-tjänst. Resultaten visar att nätverk med flera konkurrerandetjänsteleverantörer har ett bredare utbud av tjänster och ett lägre pris: jufler Internetleverantörer i ett fibernät, desto lägre konsumentpriser. Merspecifikt, för varje ny tjänsteleverantör som finns i nätverket, minskar detgenomsnittliga priset med 5 kronor per månad, och det lägsta priset med cirka7 kronor per månad. Ändå förblir ett antal socioekonomiska effekteromätbara på grund av begränsade tillgängliga data. Rekommendationen är attinförliva fler socioekonomiska effekter i framtida forskning för att dra enmer komplett bild för alla berörda sektorer, och att komplettera data medfärska siffror för 2012 och 2013.

The research initiatives addressed in this thesis are geared towards improving the performance of passive optical networks (PONs) through the development of advanced dynamic bandwidth allocation (DBA) protocols. In particular, the aim of the research undertaken is to enhance the quality of service (QoS) offered by standard PONs by means of providing subscribers with service level agreement (SLA) to fulfil applications and associated bandwidth requirements on demand. To accomplish the research objectives, a novel service and bandwidth focused DBA protocol is developed for standard time division multiplexing (TDM), gigabit-capable PONs (GPONs) by flexibly assigning a guaranteed minimum bandwidth to each optical network unit (ONU),terminated at subscribers premises. Modelling and simulation of the developed algorithms have displayed a tenfold enhancement in network performance, showing a superior performance to other published DBA protocols, in terms of mean packet delay. To accomplish protocol optimisation, the ONU upstream transmission properties of TDM-PONs have been further analysed and subsequently the ONU data transfer order in each communication cycle has been dynamically configured to increase the network upstream throughput by overlapping the upstream transmission period with parts of the bandwidth request-allocation process between OLT and ONUs. In addition, with the objective of extending the application of the developed protocol to long-reach PONs by means of reducing the augmented propagation delays due to the network’s extensive reach, the concept of virtual communication cycles has been incorporated into the optimised DBA algorithm. This approach demonstrates comparable transmission efficiency in the context of subscriber throughput and packet delay as in a standard PON but at much longer distances from the network exchange. To overcome the inevitably limited communication capacity of single wavelength TDM protocols and with the transportation of the ever increasing, time-sensitive, multi-media services in mind, a novel multi-wavelength DBA protocol is then developed to be applied to a wavelength division multiplexing–PON. With this protocol, both the downstream and upstream network capacity is dynamically adjusted according to subscribers’ service level and bandwidth demand in each polling cycle as opposed to a fixed upstream network capacity in TDM-PONs. It therefore also demonstrates improved upstream transmission efficiency.

L'intérêt pour l'analyse passive de traces a considérablement augmenté, nous offrant de nouvelles approches pour analyser et améliorer les performances réseaux. L'hétérogénéité d'Internet est en constante évolution : nouvelles technologies d'accès, des clients avec mobiles et toujours de plus en plus de services et d'applications. D'autre part, l'intérêt pour la mesure de performance des réseaux d'entreprises ne cesse de se développer. Ces sujets sont d'une importance cruciale pour les fournisseurs de services Internet, gestionnaires de réseaux et des entreprises, puisqu'ils ont déjà reçu une attention considérable de la part de la communauté de recherche. Malgré ces efforts, un certain nombre de questions reste ouvert. Dans cette thèse on traite le trafic TCP, qui représente la majorité des flux Internet. Lors de cette analyse, nous nous concentrons sur les connexions complètes, du point de vue TCP. Le présent travail se compose de trois parties traitant différent aspects sur les approches actuelles d'analyse de performances de TCP, l'étude des performances et la détection d'anomalies de niveau applicatif. Dans la première partie, nous présentons les travaux les plus importants, les traces réseaux sur lesquelles nous nous sommes basé ainsi que les problèmes rencontrés lors de l'étude des performances de TCP au niveau applicatif. Nous présentons un premier aperçu de l'impact de l'application sur les transferts TCP. Nous démontrons que si les pertes peuvent avoir un impact négatif sur les petits transferts TCP, l'application affecte de manière significative le temps de transfert de la majorité des flux. Dans cette partie, nous démontrons que certaines mesures peuvent être biaisées par des technologies spécifiques mises en oeuvre dans les réseaux Cellulaires. Dans la seconde partie, nous comparons sur des traces passives, les performances de clients Internet, d'un même operateur sur les trafics : Cellulaires, FTTH et ADSL. Nous montrons que l'étude des paramètres classiques d'analyse de performance ne permet pas d'expliquer totalement les performances perçues par les clients. Ensuite, nous validons une approche plus fine, permettant de décomposer chaque connexion TCP, bien formée, en intervalles de temps. Notre approche de décomposition de connexion TCP permet d'extraire automatiquement l'impact du comportement de l'application, l'accès, le serveur et le client. Nous regroupons, avec des algorithmes adéquats, les transferts avec des performances similaires sur les différents types d'accès. Puis, nous proposons une caractérisation de certains aspects de l'analyse de trafic dans un reseau d'entreprise. Dans la dernière partie, nous nous concentrons sur la problématique de profilage d'anomalies sur les connexions TCP, définis comme correct mais avec des performances anormales. Notre méthode permet d'identifier la cause des problèmes de performance, qui peuvent être soit des pertes ou bien des temps perdus lors de la préparation des données ou du transfert. Nous appliquons cette approche pour le cas de plusieurs traces de trafic Internet et entreprise. Nous démontrons l'existence d'une adaptation spécifique pour la récupération sur les pertes sur le réseau Cellulaire qui semble plus efficace que sur les réseaux filaires.

Cette thèse aborde plusieurs sujets relatifs à l’impact de la régulation sectorielle sur la concurrence et l’investissement dans le secteur des communications électroniques. En particulier, cette thèse soulève des questions relative à la pertinence de la régulation, lorsque celle-ci est imposée à de technologies anciennes, notamment lorsque des technologies plus efficaces et plus modernes sont disponibles sur le marché à un prix abordable. Cette thèse permet également d’analyser comment la régulation sectorielle affecte la concurrence entre technologies et indirectement l’investissement des opérateurs privés. Des analyses plus complètes sont proposées en ce qui concerne le marché du haut et du très haut débit. J’y estime dans quelle mesure l’impact de la concurrence (via le dégroupage de la boucle locale cuivre) vient affecter les incitations à investir des opérateurs dans les réseaux en fibre optique. Enfin, cette thèse permet d’évaluer l’impact des réseaux très haut débit sur la croissance économique au niveau local, en termes d’impact sur les créations d’entreprises et les créations d’entreprises unipersonnelles. Cette dernière étude a pour objectif de quantifier les bénéfices économiques provenant du déploiement de ces réseaux de nouvelle génération. / This thesis approaches several issues related to the impact of sector-specific regulation on competition and investments in the electronic communication sector. More specifically, it raises the question of the relevance of regulation when applied to an old technology, when enhanced and affordable alternative technologies are available. It also analyzes how regulation affects competition between technologies and indirectly operators’ investments. Further analyses are provided for the fixed broadband market, with an assessment of the effect of competition via local loop unbundling on operators’ incentives to invest into fiber networks. Finally, this thesis evaluates the impact of very high-speed broadband networks on local economic growth, in terms of establishment creation and sole proprietorship creation. It attempts to quantify the economic benefits stemming from the roll-out of next generation access networks

By 2020 there will be 50 billion connected devices over the Internet. With the fast-increasing data traffic demand in both fixed and mobile networks, network operators need to migrate networks towards next generation solutions. The network migration requires the enormous investment in equipment and infrastructure, while the revenues are not expected to grow significantly. Therefore, one of the main challenges for network operators is to find out a proper cost-effective optical network solution that can match future high capacity demand and flexibly support multiple network services on a common network infrastructure. The first part of the thesis addresses the Active Optical Network (AON) and its migration strategies towards Next Generation Optical Access (NGOA) solutions. Several migration strategies are proposed from the perspective of network topology, data plane and control plane. A general methodology for Techno-Economic analysis has been developed and applied to the Total Cost of Ownership (TCO) calculation of different NGOA solutions. The thesis provides a complete cost evaluation of AON migration paths, which can be used by network operators to assess the economic feasibility of network migration. A converged Optical Transport Network (OTN) that can serve both fixed and mobile network services is beneficial from the cost-saving perspective. However, the different types of services, require different network performance. The second part of the thesis focuses on the investigation of the converged OTN that can be flexibly and timely adjusted to satisfy varying service conditions. A programmable OTN featured with Wavelength Division Multiplexing (WDM) in the data plane and Software Defined Networking (SDN) in control plane has been proposed. To demonstrate the benefits of the converged OTN, the thesis also provides a multi-domain orchestration architecture for the multiple network services.  The resource orchestration, across three network domains: OTN, mobile network and cloud, enables agile service creation and optimized resource allocation among the multiple domains. / <p>QC 20170512</p>