Le contexte aéronautique a depuis plusieurs années mis en évidence le besoin croissant de technologies de sécurité permettant d'éviter des utilisations malveillantes des matériels ou services installés à bord des avions. La plupart des approches de sécurisation 'avion' se concentre sur des méthodes et techniques permettant de sécuriser les échanges au sein de l'avion. Elles sont cependant inadaptées à la sécurisation dans les cas d'interconnexion des réseaux avioniques avec le reste des réseaux de communication (réseau Internet par exemple). Le problème abordé dans ce travail de thèse vise donc à proposer une architecture de sécurité et de sûreté pour l'ensemble des communications aéronautiques et permettant une interconnexion sécurisée entre le monde 'avion' et le monde extérieur, en tenant compte de l'ensemble des critères de sécurité qui caractérisent les divers environnements traversés et considère dès le départ les divers principes de standardisation associés afin de garantir la pérennité scientifique et industrielle. La solution architecturale proposée dans ce travail de thèse repose principalement sur un composant central de routage, de filtrage et de sécurisation des flux de données aéronautiques. Le travail de conception et de développement de ce composant appelé Routeur Sécurisé de Nouvelle Génération (routeur SNG) a permis une validation expérimentale sur un système reproduisant un système embarqué.

Les travaux présentés dans ce mémoire traitent des propriétés optiques non-linéaires des cristaux photoréfractifs d'oxyde de bismuth et de silicium (Bi12 Sio20)) et d'oxyde de bismuth et de germanium(Bi12 Geo20)) ainsi que de la réalisation d'une expérience d'interconnexion dynamique. Nous nous interessons en premier lieu, a la diffraction d'une onde plane par un réseau épais photo induit dans des milieux présentant simultanément de l'activité optique et de la birefringence linéaire tels que les cristaux de Bi12 Sio20. Grâce a cette étude nous déterminons les caractéristiques (amplitudes phases et polarisations) des ondes transmises et diffractées. Nous exposons ensuite une méthode entièrement optique de caractérisation de ces matériaux, ce qui nous a permis pour différents échantillons, de mesurer tous les paramètres physiques dont dépend l'effet photoréfractif: - la constante de temps de relaxation diélectrique - la longueur de diffusion des électrons dans la bande de conduction - la densité de centres accepteurs d'électrons. La mise en évidence de variations importances de ces paramètres avec les conditions de cristallogenèse ouvre la voie a une optimisation possible de ces matériaux. Enfin, dans une dernière partie, une application a la déflexion optique est présentée. Le faisceau a défléchir est incident sur un réseau dynamique induit par la figure d'interférence de deux ondes planes dans un cristal photoréfractif épais. Les modifications simultanées, du pas du réseau d'une part, et de l'orientation de ses strates d'autre part, permettent d'adresser le faisceau tout en conservant une efficacité de diffraction maximale

Dans ce travail, deux problèmes issus de la théorie de la stabilité ont été étudiés: la synthèse de loi de commandes stabilisantes et l'analyse de la stabilité des systèmes interconnectés sous contraintes locales et globales. En ce qui concerne la synthèse, la problématique a été de concevoir une loi de commande pour les systèmes où la technique de Backstepping ne peut pas être appliquée pour stabiliser globalement l'origine mais s'avère utile pour stabiliser le système autour d'un ensemble désiré. Ensuite, il a été considéré le problème de concevoir une loi de commande qui stabilise localement l'origine de telle sorte que le bassin d'attraction contienne l'ensemble attracteur global. La stabilité globale est obtenue à travers une commutation des lois de commande. Pour l'analyse, il a été considéré le cas où le théorème des petits gains ne peut pas être appliqué dans un intervalle fini des réels positifs. L'approche consiste à utiliser l'analyse des petits gains où il est applicable et, dehors de ces regions, il a été étudié la variation de la mesure de l'ensemble des solutions. Des conditions suffisantes sont fournies pour que l'ensemble des conditions initiales pour lesquelles les solutions correspondantes ne convergent pas à l'origine ait une mesure de Lebesgue à zéro.

Addis-Abeba, qui s’étend sur 540 km2 et compte 3,1 millions d’habitants, connait aujourd’hui des transformations socio-économiques et spatiales rapides. Elle n’est pas seulement le coeur politique, commercial, économique et financier du pays mais aussi une ville internationale accueillant le siège de l’Union africaine et d’autres institutions internationales. Comme d’autres villes africaines, elle connait un rythme élevé d’urbanisation. Ce processus a impliqué la croissance du nombre d’habitants mais aussi une extension spatiale accrue. En conséquence, la demande de déplacements et la longueur des parcours ont augmenté. Le transport joue ainsi un rôle clé, pesant sur le développement socio-économique et la configuration de l’espace urbain. Tout aussi important, en tant que demande dérivée, il joue sur la capacité des citadins à accomplir leurs diverses activités. La motorisation des ménages restant faible en dépit d’une lente progression, le transport public constitue le principal moyen d’accès à une mobilité motorisée pour la majorité de la population. L’offre est constituée d’une multitude d’opérateurs formels et informels, travaillant selon un schéma artisanal. On estime à plus de 18 000 les véhicules de transport public, la plupart de faible capacité, qui parcourent chaque jour les rues d’Addis-Abeba. En dépit de son importance, le transport public souffre de capacités d’investissement insuffisantes ainsi que, jusqu’à récemment, du manque d’une politique publique claire et affirmée. Il pâtit également de l’absence d’une approche intégrée, pour sa planification, sa gestion et sa mise en oeuvre. De nombreuses villes du Nord, parfois depuis près d’un demi-siècle, ont choisi de construire un service intégré de transport public. L’intégration y est vue comme un outil viable pour offrir un transport urbain de haute qualité et « sans couture », permettant un développement urbain durable. Par contre, les villes africaines, caractérisées par une urbanisation rapide, des taux d’équipement automobile faibles, un système de transport public déficient et des contraintes financières majeures manquent de telles expériences d’intégration du transport public. Notre question est donc : « Comment les villes africaines peuvent-elles reproduire et mettre en oeuvre des politiques d’intégration du transport public ? », originellement développées dans les villes du Nord. La thèse essaie d’apporter des éléments de réponse à cette question. Elle s’appuie sur une analyse des différentes formes d’intégration du transport public. Puis elle propose un schéma de conception et de mise en oeuvre d’un système de transport public intégré, appréhendé comme un outil de mobilité urbaine durable pour Addis-Abeba. / Addis Ababa, with an area of 540 km2 and with population of 3.1 million people is experiencing a rapid pace of socio-economic and physical transformation. The city is not only the political, commercial, economic and financial hub of the country but also an international city serving as the seat of the African Union and various international organizations. Alike many African Cities, Addis Ababa has been undergoing a high rate of urbanization. This process of rapid urbanization has resulted in the increase in the size of the population and the physical expansion of the city. As a consequence, travel demand and length of the trip are increasing. Transportation plays a key role in determining the socioeconomic development and shaping the spatial development framework of the city. Equally important, transportation as derived demand is also a fundamental means for residents to fulfill their various activities. In Addis Ababa motorization, although on the increase, is low and public transportation is the most important mode of motorized mobility for the large majority of the city’s population. There are various formal and informal operators of the public transport mainly operating on individual basis. It is estimated that there are over 18,000 public transport vehicles that are daily running in Addis Ababa, most of them low capacity vehicles. Despite its importance, the public transport sector not only suffers from shortage, insufficient capital investment, and until recently lack of clear governmental policy and leadership but also from the absence of integrated approach to its operation, planning and management.Many cities in the North have embarked on integrating the provision of public transportation for nearly half a century now. In these cities, integration in public transportation has been recommended as a viable instrument for providing high quality and seamless urban transport and enhancing sustainable urban development. African cities which are characterized by their high urbanization rate, low level of private car ownership, deficient public transportation system and significant financial constraints lack public transportation integration experiences. The question is then ‘how do African cities replicate and implement public transport integration practices?’ that have been originally developed for the Cities of the North. The thesis attempts to answer this question and analyses the different forms of public transport integration. It then proposes a framework for implementing integrated public transport as a sustainable means of urban mobility in Addis Ababa.

Français:La notion de réseaux hétérogènes correspond à l’intégration de plusieurs technologies de transmission de données sans-fil dans le but d’accroitre la qualité de service des communications dans les réseaux mobiles.Historiquement, les mécanismes de sécurité des réseaux mobiles et sans-fil ont été largement focalisés sur la protection d’équipement utilisateur au niveau du dernier saut de communication et sur base d’une connectivité simple et unique. Cette connectivité, réduite à sa plus simple expression, a restraint le développement des protocoles de sécurité à des protocoles bi-parties, qui couvrent l’authentification des équipements utilisateurs et le chiffrement sur des communicationsLes mécanismes de sécurité et de cryptographie ne sont donc pas suffisants pour protéger correctement et efficacement des connections parallèles ou leur mobilité au sein de réseaux hétérogènes. Le but de cette thèse de doctorat, à travers quatre contributions personnelles, est d’apporter de nouveaux mécanismes et protocoles de sécurité afin de protéger au mieux les réseaux hétérogènes:• La première contribution se focalise sur le développement d’une nouvelle primitive cryptographique pour la protection des transmissions sans-fil. La propriété principale de celle-ci est de protéger les trames en cas de capture. Cette primitive introduit, notamment, la notion de force brute probabiliste (ce qui veut dire qu’un attaquant ne peut pas choisir parmi différentes clés équiprobables laquelle est effectivement utilisée).• La seconde contribution propose un nouveau protocole pour gérer d’une manière sure et efficace la mobilité des équipements utilisateurs entre différentes technologies au sein de réseaux hétérogènes.• La troisième contribution couvre la gestion des clés maîtres des utilisateurs, embarqués au sein des cartes SIM, utilisées au sein des réseaux d’opérateurs mobiles. Nos protocoles et mécanismes automa- tisent des changements réguliers et sûrs de la clé maître, et ajoutent de la diversité dans la gestion des clés de sessions pour minimiser l’impact en cas de révélation de ces dernières (par le biais d’un vol de base de donnée, par exemple)• La quatrième contribution introduit un nouveau paradigme de connectivité pour les réseaux mo- biles basé sur des communications 1−à−n. Le paradigme redéfinit les frontières de sécurité et place l’équipement utilisateur au centre d’un groupe authentifié mobile. Par conséquent, le changement de paradigme mène à la création de nouveaux protocoles pour l’authentification, la gestion de la mo- bilité et la négociation protégées de clés afin de fournir une protection de bout en bout entre deux équipements utilisateurs ou plus. / English:Heterogeneous Networks (HetNets) is the integration of multiple wireless technologies to increase the quality of service of the communications in mobile networks. This evolution is the next generation of Public Land Mobile Networks (PLMNs).Mobile and wireless network security mechanisms have largely focused on the protection of the User Equipment (UE) within the last mile (the last hop of the communication in the chain of connected devices) and on single connections. The single connectivity has reduced the development of the security to two party protocols, and they cover the authentication of the UE to the mobile network and the encryption on a single channel based on homogeneous communications through a unique technology.The current security and cryptographic mechanisms are not sufficient to protect correctly, and efficiently, parallel connections or their mobility in HetNets. The purpose of the PhD Thesis is to bring new security protocols and mechanisms to protect HetNets.The contributions, that are brought by the thesis, follow the evolution of HetNets through 4 contributions by starting from the wireless transmissions to the largest frame of HetNets architecture:• The first contribution focuses on the development of an new cryptographic primitives for wireless transmissions. The main property is to protect the frame from eavesdropping. The primitive introduces the notion of probabilistic brute force (meaning that an attacker cannot decide among different keys which the used one).• The second contribution proposes a new protocol to manage efficiently and securely the mobility of the UEs between different technologies inside HetNets.• The third contribution covers the management of the master secrets, embedded within the Universal Subscriber Identity Module (USIM), in large PLMNs. Our mechanisms and protocols automate regular and secure changes of the master secret, and they add diversity in the management of session keys to minimize the impact of key leakages (in case of credential database theft, for instance).• The fourth contribution introduces a new connectivity paradigm for mobile networks based on one-to- many communications. The paradigm redesigns the security borders and puts the UE in the center of a mobile authenticated group. Therefore, the paradigm shift leads to new security protocols for authentication, mobility management, and secure negotiation to provide end-to-end encryption between two or more UEs. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

<p align="justify">The main contribution of this thesis is the emphasis made on the reusability concept, on one side, for designing a simulation environment, and on the other side, for defining two different levels of granularity for reusable network component libraries.</p><p><p align="justify">The design of our simulation environment, called AMS for Atelier for Modeling and Simulation, was based on existing pieces of software, which proved their usefulness in their respective fields. In order to carry out this integration efficiently, a modular structure of the atelier was proposed. The structure has been divided into four phases. Each phase is responsible of a part of the performance evaluation cycle. The main novelty of this structure is the usage of a dedicated language as a means to define a clear border between the editing and simulation phases and to allow the portability of the atelier upon different platforms. A prototype of the atelier has been developed on a SUN machine running the SunOs operating system. It is developed in C language.</p><p><p align="justify">The kernel of the AMS is its library of Detailed Basic Models (DBMs). Each DBM was designed in order to comply with the most important criterion which is reusability. Indeed, each DBM can be used in aeveral network architectures and can be a component of generic and composite models. Before the effective usage of a DBM, it is verified and validated in order to increase the model credibility. The most important contribution of this research is the definition of a methodology for modeling protocol entities as DBMs. We then tried to partly bridge the gap between specification and modeling. This methodology is based on the concept of function. Simple functions are modeled as reusable modules and stored into a library. The Function Based Methodology was designed to help the modeler to build efficiently and rapidly new protocols designed for the new generation of networks where several services can be provided. These new protocols can be dynamically tailored to the user' s requirements.</p><p> / Doctorat en sciences appliquées / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le recuit photonique est une technologie émergente basée sur la conversion instantanée del’énergie lumineuse absorbée par les nanoparticules (NPs) en chaleur. Dans ces travaux, il estdéployé sur des pistes d’interconnexions imprimées sur support souple par jet de matière, àpartir d’une encre de NPs d’argent (Ø=25nm).Une étude des paramètres du procédé a permis d’établir le lien entre ces derniers (énergie,fréquence) et la résistance carrée (120m!/ ) induite. Celui-ci a été confirmé grâce à unemodélisation thermique multicouches et au développement d’une instrumentation inéditemesurant, toutes les 4μs, les variations de la résistance pendant le recuit photonique (quelquesms). La stabilisation de la résistance corrélée avec les propriétés optiques du film est optimalepour une exposition de 2-3J/cm² induisant un échauffement à environ 200°C.L’analyse de la microstructure des films par diffraction des rayons X met en évidence le lienentre la croissance des cristallites et la résorption des défauts. La minimisation de la résistanceélectrique est corrélée à la croissance du collet entre les nanoparticules par diffusion atomiquede surface. De plus, une meilleure cohésion des NPs améliore la dureté par rapport au recuit àl’étuve.La résistance électrique de contact (200m!) entre les plots d’interconnexion d’une puce ensilicium et les pistes imprimées a été mesurée grâce à un montage dédié de mesure électriqueau nano-indendeur. Les forces à appliquer (300mN par bump) / Photonic sintering is an emerging technology based on the instantaneous conversion ofabsorbed light energy by nanoparticles (NPs) into heat. In this work, it is used oninterconnections printed on flexible substrates by inkjet printing of a metal silver nanoinkwith particle mean diameter of Ø=25nm.A process parameters study has allowed us to link them (energy, frequency) with theinduced sheet resistance (120m!/ ). This has been confirmed through thermal modeling ofthe multilayer system, and also by monitoring the resistance variations in-situ duringphotonic sintering (a few ms) using an innovative characterization tool, allowingmeasurements every 4 μs. The electrical resistance stabilization correlated with the opticalproperties of the film was found to be optimal for an exposition of 2-3J/cm², whichcorresponds to heating up to approximately 200°C.Films microstructure analysis with X-ray diffraction enlightens the link between crystallitescoarsening and defaults density reduction. The minimization of electrical resistivity iscorrelated with neck growth between nanoparticles trigged by surface atomic diffusion.Moreover, a stronger cohesion between NPs improves the mechanical hardness compared toclassical oven curing.The electrical contact resistance (200m!) between a silicon chip interconnection bumpand printed tracks is measured thanks to an in-house setting for electrical measurement withthe nanoindenter. The level of forces to apply (300mN per bump) is optimized and transferredto a thermocompression by industrial equipment. A set of prototypes are fabricated andconfirm the compatibility of these technologies with a future industrial integration.

Le travail présenté dans ce manuscrit de thèse s’inscrit dans le cadre d’une coopération scientifique notamment à travers le projet Région Centre « Connectic » en partenariat avec la société STMicroelectronics de Tours, les laboratoires LMR et CEMHTI. Il concerne les interconnexions des générations futures de circuits intégrés. Par rapport aux technologies d’interconnexion à base d’alliage métallique l’intégration de nanotubes de carbone (NTC) comme connecteur en microélectronique de puissance limiterait les effets d’échauffement dans les empilements de puces grâce à leurs propriétés de transport intéressantes. Les NTC peuvent assurer simultanément une bonne conduction électrique et un maintien mécanique des assemblages de puces. Les objectifs de ce travail étaient d’établir dans un premier temps un procédé reproductible d’élaboration de NTC verticalement alignés sur des substrats de nature multiple, et de réaliser dans un deuxième temps un véhicule test qui permet de caractériser leurs propriétés électrique, thermique et mécanique. Le dispositif expérimental d’élaboration présenté dans cette étude utilise le dépôt de catalyseur (Ni, Fe), la structuration par plasma d’hydrogène simultanément à un recuit thermique, ainsi que la méthode de CVD assistée par plasma radiofréquence d’éthylène et d’hydrogène pour la croissance des NTC. Des conditions optimales reproductibles d’obtention des NTC ont été établies à la suite d’une étude paramétrée utilisant notamment un diagnostic original de suivi in situ par spectroscopie Raman développé en collaboration avec le CEMHTI. Dans le cas d’un tapis de NTC de 10 µm de haut, des performances électrique (⍴ = 10⁻⁵ Ω.m), thermique (λth = 40-60 W.m⁻¹.K⁻¹), et mécanique (E = 480 GPa) comparables aux alliages métalliques ont été établies. Enfin, nous avons été capables d’assembler les substrats de la microélectronique et les NTC par un procédé de thermocompression. / The work presented in this thesis was a scientific cooperation between the society ST Microelectronics in Tours, the laboratories of LMR and CEMHTI within the framework of the project Région Centre “ConnectiC”. The main issue of that project concerns the interconnections for the future generation of integrated circuits. In comparison with the current interconnection technologies on metallic alloys as connectors; the integration of carbon nanotubes (CNT) as connector in power microelectronics would limit effects of overheating in the chip-structure due to their interesting transport properties. CNT can provide at the same time good electrical, thermal conduction characteristics and can be a mechanical support of chip packages. The aims of this work were: firstly, obtain a reproducible growth process of vertically aligned CNT on different kinds of substrate; secondly: to elaborate a test vehicle with CNT interconnects allowing the electrical, thermal and mechanical characterization. The experimental method used herein for synthesis of CNT interconnects combines the catalyst deposition (Ni, Fe), the structuration by both means of hydrogen plasma treatment and thermal annealing, and a RF PECVD method using ethylene and hydrogen for the CNT growth. Optimal reproducible conditions were found using a novel in situ Raman spectroscopy diagnostic developed in collaboration with the CEMHTI. The carpet of CNT (height of 10 µm) produced presents the electrical (⍴ = 10⁻⁵ Ω.m), thermal (λth = 40-60 W.m⁻¹.K⁻¹), and mechanical (E = 480 GPa) performances comparable with the metallic. Finally, by means of thermocompression, we assembled CNT on substrates from the microelectronics.

L'électronique de puissance et particulièrement les systèmes de conversions deviennent un enjeu majeur de la transition énergétique et de l'avenir des transports. Les contraintes technico-économiques liées aux nouvelles applications impliquent une augmentation des densités de puissance au sein des modules tout en limitant leur coût et en conservant une robustesse satisfaisante. Aujourd'hui, des solutions semblent émerger grâce à des structures innovantes associées aux composants grands gap et à l'intégration tridimensionnelle. Ces solutions apportent cependant un certain nombre de contraintes liées aux interconnexions électrothermomécaniques (ETM). L'augmentation des niveaux de température permis par les composants grands gap et l'attrait du refroidissement double face offert par les assemblages 3D augmentent de manière importante les contraintes thermomécaniques et causent des problèmes de fiabilité. C'est pourquoi de nouvelles interconnexions ETM sont développées pour s'adapter aux nouvelles contraintes et rendre possible ce saut technologique. Cependant les outils permettant la caractérisation thermique et électrique de ces nouvelles interconnexions restent à développer. Les travaux présentés dans ce mémoire se portent sur le développement et la mise au point d'outils de caractérisation des interconnexions dans des assemblages 3D. La difficulté d'obtenir la température du composant au sein du boîtier nous a poussé à explorer deux voies permettant d'estimer la température de jonction (TJ). Premièrement par l'implantation de capteurs de température et de tension au coeur d'un composant de puissance grâce la réalisation d'une puce de test spécifique. Et deuxièmement, par l'observation de la réponse en température de composants fonctionnels faisant appel à l'utilisation d'un paramètre électrique thermosensible (PTS) du composant. Les deux pistes explorées mettent à profit des solutions spécifiques innovantes pour permettre des caractérisations thermique et électrique fines des assemblages d'électronique de puissance. / Power electronic and particularly conversion systems are becoming a major challenge for the future of energetic and transport systems. Technical and economic constraints related to new applications lead to an increase of module power densities while reducing cost and maintaining a good robustness. Today, solutions seem to emerge from innovative structures associated to wide band-gap semiconductors and three-dimensional integration. These solutions lead to many constraints in electro-thermo-mechanical (ETM) interconnection field. Temperature level rises allowed by wide band-gap semiconductors and attractiveness of double sided cooling provide by the 3D assemblies have significantly increase thermo-mechanical stresses and cause reliability problems. This is why new ETM interconnections are developed to facing those difficulties and enable this technological gap. However, thermal and electrical interconnections characterization tools need to be develop. Works presented in this thesis focuses on the development of tools for new interconnections characterization adapted to 3D package. The difficulty of obtaining the temperature of the component within the package has led us to explore two ways to estimate the junction temperature (TJ). In a first hand we integrate temperature and voltage sensors inside a power component in a clean room process thanks to the achievement of a specific thermal test chip (TTC). And in a second hand, by observing the temperature response of functional components, using a temperature-sensitive electrical parameter (TSEP). The both paths explored take advantage of innovative specific solutions to allow precise thermal and electrical characterization of power electronic assemblies.

Ce travail vise à analyser les conditions d'émergence et de traitement des projets d'interconnexion transfrontalière de services techniques urbains organisés en réseaux à travers une démarche comparative prenant en compte plusieurs de ces services publics (transports publics, assainissement et ordures ménagères) dans l'agglomération constituée par Genève et les communes françaises voisines. Au-delà de sa définition juridique, la frontière est ici envisagée comme la limite spatiale de légitimité de systèmes politiques et administratifs. Après avoir appréhendé la genèse des besoins d'interconnexion comme le résultat du décalage entre des modes de production socio-techniques territorialement cloisonnés et l'évolution du système urbain franco-genevois, l'accent est porté sur les modes de régulation mis en oeuvre. On distingue ainsi un mode de régulation portant sur les éléments techniques des services urbains et un mode de régulation affectant le cadre institutionnel et territorial dans lequel ces services publics locaux en réseaux sont gérés et planifiés. Il en ressort que les capacités d'adaptation technique des services urbains en réseaux à un nouvel environnement territorial sont réelles. Cependant, en l'absence de cadre juridique, technique et institutionnel, l'interconnexion transfrontalière de ces équipements collectifs est soumise à la constitution d'un système d'acteurs reposant sur la confrontation de différents codes, de différentes normes socio-techniques et sanctionne un rapport de forces. Le système d'action collective porte sur la maîtrise de l'interconnexion des réseaux techniques urbains qui sont envisagés comme des outils de légitimation à l'échelle d'un territoire transfrontalier déterminé sur la base de leur inscription spatiale.