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Cette thèse s'intéresse à améliorer la qualité de service (QdS) offerte par des mécanismes de gestion de file d'attente tels que RED (Random Early Detection). Nous étudions une approche adaptative de RED appelée ARED. Notre but est de trouver un extension simple de ARED afin d'améliorer la prédictibilité des mesures de performance comme le délai, le temps de gigue sans pour autant sacrifier le taux de perte. Pour cela, nous proposons un nouveau mécanisme nommé PSAND qui configure les paramètres de RED et l'évaluons à l'aide de simulations. Nos résultats de la comparaison de PSAND avec ARED et d'autres schémas bien connus ou récemment proposés ont montré que avec une complexité moindre, PSAND donne un compromis désiré et de bonnes performances telles qu'un faible délai d'attente dans la file, une faible gigue et une plus grande stabilité en présence d'un fort trafic. Une autre contribution de cette thèse est l'étude de l'interaction de FEC (Forward Error Correction) avec des schémas comme Drop Tail et RED. Les résultats ont montré que selon la valeur des paramètres comme le nombre de flux TCP actifs, le taux de redondance et de la taille des blocs FEC parfois RED ou parfois Drop Tail donne de meilleures performances. Un modèle analytique ayant confirmé les résultats obtenus par simulations a également été présenté.

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Avec l'essor de la métrologie de l'Internet, la prévision du trafic s'est imposée comme une de ses branches les plus importantes. C'est un outil puissant qui permet d'aider à la conception, la mise en place et la gestion des réseaux ainsi qu'à l'ingénierie du trafic et le contrôle des paramètres de qualité de service. L'objectif de cette thèse est d'étudier les techniques de prévision et d'évaluer la performance des modèles de prévision et de les appliquer pour la gestion des files d'attente et le contrôle du taux de perte dans les réseaux à commutation de rafales. Ainsi, on analyse les différents paramètres qui permettent d'améliorer la performance de la prévision en termes d'erreur. Les paramètres étudiés sont : la quantité de données nécessaires pour définir les paramètres du modèle, leur granularité, le nombre d'entrées du modèle ainsi que les caractéristiques du trafic telles que sa variance et la distribution de la taille des paquets. Nous proposons aussi une technique d'échantillonnage baptisée échantillonnage basé sur le maximum (Max-Based Sampling - MBS). Nous prouvons son efficacité pour améliorer la performance de la prévision et préserver l'auto-similarité et la dépendance à long terme du trafic. Le travail porte aussi sur l'exploitation de la prévision du trafic pour la gestion du trafic et le contrôle du taux de perte dans les réseaux à commutation de rafales. Ainsi, nous proposons un nouveau mécanisme de gestion de files d'attente, baptisé α_SNFAQM, qui est basé sur la prévision du trafic. Ce mécanisme permet de stabiliser la taille de la file d'attente et par suite, contrôler les délais d'attente des paquets. Nous proposons aussi une nouvelle technique qui permet de garantir la qualité de service dans les réseaux à commutation de rafales en termes de taux de perte. Elle combine entre la modélisation, la prévision du trafic et les systèmes asservis avec feedback. Elle permet de contrôler efficacement le taux de perte des rafales pour chaque classe de service. Le modèle est ensuite amélioré afin d'éviter les feedbacks du réseau en utilisant la prévision du taux de perte au niveau TCP. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Modélisation et prévision du trafic, techniques d'échantillonnage, gestion des files d'attente, réseaux à commutation de rafales, contrôle du taux de perte, qualité de service, l'automatique.

Cette thèse a pour objet l’analyse des inégalités appliquées d’une part aux parcours éducatifs des jeunes et, d’autre part, à leurs répercussions sur l’emploi. En effet, les inégalités à l’insertion s’accentuent, non seulement entre détenteurs de diplômes distincts, mais aussi comparables. Pour expliquer les déterminants des choix individuels dans un contexte de file d’attente, nous mobilisons une approche socioéconomique originale autour des concepts de Sen et Bourdieu pour décrire les espaces d’opportunités dont disposent les jeunes. Une telle démarche nécessite dans une première partie une revue critique des théories usuelles de l’offre. Les théories de la demande offrent une prise en compte plus complète des caractéristiques des emplois, mais sont limitées pour expliquer le rôle des parcours éducatifs sur l’accès à l’emploi. Les conceptualisations de Sen et Bourdieu sont alors associées pour expliquer les situations de reproduction sociale comme de non-reproduction. Dans une seconde partie, les analyses s’intéressent en premier lieu aux parcours des diplômés en sciences à l’issue de l’obtention de la licence générale. La pondération des parcours par les capitaux économiques et culturels permet de caractériser les éléments qui contrecarrent ou renforcent une reproduction qui n’en demeure pas moins dominante. Les investigations sur les parcours sont prolongées autour du décrochage, à partir des données Génération 2010. Une lecture à l’aune des capabilités permet d’illustrer son caractère protéiforme et l’influence du milieu social. La dernière partie élargit la perspective à la transition sur le marché du travail. La pondération sociale est cette fois appliquée aux trajectoires de sortie du supérieur qui ne produisent pas les mêmes effets sur les capabilités pour l’emploi suivant le milieu social. In fine, les investigations sur les dispositifs d’accompagnement à l’insertion suggèrent qu’ils peuvent faciliter les transitions mais peinent à réduire les inégalités. / This thesis aims to analyze the inequalities in the educational pathways and their implications for access to the labor market. Indeed, integration inequalities are increasing, not only between holders of distinct degrees but also comparable. To explain the determinants of individual choices, we’re drawing on an original socio-economic approach mixing Sen and Bourdieu concepts to describe the opportunities available to young people in an institutional context marked by a queue.Such an approach requires, in a first part, a review of the usual theories around the labor supply. The labor queue and segmentation theories offer a more comprehensive view of the determinants of demand and job characteristics but are limited to explain the role of education on employment. Sen and Bourdieu conceptualizations are associated to overcome these limitations. This association makes it possible to explain situations of social reproduction as well as non-reproduction. Empirical investigations to operationalize the approach focus first deal with science graduates’ paths after obtaining the general bachelor. The weighting by economic and cultural capital of the courses helps characterize the elements which either stymie or reinforce a nonetheless dominant reproduction. Investigations on pathways are extended in a subsequent chapter on the issue of dropping out, using Generation 2010 data. A reading by capability yardsticks illustrates its protean character, varying with the social milieu. The last part broadens the Seno-Bourdieusian perspective to the transition to the labor market. This time, the social weighting is applied to trajectories in higher education and shows that these paths do not have the same effects on the "capabilities for work" following social milieu. Ultimately, investigations into the integration support devices suggest that if they can facilitate professional transitions, they are struggling to reduce the "capability gap".

On introduit un nouveau modele de file d'attente: les files Zero-automatiques. Tout d'abord, on considere la discipline de service Premier Arrive Premier Servi. Les files 0-automatiques sont caracterisees par une salle d'attente evoluant suivant un mecanisme de marche aleatoire sur un groupe ou un monoede infini. En considerant les deux cas les plus simples et aussi extremes de files 0-automatiques, nous retrouvons la file simple M/M/1 et la G-file de Gelenbe avec clients positifs et negatifs.<br />Le resultat saillant est que toutes les files 0-automatiques ont une distribution stationnaire a forme produit et un processus de depart de Poisson. C'est un point crucial pour construire les reseaux a forme produit.<br />On considere deux modeles correspondant aux differents routages classiques: reseaux a la Jackson et reseaux a la Kelly. Dans les deux cas, on a montre que la distribution stationnaire est a forme produit et peut etre determinee explicitement. De plus, le processus de depart est Poisson.<br />Enfin, considerons les files 0-automatiques avec discipline de service Dernier Arrive Premier Servi. Dans ce cas, certaines proprietes restent vraies, mais pas toutes. On obtient des resultats interessants en comparant les zones de stabilite d'une meme file 0-automatique sous les discpilines Premier Arrive Premier Servi et Dernier Arrive Premier Servi.

Dans cette thèse, nous étudions plusieurs méthodes pour la mise en place de la QoS<br />(Quality of Service) dans un réseau IP. Avant d'entamer nos travaux de recherche, nous<br />dévoilons tout d'abord les différents mécanismes de QoS que nous étudierons dans la thèse.<br />MPLS (Multi Protocol Label Switching), DiffServ (Differentiated Services) et les algorithmes<br />d'ordonnancement formeront la base du réseau coeur que nous utiliserons. En accord avec<br />plusieurs travaux, nous définissons trois classes de service à différencier dans le réseau. La<br />première classe comporte les flux voix. Elle nécessite un délai faible et une gigue réduite. Les<br />flux de "données critiques", qui requièrent un taux de perte faible et un délai borné, forme la<br />deuxième classe. La troisième classe, qui regroupe les applications telles que le transfert de<br />fichiers ou l'échange de courriers électroniques, n'exige aucune condition particulière du<br />réseau.<br />Dans un premier temps, nous modélisons les flux sortant/entrant d'un réseau mobile<br />sans fil. D'abord, nous modélisons les lois d'inter arrivée des paquets d'un flux agrégé au<br />niveau de la couche MAC (Medium Access Control) entrant au réseau UTRAN (UMTS<br />Terrestrial Radio Access Network), le réseau d'accès à l'UMTS (Universal Mobile<br />Telecommunication Service). Le protocole CDMA (Code Division Multiple Access) utilisé<br />dans ce réseau propose un accès différent en fonction de la QoS demandée. Ensuite, nous<br />déterminons la loi caractérisant l'inter arrivée des paquets sortant d'un réseau WiFi (Wireless<br />Fidelity) utilisant la couche MAC 802.11 de base. Pour ces deux réseaux, nous proposons<br />différents modèles d'agrégation de flux voix, Web, transfert de fichiers ou un multiplexage de<br />ces différentes classes. Nous mesurons l'adéquation de deux modèles de loi de distributions<br />aux traces créées. La première distribution est le processus MMPP (Markov Modulated<br />Poisson Process) qui représente un modèle Markovien. Nous expérimentons deux valeurs du<br />nombre d'états: 2 et 4. La seconde loi que nous considérons est la loi Gaussienne. Nos<br />résultats montrent que d'une part, le type des flux agrégés et d'autre part, le réseau utilisé,<br />influent tous les deux sur le modèle produit.<br />Dans un second temps, nous développons les équations qui déterminent les<br />probabilités stationnaires d'une file d'attente implémentant l'ordonnanceur GPS (Generalised<br />Processor Sharing) avec trois classes de service. En utilisant le mécanisme DiffServ pour<br />différencier les flux, nous mesurons la QoS à la sortie d'une file unique utilisant WRR<br />(Weighted Round Robin), un des algorithmes qui approximent GPS. Nous traçons alors les<br />différentes courbes de délai et de taux de perte observés à la sortie de cette file en fonction de<br />la pondération et de la charge créée par chacune des classes. Nous appliquons les différentes<br />conclusions du choix des paramètres que nous tirons d'un seul serveur à un réseau entier. De<br />plus, nous ajoutons l'ingénierie de trafic de MPLS pour quantifier le gain mesuré par chaque<br />politique. A partir de ce travail, nous avons pu généraliser nos constatations qui deviennent<br />valable aussi bien sur une file que dans un réseau.<br />Dans un troisième temps, nous développons une méthode d'adaptation dynamique du<br />routage. Nous la proposons afin de palier aux variations de la distribution du délai sur les<br />liens qui forment le chemin de bout en bout. Ce mécanisme se base sur les techniques de<br />tomographie des réseaux afin d'estimer la distribution du délai sur les différents tronçons des<br />chemins observés. Si le délai moyen sur la route utilisée reste supérieur d'un seuil ε pendant<br />un temps τ au délai moyen d'un autre chemin, le mécanisme déclenche alors la procédure de<br />modification du chemin emprunté. C'est l'utilisation du protocole MPLS associé à ce<br />mécanisme qui permet une modification souple et rapide des itinéraires.

Le théorème de Burke est un résultat classique en théorie des files d'attente. Il établit que le processus de départ d'une file M/M/1 est un processus de Poisson de même intensité que le processus des arrivées. Nous présentons des extensions de ce résultat à la file d'attente et au modèle de stockage. Nous abordons ensuite l'étude de ces systèmes en tandem et en régime transitoire. Nous prouvons que les équations qui régissent la dynamique des deux systèmes (file d'attente et modèle de stockage) sont les mêmes alors que les variables pertinentes sont différentes selon le modèle qui nous intéresse. En utilisant des analogies entre ces systèmes et l'algorithme de Robinson-Schensted-Knuth, nous donnons une preuve élégante de la propriété de symétrie de chacun des deux systèmes. Nous nous intéressons également aux corrélations entre les services des clients successifs au sein d'une période d'activité. Nous revenons par la suite au théorème de Burke que l'on peut voir comme étant un résultat de point fixe: le processus de Poisson est un point fixe pour la file d'attente avec des lois de service exponentielles. Nous prouvons des résultats de points fixes dans le cadre des grandes déviations où les variables d'entrée sont décrites par le biais de leurs fonctions de taux.

Cette thèse se focalise sur le développement des algorithmes d'ordonnancement sous contrainte (m, k)-firm, ainsi que leurs applications pour la gestion de la qualité de service (QdS) dans les réseaux et systèmes temps réel distribués. L'objectif recherché est la ga-rantie déterministe de la QdS tout en maintenant un fort taux d'utilisation des ressources.<br />Les contributions sont (1) l'établissement d'une condition suffisante d'ordonnançabilité d'un ensemble de tâches sous l'algorithme « distance based priority »; (2) la définition de R-(m, k)-firm, un nouveau modèle qui relâche la contrainte (m, k)-firm et qui permet de modéliser de façon plus juste des exigences du temps réel souple; (3) le développement d'un algorithme efficace de dimensionnement de ressources sous contrainte (m, k)-firm relâchée; (4) la proposition de « Double Leaks Bucket » pour la gestion active de files d'attente permettant de maintenir une QdS en cas de surcharge des réseaux.

En raison de l'augmentation des coûts d'énergie et des préoccupations environnementales telles que les empreintes de carbone élevées, les systèmes de la production d'électricité centralisée se restructurent pour profiter des avantages de la production distribuée afin de répondre aux exigences énergétiques toujours croissantes. Les microgrids sont considérés comme une solution possible pour déployer une génération distribuée qui inclut des ressources énergétiques distribuées DERs (Distributed Energy Resources)(e.g, solaire, éolienne, batterie, etc). Dans cette thèse, nous traitons les défis de la gestion d'énergie dans un microgrid industriel où les charges énergétique sont constituées de processus industriels. Notre plan consiste à diviser la gestion de l'énergie du microgrid en deux parties: la production et la demande d’énergie.Du côté de la production d'énergie, les défis incluent la modélisation des générations de puissance et le lissage des fluctuations des DER. Pour modéliser les générations de puissance, nous proposons un modèle basé sur les concepts de service courbé de Network Calculus. En utilisant cet outil mathématique, nous déterminons une quantité minimale de puissance que les DERs peuvent générer; leur agrégation nous donnera une production d'énergie totale dans le microgrid. Après cela, s'il existe un déséquilibre entre la production et la demande d'énergie, nous proposons des stratégies différentes pour minimiser les coûts d'approvisionnement énergétique. Sur la base des données réelles de la consommation d'énergie d'un site industriel situé en France, des économies significatives peuvent être réalisées en adoptant ces stratégies. Dans cette thèse, nous étudions également comment atténuer les effets des fluctuations de puissance des DERs en conjonction avec des systèmes de stockage d'énergie. Pour cela, nous proposons un algorithme de lissage gaussien et nous le comparons avec des algorithmes de lissage trouvés dans l'état de l'art. Nous avons trouvé que l'algorithme proposé utilise de batterie de moins de taille à des fins de lissage par rapport à d'autres algorithmes. À cette fin, nous sommes également intéressés à étudier les effets de la gamme admissible des fluctuations sur les tailles de la batterie.Du côté de la demande, l'objectif est de réduire les coûts de l'énergie grâce aux approches de gestion de la demande DSM (Demand Side Management) telles que Demand Response (DR) et Energy Efficiency. Comme les processus industriels consomment énormément, une petite réduction de la consommation d'énergie en utilisant les approches DSM pourrait se traduire par des économies cruciales. Cette thèse se concentre sur l'approche DR qui peut profiter des prix variables de l'électricité dans le temps pour déplacer les demandes énergétiques des heures de pointe aux heures creuses. Pour atteindre cet objectif, nous comptons sur un modèle basé sur la théorie de file d'attente pour caractériser les comportements temporels (arrivée et départ des tâches) d'un système de fabrication. Après avoir défini les processus d'arrivée et de départ de tâches, une fonction d'utilisation efficace est utilisée pour prédire le comportement de la machine dans un domaine temporel et qui peut afficher son statut (allumé/éteint) à tout moment. En prenant le statut de chaque machine dans une ligne de production comme une entrée, nous proposons également un algorithme de planification DR qui adapte la consommation d'énergie d'une ligne de production aux deux contraintes de puissance disponibles et de taux de production. L'algorithme est codé à l'aide d’une machine d’état fini déterministe (Deterministic Finite State Machine) dans laquelle les transitions d'état se produisent en insérant une tâche à l'entrée du tapis roulant (on peut aussi avoir des transitions sans insertion de taches). Nous définissons des conditions pour l'existence d’un planificateur réalisable et aussi des conditions pour accepter positivement des demandes DRs / Due to increased energy costs and environmental concerns such as elevated carbon footprints, centralized power generation systems are restructuring themselves to reap benefits of distributed generation in order to meet the ever growing energy demands. Microgrids are considered as a possible solution to deploy distributed generation which includes Distributed Energy Resources (DERs) (e.g., solar, wind, battery, etc). In this thesis, we are interested in addressing energy management challenges in an industrial microgrid where energy loads consist of industrial processes. Our plan of attack is to divide the microgrid energy management into supply and demand sides.In supply side, the challenges include modeling of power generations and smoothing out fluctuations of the DERs. To model power generations, we propose amodel based on service curve concepts of Network Calculus (NC). Using this mathematical tool, we determine a minimum amount of power the DERs can generate and aggregating them will give us total power production in the microgrid. After that, if there is an imbalance between energy supply and demand, we put forward different strategies to minimize energy procurement costs. Based on real power consumption data of an industrial site located in France, significant cost savings can be made by adopting the strategies. In this thesis, we also study how to mitigate the effects of power fluctuations of DERs in conjunction with Energy Storage Systems (ESSs). For this purpose, we propose a Gaussian-based smoothing algorithm and compare it with state-of-the-art smoothing algorithms. We found out that the proposed algorithm uses less battery size for smoothing purposes when compared to other algorithms. To this end, we are also interested in investigating effects of allowable range of fluctuations on battery sizes.In demand side, the aim is to reduce energy costs through Demand Side Management (DSM) approaches such as Demand Response (DR) and Energy Efficiency (EE). As industrial processes are power-hungry consumers, a small power consumption reduction using the DSM approaches could translate into crucial savings. This thesis focuses on DR approach that can leverage time varying electricity prices to move energy demands from peak to off-peak hours. To attain this goal, we rely on a queuing theory-based model to characterize temporal behaviors (arrival and departure of jobs) of a manufacturing system. After defining job arrival and departure processes, an effective utilization function is used to predict workstation’s (or machine’s) behavior in temporal domain that can show its status (working or idle) at any time. Taking the status of every machine in a production line as an input, we also propose a DR scheduling algorithm that adapts power consumption of a production line to available power and production rate constraints. The algorithm is coded using Deterministic Finite State Machine (DFSM) in which state transitions happen by inserting a job (or not inserting) at conveyor input. We provide conditions for existence of feasible schedules and conditions to accept DR requests positively.To verify analytical computations on the queuing part, we have enhanced Objective Modular Network Testbed in C++ (OMNET++) discrete event simulator for fitting it to our needs. We modified various libraries in OMNET++ to add machine and conveyor modules. In this thesis, we also setup a testbed to experiment with a smart DR protocol called Open Automated Demand Response (OpenADR) that enables energy providers (e.g., utility grid) to ask consumers to reduce their power consumption for a given time. The objective is to explore how to implement our DR scheduling algorithm on top of OpenADR