Cette thèse aborde le problème de tournées de véhicules périodiques (PVRP) lorsqu'il est appliqué au transport de marchandises convoitables. Des contraintes spécifiques relatives à la sécurité du convoi doivent être définies.Le problème de tournées de véhicules périodiques avec dispersion des instants de service (PVRPTS) est alors décrit puis modélisé mathématiquement. Le but est de servir un ensemble de clients sur plusieurs jours en respectant un degré de variation définit dans les heures de service. Le modèle obtenu est discuté et deux heuristiques constructives sont proposées et évaluées pour sa résolution.Une recherche locale itérée avec redémarrages (MS-ILS) est proposée pour ce problème. Les résultats obtenus montrent que cette méthode surpasse les deux précédentes sur toutes les instances de test. Elle est ensuite évaluée sur un problème plus classique de la littérature : le problème de tournées de véhicules avec fenêtres horaires souples (VRPSTW) et s'avère très compétitive, produisant de nouvelles meilleures solutions.La MS-ILS est ensuite transposée au problème de tournées de véhicules régulières (ConVRP). Contrairement au PVRPTS, il s'agit dans le ConVRP de servir régulièrement des clients aux demandes intermittentes. La méthode montre une flexibilité remarquable et produit de bons résultats.Pour finir, les développements effectués chez Nexxtep Technologies sont présentés. Ils comprennent la conception d'un logiciel commercial pour l'optimisation de tournées de véhicules et l'implémentation des méthodes développées / This thesis is dedicated to the periodic vehicle routing problem when applied to the transportation of valuable goods. Specifics constraints have to be defined to ensure the security of the convoy.The periodic vehicle routing problems with time spread constraints on services (PVRPTS) is defined and a mathematical model is given. The goal is to serve a set of customers over several days such that their visit times differ by a minimum amount. The depicted model is discussed and two constructive heuristics are designed and assessed.A Multi-start iterated local search (MS-ILS) is proposed to solve this problem. The results shows that the method outperform the two previous heuristics. For the sake of comparison with previous approaches, the MS-ILS is evaluated on a more classical problem : the vehicle routing problem with soft time windows (VRPSTW). The method proves to be very competitive, producing new best known solutions.The MS-ILS is then adapted to solve the consistent vehicle routing problem (ConVRP). Unlike the PVRPTS, the goal of the ConVRP is to deliver customers with intermittent demands with regularity in terms of service times and drivers. The method demonstrate his flexibility and produce good results. Finally, the developments performed at Nexxtep Technologies are depicted. They encompass commercial-software design and implementation of the proposed methods

Les applications en temps réel, telles que les systèmes de conférence multi-utilisateurs, ont des exigences de qualité de service élevées pour garantir une qualité d'expérience décente. De nos jours, la plupart de ces conférences sont effectuées sur des appareils sans fil. Ainsi, les appareils mobiles hétérogènes et la dynamique du réseau doivent être correctement gérés pour fournir une bonne qualité d’expérience. Dans cette thèse, nous proposons deux algorithmes pour construire et gérer des sessions de conférence basées sur un réseau défini par logiciel qui utilise à la fois la distribution multicast et l’adaptation de flux. Le premier algorithme configure la conférence téléphonique en créant des arborescences de multidiffusion pour chaque participant. Ensuite, il place de manière optimale les emplacements et les règles d’adaptation des flux sur le réseau afin de minimiser la consommation de bande passante. Nous avons créé deux versions de cet algorithme: le premier, basé sur les arborescences les plus courtes, minimise la latence, tandis que le second, basé sur les arborescences, minimise la consommation de bande passante. Le deuxième algorithme adapte les arborescences de multidiffusion en fonction des modifications du réseau qui se produisent pendant un appel. Il ne recalcule pas les arbres, mais ne déplace que les emplacements et les règles d’adaptation des flux. Cela nécessite un calcul très faible au niveau du contrôleur, ce qui rend notre proposition rapide et hautement réactive. Des résultats de simulation étendus confirment l'efficacité de notre solution en termes de temps de traitement et d'économies de bande passante par rapport aux systèmes de conférence existants basés sur une unité de contrôle multipoint et une multidiffusion de couche d'application. / Real-time applications, such as Multi-party conferencing systems, have strong Quality of Service requirements for ensuring a decent Quality of Experience. Nowadays, most of these conferences are performed on wireless devices. Thus, heterogeneous mobile devices and network dynamics must be properly managed to provide a good quality of experience. In this thesis, we propose two algorithms for building and maintaining conference sessions based on Software-Defined Network that uses both multicast distribution and streams adaptation. The first algorithm set up the conference call by building multicast trees for each participant. Then, it optimally places the stream adaptation locations and rules inside the network in order to minimize the bandwidth consumption. We have created two versions of this algorithm: the first one, based on the shortest path trees is minimizing the latency, while the second one, based on spanning trees is minimizing the bandwidth consumption. The second algorithm adapts the multicast trees according to the network changes occurring during a call. It does not recompute the trees, but only relocates the locations and rules of stream adaptation. It requires very low computation at the controller, thus making our proposal fast and highly reactive. Extensive simulation results confirm the efficiency of our solution in terms of processing time and bandwidth savings compared to existing conferencing systems based on a Multipoint Control Unit and Application Layer Multicast.

Les applications modernes s’appuient sur des architectures qui combinent de plus en plus de composants logiciels émanant de plusieurs éditeurs, implantant des fonctions de plus en plus spécialisées, et très souvent déployés dans le « cloud ». De ce fait, ces applications nécessitent une dynamique et une adaptation certaines vis-à-vis des flux de données que leurs composants échangent et des besoins de qualité de service (QdS) que ces flux requièrent. Pour la majorité des applications, il s’avère difficile d’identifier à l’avance l’ensemble des flux et/ou d’exprimer précisément les besoins de QdS associés. Ainsi, fournir un service de communication réseau capable de répondre et de suivre les besoins de ces applications sans gaspiller, par surdimensionnement, l’utilisation des ressources réseau, pose plusieurs défis aux réseaux de communication supports, notamment un haut degré de flexibilité, largement au-delà des possibilités des réseaux de communication actuels. L’objectif de ce travail de thèse est de développer le concept de réseau guidé par les applications (ADN : Application Driven Networking), réseau capable d’offrir des services de communication personnalisés et dynamiques aux applications. Le qualificatif personnalisé signifie que le service ADN répond à des besoins de communication applicatifs exprimés avec un niveau de granularité très fin pouvant aller jusqu’aux flux élémentaires. Ces besoins peuvent être exprimés explicitement par l’application ou inférés par le réseau par analyse du trafic. L’aspect dynamique signifie que le service ADN est reprogrammé et ajusté pour suivre l’évolution des besoins de l’application dans le temps. Les contributions de ce travail de thèse couvrent plusieurs points. Nous avons défini l’architecture générale d’un réseau ADN bâti sur une infrastructure réseau de type SDN (Software Defined Network) en explicitant ses composants fonctionnels et en spécifiant les interfaces entre composants. Nous avons développé les algorithmes de ses principaux composants, notamment deux algorithmes d’allocation de ressources réseau qui calculent les chemins de données et les ressources réseau à y réserver pour satisfaire les exigences de bande passante et de délai des services ADN, tout en optimisant l’utilisation de ressources. Nous avons mis au point deux heuristiques de migration des services ADN afin de répartir aux mieux la charge du réseau et d’augmenter l’admissibilité des requêtes des services ADN à venir. Nous avons développé un prototype démonstrateur de réseau ADN qui fournit un ensemble de services ADN à des applications dynamiques basées sur le middleware temps réel DDS (Data Distribution Service). / Modern applications are typically composed of lots of software components that tend to implement self-contained specialized functions. These components are often supplied by many software editors and provisioned and accessed via the cloud. As a consequence, the data flows that are exchanged between applications’ components and their QoS requirements vary over time. Moreover, in many situations, it is quite difficult to pre-identify this set of data flows and/or express precisely the associated QoS. Hence, providing a network service that meets application requirements and dynamically evolves with their needs without uselessly wasting network resources poses several challenges to the underlying communication network. Notably, the necessity of a high level of flexibility, far beyond the capabilities of today’s communication networks. The aim of this PhD is to develop the Application Driven Networking (ADN) concept, which is able to provide tailored and dynamic network services to applications. Tailored means that the ADN service captures a fine-grained description of application needs, which can consider elementary flows. These needs can be expressed, either, explicitly by the application or inferred by the network by traffic analysis. The dynamic facet means that the ADN service is reprogrammed and adjusted to fit to evolving application needs. The main contributions of this thesis are the following. First, a general architecture of the ADN network built on top of a Software Defined Network (SDN) infrastructure is proposed. Algorithms related to the ADN functional components are also proposed, in particular two network resource allocation algorithms that calculate the optimal (in terms of network resource utilization) data paths and the required network resources that meet application requirements. Two ADN service migration heuristics are also proposed to efficiently distribute the network load and increase the acceptance of forthcoming network service requests. An ADN network prototype is developed as proof of concept. It provides ADN services to dynamic applications with QoS requirements built on top of the DDS (Data Distribution Service) middleware.

Le Cloud Computing est en plein essor, grace a ses divers avantages, telsl'elasticite, le cout, ou encore son importante exibilite dans le developpementd'applications. Il demeure cependant des problemes en suspens, lies auxperformances, a la disponibilite, la fiabilite, ou encore la securite. De nombreusesetudes se focalisent sur la fiabilite et les performance dans les servicesdu Cloud, qui sont les points critiques pour le client. On retrouve parmicelles-ci plusieurs themes emergents, allant de l'ordonnancement de tachesau placement de donnees et leur replication, en passant par la tolerance auxfautes adaptative ou a la demande, et l'elaboration de nouveaux modeles defautes.Les outils actuels evaluant la fiabilite des services du Cloud se basent surdes parametres simplifies. Ils ne permettent pas d'analyser les performancesou de comparer l'efficacite des solutions proposees. Cette these aborde precisement ce probleme en proposant un modele d'environnement complet detest destine a evaluer la fiabilite et les performances des services de CloudComputing. La creation d'outils de tests destines a l'evaluation de la fiabiliteet des performances des services du Cloud pose de nombreux defis, en raisonde la grande quantite et de la complexite des donnees traitees par ce genrede services. Les trois principaux modeles de Cloud Computing sont respectivement:Infrastructure en tant que Service (IaaS), Plate-forme en tant queService (PaaS) et Logiciel en tant que Service (SaaS).Dans le cadre de cettethese, nous nous concentrons sur le modele PaaS. Il permet aux systemesd'exploitation ou aux intergiciels d'etre accessibles via une connexion internet.Nous introduisons une architecture de test generique, qui sera utiliseepar la suite lors de la creation d'outils de tests, destines a l'evaluation de lafiabilite et de la performance. / Cloud computing models are attractive because of various benefits such asscalability, cost and exibility to develop new software applications. However,availability, reliability, performance and security challenges are still not fullyaddressed. Dependability is an important issue for the customers of cloudcomputing who want to have guarantees in terms of reliability and availability.Many studies investigated the dependability and performance of cloud services,ranging from job scheduling to data placement and replication, adaptiveand on-demand fault-tolerance to new fault-tolerance models. However, thead-hoc and overly simplified settings used to evaluate most cloud service fault toleranceand performance improvement solutions pose significant challengesto the analysis and comparison of the effectiveness of these solutions.This thesis precisely addresses this problem and presents a benchmarkingapproach for evaluating the dependability and performance of cloud services.Designing of dependability and performance benchmarks for a cloud serviceis a particular challenge because of high complexity and the large amount ofdata processed by such service. Infrastructure as a Service (IaaS), Platform asa Service (PaaS) and Software as a Service (SaaS) are the three well definedmodels of cloud computing. In this thesis, we will focus on the PaaS modelof cloud computing. PaaS model enables operating systems and middlewareservices to be delivered from a managed source over a network. We introduce ageneric benchmarking architecture which is further used to build dependabilityand performance benchmarks for PaaS model of cloud services.

Depuis plusieurs années, on observe une multiplication des services de communication en temps réel de type Over-The-Top (OTT). Ces solutions utilisent l¿Internet « best-effort » et s¿adaptent aux fluctuations du réseau. Néanmoins, il est discutable que l¿approche OTT soit suffisante pour fournir une qualité de service de communication acceptable quelles que soient les conditions réseaux. Dès lors, est-il possible d¿utiliser l¿assistance réseau pour améliorer la qualité de service des solutions OTT ?Pour traiter cette question, nous étudions tout d¿abord les solutions OTT, et particulièrement la technologie WebRTC. Nous identifions trois stratégies de couplage lâche qui permettent de tirer parti des mécanismes réseaux pour améliorer la qualité de service des solutions OTT.Nous vérifions la pertinence de ces stratégies dans le contexte de la gestion du trafic. On identifie deux approches de gestion du trafic adaptées à WebRTC : 1) qui assure des délais d¿attente courts quel que soit le trafic ou 2) qui isole le trafic sensible. On évalue ces solutions et leur impact sur WebRTC, pour les réseaux d¿accès filaire (uplink, ADSL et fibre). Les résultats obtenus montrent que les pratiques actuelles de gestion du trafic ne sont pas adaptées au trafic WebRTC. De plus, les solutions proposées assurent plus d¿équité entre le trafic WebRTC et TCP et elles permettent d¿éviter que le trafic WebRTC soit désavantagé et elles améliorent la qualité de communication.Enfin, ces solutions de la gestion du trafic sont positionnées dans le contexte des stratégies de couplage proposées. A partir de là, on fournit des recommandations pour améliorer la qualité WebRTC avec l¿assistance du NSP. / The number of real-time Over-The-Top (OTT) communication services has increased in the recent years. OTT solutions use the best-effort Internet delivery and rely on mechanisms built into the endpoints to adapt to underlying network fluctuations. Nevertheless, it is questionable if this approach is enough to provide acceptable quality of communication regardless the network conditions. Therefore, can network assistance be used to improve the quality of OTT real-time communication services?To address this question, we study OTT solutions with a focus on WebRTC. We identify three loose coupling strategies that leverage network mechanisms for improving OTT communication services quality.We verify the pertinence of these coupling strategies in the context of traffic management. We identify two approaches of traffic management solutions adapted to WebRTC traffic: 1) aiming at assuring lower queuing delays regardless the traffic or 2) isolating the sensitive traffic. We study the impact of identified traffic management solutions on WebRTC for wireline access networks (uplink, ADSL and fiber). The obtained results show that current Internet engineering practices are not well adapted to the WebRTC traffic, but are optimized for TCP traffic. Furthermore, the proposed solutions ensure more fairness between WebRTC and TCP flows and consequently enable avoiding WebRTC traffic starvation and improve the overall quality of the communication.In the final analysis, the evaluated traffic management solutions are positioned in the context of identified coupling strategies. Based on this assessment, we provide recommendations of improving WebRTC quality with the assistance of NSP.

Cette thèse est consacrée à l'évaluation de la fiabilité d’une caravane de véhicules intelligents avec les principaux objectifs de fournir une méthode pour évaluer et améliorer la sécurité des ITS. Après examen de l'évolution des ITS et DSRC, la fiabilité/qualité de service (QoS) de transmission de bout-en-bout des communications courtes est analysée. Ensuite, les effets de la transmission et QoS sur le système de commande PID et flou sont étudiés respectivement.D'abord, Les méthodes de protection des données utilisées dans le protocole Bluetooth sont analysées en termes de fiabilité. Un modèle de performance du nœud est construit pour les différentes distributions de temps de service du nœud. Ainsi, chaque nœud dans le réseau peut surveiller directement la qualité de service du nœud à tout moment. Basé sur ce modèle, un protocole de routage ad hoc (NPDSR) est proposé. Ce protocole présente les avantages de maintenir la qualité de service requise de la communication, et des économies de routage.Deuxièmement, les effets sur les systèmes de contrôle, en termes de retards et de pertes, sont analysés en utilisant la méthode mathématique et statistique. Des fonctions descriptives pour les contrôleurs flous de types Mamdani et T-S sont fournies, et la stabilité du contrôleur multi-flou avec un retard de communication est analysée à l'aide des lieux de Nyquist.Enfin, en perspective, l’utilisation possible de NS-2 sur le modèle de simulation et de vérification est discutée, ce qui s’avère intéressant pour simuler des protocoles différents. En outre, il peut être connecté avec Simulink permettant une meilleure analyse de performances des systèmes de contrôle en réseau / This PhD thesis is dedicated to the reliability assessment for intelligent vehicles platoon with the main aim of providing an approach to evaluate and enhance the safety of ITS. After a review of developments of ITS and DSRC, the reliability/QoS of end-to-end transmission of short range communication is analyzed. Then, the effects of transmission QoS on PID sampling control system and fuzzy control system are studied respectively.At first, The data protection methods used in Bluetooth communication protocol are analyzed for the data reliability. A node performance model is built, suitable for different distributions of service time of the node. Hence, a node in the network can monitor the QoS of the node by itself at any time. Based on this model, a QoS-aware ad hoc routing protocol (NPDSR) is proposed. This protocol has the advantages in maintaining requested QoS of communication, and it has less routing overhead.Secondly, for the effects on the control systems, time delay and loss are both discussed using mathematical and statistical simulation methods. Describing functions for both Mamdani and T-S type fuzzy controllers are provided. The stability of multi-fuzzy controller with communication delay is analyzed using Nyquist stability plots.Finally, in the perspective, the possible use of NS-2 on the model simulation and verification has been discussed, which is powerful in simulating different behavior of protocols, routing protocol comparisons. Also, it can be connected with Simulink to enhance performance the simulation of network control systems

De nos jours, la filiale automobile connait une évolution énorme en raison de la croissance évolutive des technologies de communication, des aptitudes de détection et de perception de l’environnement, et des capacités de stockage et de traitement présentes dans les véhicules. En effet, une voiture est devenue une sorte d'agent mobile capable de percevoir son environnement et d’en collecter des informations, de communiquer avec les autres véhicules ou infrastructures présentes sur la route, et de traiter les données collectées. Ces progrès stimulent le développement de plusieurs types d'applications qui vont permettre d'améliorer la sécurité et l'efficacité de conduite et de rendre le voyage des automobilistes plus confortable. Cependant, ce développement repose beaucoup sur les données collectées et donc ne pourra se faire que via une collecte sécurisée et un traitement efficace de ces données détectées. La collecte de données dans un réseau véhiculaire a toujours été un véritable défi en raison des caractéristiques spécifiques de ces réseaux fortement dynamiques (changement fréquent de topologie, vitesse élevée des véhicules et fragmentation fréquente du réseau), qui conduisent à des communications opportunistes et non durables. L'aspect sécurité, reste un autre maillon faible de ces réseaux sans fils vu qu'ils sont par nature vulnérables à diverses types d'attaques visant à falsifier les données recueillies et affecter leur intégrité. En outre, les données recueillies ne sont pas compréhensibles par eux-mêmes et ne peuvent pas être interprétées et comprises si montrées directement à un conducteur ou envoyées à d'autres nœuds dans le réseau. Elles doivent être traitées et analysées pour extraire les caractéristiques significatives et informations pour développer des applications utiles et fiables. En plus, les applications développées ont toujours des exigences différentes en matière de qualité de service (QdS). Plusieurs travaux de recherche et projets ont été menées pour surmonter les défis susmentionnés. Néanmoins, ils n'ont pas abouti à la perfection et souffrent encore de certaines faiblesses. Pour cette raison, nous focalisons nos efforts durant cette thèse au développement d’une plateforme de collecte efficace et sécurisée de données dans un réseau de véhicules ainsi que l’exploitation de ces données par des applications améliorant le voyage des automobilistes et la connectivité des véhicules. Pour ce faire, nous proposons une première solution visant à déployer de manière optimale des véhicules, qui auront la tâche de recueillir des données, dans une zone urbaine. Ensuite, nous proposons un nouveau protocole de routage sécurisé permettant de relayer les données collectées vers une destination en se basant sur un système de détection et d'expulsion des véhicules malveillants. Ce protocole est par la suite amélioré avec un nouveau mécanisme de prévention d'intrusion permettant de détecter des attaquants au préalable en utilisant les filtres de Kalman. En deuxième partie de thèse, nous nous sommes concentré sur l’exploitation de ces données en développant une première application capable de calculer de manière fine l’itinéraire le plus économique pour les automobilistes ou tout gestionnaire de flottes de véhicules. Cette solution est basée sur les données influents sur la consommation de carburant et collectées à partir des véhicules eux mêmes et aussi d’autres sources d’informations dans l’Internet et accessibles via des API spécifiques. Enfin, un mécanisme spatio-temporel permettant de choisir le meilleur médium de communication disponible a été développé. Ce dernier est basé sur la logique floue et considère les informations recueillies sur les réseaux, les utilisateurs et les applications pour préserver de meilleure qualité de service. / Nowadays, automotive area is witnessing a tremendous evolution due to the increasing growth in communication technologies, environmental sensing & perception aptitudes, and storage & processing capacities that we can find in recent vehicles. Indeed, a car is being a kind of intelligent mobile agent able to perceive its environment, sense and process data using on-board systems and interact with other vehicles or existing infrastructure. These advancements stimulate the development of several kinds of applications to enhance driving safety and efficiency and make traveling more comfortable. However, developing such advanced applications relies heavily on the quality of the data and therefore can be realized only with the help of a secure data collection and efficient data treatment and analysis. Data collection in a vehicular network has been always a real challenge due to the specific characteristics of these highly dynamic networks (frequent changing topology, vehicles speed and frequent fragmentation), which lead to opportunistic and non long lasting communications. Security, remains another weak aspect in these wireless networks since they are by nature vulnerable to various kinds of attacks aiming to falsify collected data and affect their integrity. Furthermore, collected data are not understandable by themselves and could not be interpreted and understood if directly shown to a driver or sent to other nodes in the network. They should be treated and analyzed to extract meaningful features and information to develop reliable applications. In addition, developed applications always have different requirements regarding quality of service (QoS). Several research investigations and projects have been conducted to overcome the aforementioned challenges. However, they still did not meet perfection and suffer from some weaknesses. For this reason, we focus our efforts during this thesis to develop a platform for a secure and efficient data collection and exploitation to provide vehicular network users with efficient applications to ease their travel with protected and available connectivity. Therefore, we first propose a solution to deploy an optimized number of data harvesters to collect data from an urban area. Then, we propose a new secure intersection based routing protocol to relay data to a destination in a secure manner based on a monitoring architecture able to detect and evict malicious vehicles. This protocol is after that enhanced with a new intrusion detection and prevention mechanism to decrease the vulnerability window and detect attackers before they persist their attacks using Kalman filter. In a second part of this thesis, we concentrate on the exploitation of collected data by developing an application able to calculate the most economic itinerary in a refined manner for drivers and fleet management companies. This solution is based on several information that may affect fuel consumption, which are provided by vehicles and other sources in Internet accessible via specific APIs, and targets to economize money and time. Finally, a spatio-temporal mechanism allowing to choose the best available communication medium is developed. This latter is based on fuzzy logic to assess a smooth and seamless handover, and considers collected information from the network, users and applications to preserve high quality of service.

Fondés sur la technologie IP, les réseaux de nouvelle génération (NGN) doivent surmonter les principaux défauts inhérents à cette technologie, à savoir l’absence de la qualité de service (QoS), la sécurité et la gestion de mobilité. Afin de garantir une offre de service dans un réseau NGN, un protocole de négociation de niveau de service peut être utilisé. Cependant, la majorité des protocoles de négociation existants permettent l’établissement d’un niveau de service qui ne couvre que la QoS. Quant à la sécurité et la mobilité, elles ont été souvent exclues de ces négociations, et donc gérées d’une manière indépendante. Cependant, la sécurisation d’un service peut causer la dégradation de la QoS, et la mobilité de l’utilisateur peut modifier ses besoins. D’où, l’intérêt de gérer simultanément la QoS et la sécurité tout en prenant en considération la mobilité des utilisateurs. Dans ce contexte, nous proposons de développer un protocole de signalisation qui permet à des clients fixes ou mobiles de négocier, d’une manière dynamique, automatique et sécurisée, un niveau de service couvrant à la fois la QoS et la sécurité. Notre contribution est composée de trois parties. Dans un premier temps, nous nous basons sur un protocole de négociation de QoS, utilisant les services web, afin de permettre la négociation conjointe de la sécurité et de la QoS tout en tenant compte de l’impact de la sécurité sur la QoS. Par la suite, cette négociation est rendue automatique en la basant sur un profil utilisateur qui permet d’adapter le niveau de service au contexte de l’utilisateur. Ainsi, l’offre de service est plus dynamique et peut s’adapter aux changements de réseau d’accès suite à la mobilité de l’utilisateur. Nous proposons, finalement, de sécuriser le flux de négociation afin de pallier aux différents types d’attaques qui peuvent viser les messages de négociation échangés. / Based on the IP technology, the next generation network (NGN) must overcome the main drawbacks of this technology consisting in the lack of quality of service (QoS), security and mobility management. To ensure a service offer in an NGN, a protocol for negotiating service level can be used. However, most of the existing negotiation protocols allow the establishment of a service level which includes only QoS. As for security and mobility, they were often not covered by these negotiations, and therefore managed independently. However, securing a service can cause degradation of the QoS, and the mobility of a user can change the service needs in terms of QoS and security. Thus, we need to simultaneously manage QoS and security while taking into account user’s mobility. In this context, we propose to develop a signaling protocol that allows fixed and mobile users to negotiate a service level covering both QoS and security, in a dynamic, automatic and secure manner. Our contribution is achieved in three steps. Initially, we rely on a signaling protocol, which performs QoS negotiation using web services, to enable the negotiation of both security and QoS while taking into account the impact of security on QoS. Then, this negotiation is automated by basing it on a user profile. This allows adjusting the service level according to changes which can occur on the user context. Thus, the service offer is more dynamic and can be adapted to changes of access network resulting from the mobility of the user. Finally, we propose to secure the negotiation flows in order to prevent the different attacks that can target the exchanged messages during a negotiation process.

Nous assistons ces dernières années à une émergence constante de nouvelles applications, notamment pour les services audiovisuels. Ces applications imposent au réseau un certain nombre de contraintes pour qu’elles puissent fonctionner correctement. Le développement de mécanismes permettant d’offrir une garantie à ces contraintes, est donc devenu un objectif crucial. La norme IEEE 802.16j est l’une des solutions sans fil qui propose plus de ressources afin de supporter les nouveaux services de télécommunications. Dans la présente thèse, nous focalisons notre étude sur la problématique de la qualité de service dans les réseaux WiMAX relais. Nos contributions se regroupent à travers les étapes ci-dessous : Nous proposons un protocole de routage multicast pour les services IPTV (HDTV, SD-TV, Web-TV et Mobile-TV). Ce protocole repose d’une part sur un nouveau mécanisme de construction de l’arbre multicast basé sur les nombres premiers et d’autre part, sur une nouvelle méthode d’agrégation basée sur le standard de compression Vidéo «SVC». L’objectif est de supporter l’hétérogénéité des utilisateurs tout en optimisant la consommation des ressources. Par ailleurs, nous étudions le problème d’ordonnancement dans les réseaux WiMAX. Nous proposons un algorithme d’ordonnancement adaptatif AWRR, ce dernier se base sur une technique à charge pondérée. L’objectif est d’ajuster dynamiquement le poids de chaque classe de service, en prenant en compte la charge de la file d’attente et les contraintes de la QoS. Enfin, nous nous intéressons à l’étude de la problématique du chemin optimal contraint. Nous proposons une solution déterministe basée sur une fonction de coût. Notre fonction permet aussi d’assurer le contrôle d’admission, elle se base sur deux fonctions de coût élémentaires qui prennent en compte quatre critères de QoS. / Over recent years, new applications steadily developed in a tremendous space, especially in audiovisual services area. The present applications have some of constraints to work properly. The developments of mechanism which enable to overcome these constraints become a critical issue in this area. The IEEE 802.16j standard is one of wireless communication technology which offering more resources to support new telecommunication services. In this thesis, we focus our research on the problem of quality of service (QoS) inWiMAX relay networks. Our contributions are classified as follows : we proposed a multicast routing protocol for IPTV services (such as HD-TV, SD-TV, Web-TV and Mobile-TV). This proposed protocol used a new multicast tree construction mechanism based-on prime numbers. We also developed a new aggregation method based on standard video compression called Scalable Video Coding (SVC). Our goal is to support user’s heterogeneity while optimizing resources consumption. In addition, we studied the problem of scheduling inWiMAX networks.We proposed an adaptive scheduling algorithm AWRR for IPTV services. The aim of this method is to support QoS constraints by using two schedulers, and assigning a dynamic value to each service queue. Finally, we interested to study about the problem of path selection. We proposed a solution based on a deterministic cost function. This function also ensures admission control based on two basic cost functions which include four QoS criteria. This thesis has been prepared in the MIPS/GRTC laboratory, University of Haute Alsace, under a research contract external (CRE) framework with France Telecom R&D. All proposed mechanisms were evaluated by the simulator QualNet, Matlab and mathematical analysis.

L'émergence de la technologie de virtualisation des fonctions réseau (NFV) a suscité un vif intérêt autour de la conception, la gestion et le déploiement de services réseau de manière flexible, automatisée et indépendante du fournisseur. La mise en œuvre de la technologie NFV devrait être une solution profitable pour les fournisseurs de services et les clients. Cependant, ce changement de paradigme, amorcé par NFV, nécessite un abandon progressif des services réseau fournis à travers des équipements dédiés. En contrepartie, un environnement totalement ou partiellement virtualisé est proposé pour instancier dynamiquement et à la demande des modules logiciels appelés fonctions de réseau virtuelles (VNF). Cette évolution soulève un ensemble de défis liés au déploiement et à l'exploitation de services, tels que l'orchestration et la gestion, la résilience des services, le contrôle de la qualité de service (QoS), l’approvisionnement des ressources, etc. En outre, la question centrale à résoudre dans le contexte NFV est la suivante : « comment placer et chaîner effacement des fonctions virtuelles d’un service afin de fournir un niveau de qualité demandé par le client tout en optimisant l'utilisation des ressources par le fournisseur de services ? ”.Ainsi, cette thèse étudie la problématique du placement et du chaînage des VNF en tenant compte de certaines exigences de service telles que le délai de bout en bout, la disponibilité du service et la consommation d'énergie, et propose un ensemble d'algorithmes et de mécanismes visant à optimiser le déploiement des services demandés/fournis. Nos contributions dans cette thèse sont triples. Premièrement, nous proposons deux algorithmes de placement et de chaînage de VNF sensibles au délai de bout-en-bout pour des applications temps-réel. Les algorithmes proposés visent à respecter le délai approprié de bout-en-bout qui dépend du service déployé (exemples : VoIP, Streaming, etc.). Deuxièmement, nous présentons une analyse comparative de la disponibilité des services et nous proposons deux mécanismes de placement et de chaînage de VNF pour garantir un niveau prédéfini de disponibilité. L’objectif est de fournir des services résilients en ajustant avec précision les paramètres du schéma de protection (nombre, type, emplacement et taille des instances VNF) nécessaires pour atteindre ce niveau de disponibilité en dépit des défaillances du réseau. Enfin, nous proposons une architecture générale qui explore la possibilité d’étendre le paradigme de la virtualisation à l’Internet des objets (IoT). À cette fin, nous définissons un mécanisme de placement et de chaînage respectant les contraintes énergétiques pour des services IoT. Notre architecture propose de découpler et de virtualiser les fonctionnalités inhérentes à un objet connecté de l’équipement IoT physique. En étendant NFV au domaine IoT, notre solution ouvre de nouvelles perspectives d’application en supportant de nouveaux cas d’usages. / The emergence of Network Function Virtualization (NFV) technology has aroused keen interest to design, manage and deploy network services in a flexible, automated and vendor-agnostic manner. Implementing NFV technology is expected to be a win-win solution for both service providers and costumers. However, this paradigm shift, sparked by NFV, calls for a progressive abandon of network services that are provided as hardware appliance and rather it proposes a fully or partially virtualized environment that offers software modules called Virtual Network Functions (VNFs). This shift rises a set of challenges related to service deployment and operation such as orchestration and management, service resiliency, Quality of Service (QoS) and resource provisioning among others. Furthermore, the core question that needs to be solved within NFV context is “What is the best way to place and chain VNFs that form a service in order to meet Service Level Agreement requirements (costumer side) while optimizing resource usage (service provider side)?”.This thesis investigates the problem of VNF Placement and Chaining considering service requirements such as end-to-end delay, service availability and energy consumption and proposes a set of algorithms and mechanisms that aim to achieve an optimized deployment of the requested/provided services. Our contributions in this thesis are threefold. First, we propose a delay-aware Placement and Chaining algorithms for delay-sensitive applications over NFV networks. The proposed algorithms aim to meet the appropriate end-to-end delay defined according to the deployed service (VoIP, Streaming, etc.). Second, we provide a comprehensive service availability benchmarking and we propose two availability-aware mechanisms for VNFs chain. The aim is to provide resilient service provisioning by fine-tuning the parameters of the protection scheme (the number, the type, the placement and the size of the spare instances) needed to reach a predefined availability level, despite network failures. Finally, we propose a framework architecture that explores the possibility to extend the virtualization paradigm to Internet of Things (IoT). Toward this end, we define an energy-aware Placement and Chaining for IoT services where inherent IoT functionalities are decoupled from specific dedicated IoT devices and instantiated on-demand. By bringing together NFV and IoT paradigms, this extension opens new perspectives and push toward designing new use cases.