As automotive development advances, connectivity features are continually added to vehicles that, in conjunction, form an Internet of Vehicles. For numerous reasons, it is vital for vehicle manufacturers to collect telemetry from their fleets. However, the volume of the generated data is too immense to feasibly be transmitted to a server due to CPU and memory limitations of embedded hardware and the monetary cost of cellular network usage. The purpose of this thesis is thus to investigate how these issues can be alleviated by the use of real-time compression of time series data before off-board transmission. A hybrid approach is proposed that results in fast and effective performance on a variety of time series exhibiting varying numerical data features, all while limiting the maximum reconstruction error to a user-specified absolute value. We first perform a literature review to identify state of the art compression algorithms for time series compression that run online and provide max-error guarantees. We then choose a subset of lossless and lossy algorithms that are implemented and benchmarked with regards to their compression ratio, resource usage, and reconstruction error when used on time series that exhibit a variety of data features. Finally, we ask whether we are able to run a lossy and lossless algorithm in succession in order to further increase the compression ratio. The literature review identifies a diverse range of compression algorithms. Out of these, the algorithms Poor Man's Compression - MidRange (PMC-MR) and Swing filter are selected as lossy algorithms, and Run-length Binary Encoding (RLBE) and Gorilla are selected as lossless algorithms. The experiments yield positive results for the lossy algorithms, which excel on different data sets. These are able to achieve compression ratios between 22.0% and 99.5%, depending on the data set, while limiting the max-error to 1%. In contrast, Gorilla achieves compression ratios between 66.6% and 83.7%, outperforming RLBE in nearly all aspects. Moreover, we conclude that there is a strictly positive improvement to the compression ratio when losslessly compressing the result of lossily compressed data. When combining either PMC-MR or Swing filter with Gorilla, we achieve compression ratios between 83.1% and 99.6% across a variety of time series with a maximum error for any given data point of 1%.

No description available.

No / A heterogeneous hybrid computational electromagnetics method is presented, which enables different parts of an antenna simulation problem to be treated by different methods, thus enabling the most appropriate method to be used for each part. The method uses a standard frequency-domain moment-method program and a finite-difference time-domain program to compute the fields in two regions. The two regions are interfaced by surfaces on which effective sources are defined by application of the Equivalence Principle. An extension to this permits conduction currents to cross the boundary between the different computational domains. Several validation cases are examined and the results compared with available data. The method is particularly suitable for simulation of the behavior of an antenna that is partially buried, or closely coupled with lossy dielectric volumes such as soil, building structures or the human body.

<p dir="ltr">In recent decades, the rapid growth of internet traffic, particularly driven by high-definition images/videos has highlighted the critical need for effective image compression to reduce bit rates and enable efficient data transmission. Learned lossy image compression (LIC), which uses end-to-end deep neural networks, has emerged as a highly promising method, even outperforming traditional methods such as the intra-coding of the versatile video coding (VVC) standard. This thesis contributes to the field of LIC in two ways. First, we present a theoretical bound-guided knowledge distillation technique, which utilizes estimated bound information rate-distortion (R-D) functions to guide the training of LIC models. Implemented with a modified hierarchical variational autoencoder (VAE), this method demonstrates superior rate-distortion performance with reduced computational complexity. Next, we introduce a token mixer neural architecture, referred to as <i>contextual clustering</i>, which serves as an alternative to conventional convolutional layers or self-attention mechanisms in transformer architectures. Contextual clustering groups pixels based on their cosine similarity and uses linear layers to aggregate features within each cluster. By integrating with current LIC methods, we not only improve coding performance but also reduce computational load. </p>

L’augmentation du nombre d’appareils communicants et du débit de données a pour conséquence une montée en fréquence des dispositifs micro-ondes, notamment dans le secteur du spatial. L’optimisation des modules existants n’est pas toujours suffisante. Il faut donc synthétiser de nouveaux circuits. Cependant, la plupart des méthodes de synthèse existantes, inclues dans les logiciels de CAO, ne prennent pas en compte les modèles à pertes des fondeurs. Or, plus la fréquence de fonctionnement est élevée, plus leurs prises en compte est indispensable. Cette thèse propose une nouvelle méthode de synthèse et de conception pour les circuits faible bruit intégrés (amplificateur faible bruit et mélangeur). Elle prend en compte les modèles à pertes des composants passifs des fondeurs, les lignes de connexion, les jonctions et elle combine plusieurs fonctions comme l’amplification et le filtrage ainsi que le mélange et le filtrage. Elle a été validée en simulation et en mesure. / Due to the evolution of wireless systems and data rate, it is necessary to increase microwave operating frequencies, especially in space industry. Optimization of existing circuit topologies are always not enough and therefore, we need to synthetize new circuits. Unfortunately, most of the existing synthesis methods, including in CAD softwares, are only based on lossless passive component models. With the increase of operating frequency, we need to take the effect of losses in the passive component models during synthesis. This thesis introduces a new synthesis and design method for low noise integrated circuits(low noise amplifier and mixer). Lossy passive component models from foundries, connecting wires, junctions and co-design (amplification and filtering or mixing and filtering)are included. The design procedure was validated by simulations and measurements.

The size of the IoT network is expanding due to advancements in the IoT field, leading to increased interest in the multi-sink mechanism. The IPv6 Routing Protocol for Low-Power and Lossy Networks (RPL) is a representative IoT protocol that focuses on the Low-Power and Lossy Networks. However, research on comparing multi-sink strategies within the RPL network is limited. Therefore, this project aims to compare three common strategies: multiple-DODAG in one instance, virtual root, and multiple-instance. Using these strategies, we design and implement RPL networks and conduct simulations in various scenarios. Five different topologies are utilized in the experiments, considering different packet loss rates. Performance evaluation of each strategy is conducted using the Cooja simulator and Contiki-NG system, with a focus on the number of RPL control packets, Packet Delivery Ratio (PDR), and energy consumption. The results indicate that both the virtual root and multiple-DODAG strategies perform well with low packet loss, while the virtual root strategy outperforms the multiple-DODAG strategy with high packet loss. Additionally, the virtual root strategy incurs slightly higher energy costs than the multiple-DODAG strategy. Furthermore, the multiple-instance strategy demonstrates poor performance in most scenarios, except for the packet delivery ratio under high packet loss conditions. Besides the analysis, potential areas for future research on the RPL’s multi-sink mechanism are finally identified. / Storleken på IoT-nätverket expanderar på grund av framsteg inom IoT-området, vilket leder till ökat intresse för multi-sink-mekanismen. IPv6 Routing Protocol for Low-Power and Lossy Networks (RPL) är ett representativt IoT-protokoll som fokuserar på Nät med låg effekt och förluster. Forskningen om jämförelse av multi-sink-strategier inom RPL-nätverket är dock begränsad. Därför syftar detta projekt till att jämföra tre vanliga strategier: multiple - DODAG i en instans, virtuell rot och multi-instans. Med hjälp av dessa strategier designar och implementerar vi RPL-nätverk och genomför simuleringar i olika scenarier. Fem olika topologier används i experimenten, med olika packet loss rate. Prestationsutvärdering av varje strategi utförs med hjälp av Cooja-simulatorn och Contiki-NG-systemet, med fokus på antalet RPL control packets, Packet Delivery Ratio (PDR) och energiförbrukning. Resultaten indikerar att både virtuell rot och multiple-DODAG strategier fungerar bra vid låg datapaketförlust, medan den virtuella rotstrategin överträffar multiple-DODAG strategin vid hög datapaketförlust. Dessutom medför den virtuella rotstrategin något högre energikostnader än flera DODAG-strategin. Dessutom visar multi-instans-strategin dålig prestanda i de flesta scenarier, förutom när det gäller datapaketleveransförhållandet under höga datapaketförlustförhållanden. Utöver analysen identifieras slutligen potentiella områden för framtida forskning om RPL-protokollets multi-sink-mekanism.

Ces cinquante dernières annéees, les ordinateurs ont occupé une place toujours plus importante dans notre vie quotidienne. On les retrouve aujourd’hui présents dans de nombreuses applications, sous forme de systèmes enfouis. Ces applications sont parfois critiques, dans la mesure où toute défaillance du système informatique peut avoir des conséquences catastrophiques, tant sur le plan humain que sur le plan économique. Nous pensons par exemple aux systèmes informatiques qui contrôlent les appareils médicaux ou certains systèmes vitaux (comme les freins) des véhicules automobiles. Afin d’assurer la correction de ces systèmes informatiques, différentes techniques de vérification Assistée par Ordinateur ont été proposées, durant les trois dernières décennies principalement. Ces techniques reposent sur un principe commun: donner une description formelle tant du système que de la propriété qu’il doit respecter, et appliquer une méthode automatique pour prouver que le système respecte la propriété. Parmi les principaux modèles aptes à décrire formellement des systèmes informatiques, la classe des systèmes de transition bien structurés [ACJT96, FS01] occupe une place importante, et ce, pour deux raisons essentielles. Tout d’abord, cette classe généralise plusieurs autres classes bien étudiées et utiles de modèles à espace d’états infini, comme les réseaux de Petri [Pet62](et leurs extensions monotones [Cia94, FGRVB06]) ou les systèmes communiquant par canaux FIFO avec pertes [AJ93]. Ensuite, des problèmes intéressants peuvent être résolus algorithmiquement sur cette classe. Parmi ces problèmes, on trouve le probléme de couverture, auquel certaines propriétés intéressantes de sûreté peuvent être réduites. Dans la première partie de cette thèse, nous nous intéressons au problème de couverture. Jusqu’à présent, le seul algorithme général (c’est-à-dire applicable à n’importe quel système bien structuré) pour résoudre ce problème était un algorithme dit en arrière [ACJT96] car il calcule itérativement tous les états potentiellement non-sûrs et vérifie si l’état initial du système en fait partie. Nous proposons Expand, Enlarge and Check, le premier algorithme en avant pour résoudre le problème de couverture, qui calcule les états potentiellement accessibles du système et vérifie si certains d’entre eux sont non-sûrs. Cette approche est plus efficace en pratique, comme le montrent nos expériences. Nous présentons également des techniques permettant d’accroître l’efficacité de notre méthode dans le cas où nous analysons des réseaux de Petri (ou une de leurs extensions monotones), ou bien des systèmes communiquant par canaux FIFO avec pertes. Enfin, nous nous intéressons au calcul de l’ensemble de couverture pour les réseaux de Petri, un objet mathématique permettant notamment de résoudre le problème de couverture. Nous étudions l’algorithme de Karp & Miller [KM69], une solution classique pour calculer cet ensemble. Nous montrons qu’une optimisation de cet algorithme présenté dans [Fin91] est fausse, et nous proposons une autre solution totalement neuve, et plus efficace que la solution de Karp & Miller. Dans la seconde partie de la thèse, nous nous intéressons aux pouvoirs d’expression des systèmes bien structurés, tant en terme de mots infinis que de mots finis. Le pouvoir d’expression d’une classe de systèmes est, en quelque sorte, une mesure de la diversité des comportements que les modèles de cette classe peuvent représenter. En ce qui concerne les mots infinis, nous étudions les pouvoirs d’expression des réseaux de Petri et de deux de leurs extensions (les réseaux de Petri avec arcs non-bloquants et les réseaux de Petri avec arcs de transfert). Nous montrons qu’il existe une hiérarchie stricte entre ces différents pouvoirs d’expression. Nous obtenons également des résultats partiels concernant le pouvoir d’expression des réseaux de Petri avec arcs de réinitialisation. En ce qui concerne les mots finis, nous introduisons la classe des langages bien structurés, qui sont des langages acceptés par des systèmes de transition bien structurés étiquettés, où l’ensemble des états accepteurs est clos par le haut. Nous prouvons trois lemmes de pompage concernant ces langages. Ceux-ci nous permettent de réobtenir facilement des résultats classiques de la littérature, ainsi que plusieurs nouveaux résultats. En particulier, nous prouvons, comme dans le cas des mots infinis, qu’il existe une hiérarchie stricte entre les pouvoirs d’expression des extensions des réseaux de Petri considérées.

Lossy channel systems were originally introduced to model communication protocols. It gave birth to a complexity class wich remained scarcely undersood for a long time. In this thesis we study some of the most important gaps. In particular, we bring matching upper and lower bounds for the time complexity. Then we describe a new proof tool : the Post Embedding Problem (PEP) which is a simple problem, closely related to the Post Correspondence Problem, and complete for this complexity class. Finally, we study PEP, its variants and the languages of solutions of PEP on which we provide complexity results and proof tools like pumping lemmas.

Cette thèse cherche à résoudre en pratique le problème de couverture dans les réseaux de Petri et les systèmes de canaux à pertes (LCS). Ces systèmes sont intéressants à étudier car ils permettent de modéliser facilement les systèmes concurrents et les systèmes distribués. Le problème de couverture dans un système de transitions consiste à savoir si on peut, à partir d’un état initial arriver à un état plus grand qu’un état cible. La résolution de ce problème dans les systèmes de transitions bien structurés (WSTS) sera le sujet d’études de la première partie. Les réseaux de Petri et les LCS sont des WSTS. On donnera dans la première partie une méthode générale pour le résoudre rapidement en pratique. Cette méthode utilise des invariants de couverture, qui sont des sur-approximations de l’ensemble des états couvrables. La seconde partie sera consacrée aux réseaux de Petri. Elle présentera diverses comparaisons théoriques et pratiques de différents invariants de couverture. Nous nous intéresserons notamment à la combinaison de l’invariant classique de l’inéquation d’état avec une analyse de signe simple. Les LCS seront le sujet d’études de la troisième partie. On présentera une variante de l’inéquation d’état adaptée aux LCS ainsi que deux invariants qui retiennent des propriétés sur l’ordre dans lequel les messages sont envoyés. La thèse a mené à la création de deux outils, ICover et BML, pour résoudre le problème de couverture respectivement dans les réseaux de Petri et dans les LCS. / The goal of this thesis is to solve in practice the coverability problem in Petri nets and lossy channel systems (LCS). These systems are interesting to study because they can be used to model concurrent and distributed systems. The coverability problem in a transition system is to decide whether it is possible, from an initial state, to reach a greater state than a target state. In the first part, we discuss how to solve this problem for well-structured transition systems (WSTS). Petri nets and LCS are WSTS. In the first part, we present a general method to solve this problem quickly in practice. This method uses coverability invariants, which are over-approximations of the set of coverable states. The second part studies Petri nets.We present comparisons of coverability invariants, both in theory and in practice. A particular attention will be paid on the combination of the classical state inequation and a simple sign analysis. LCS are the focus of the third part. We present a variant of the state inequation for LCS and two invariants that compute properties for the order in which messages are sent. Two tools, ICover and BML, were developed to solve the coverability problem in Petri nets and LCS respectively.

A Wireless Sensor Network is formed of several small devices encompassing the capability of sensing a physical characteristic and sending it hop by hop to a central node via low power and short range transceivers. The Sensor network lifetime strongly depends on the routing protocol in use. Routing protocol is responsible for forwarding the traffic and making routing decisions. If the routing decisions made are not intelligent, more re-transmissions will occur across the network which consumes limited resources of the wireless sensor network like energy, bandwidth and processing. Therefore a careful and extensive performance analysis is needed for the routing protocols in use by any wireless sensor network. In this study we investigate Objective Functions and the most influential parameters on Routing Protocol for Low power and Lossy Network (RPL) performance in Contiki (WSN OS) and then evaluate RPL performance in terms of Energy, Latency, Packet Delivery Ratio, Control overhead, and Convergence Time for the network. We have carried out extensive simulations yielding a detailed analysis of different RPL parameters with respect to the five performance metrics. The study provides an insight into the different RPL settings suitable for different application areas. Experimental results show ETX is a better objective, and that ContikiRPL provides very efficient network Convergence (14s), Control traffic overhead (1300 packets), Energy consumption (1.5% radio on time), Latency (0.5s), and Packet Delivery Ratio (98%) in our sample RPL simulation of one hour with 80 nodes, after careful configuration of DIO interval minimum/doublings, Radio duty cycling, and Frequency of application messages. / En Wireless Sensor Network består av flera små enheter som omfattar de förmåga avkänning en fysisk egenskap och skicka den hoppa med hopp till en centrala noden via låg effekt och kort sändtagare räckvidd. Det sensornätverk livslängd är starkt beroende av routingprotokoll som används. Routingprotokoll är ansvarar för att vidarebefordra trafik och göra routing beslut. Om dirigeringen beslut som fattas inte är intelligenta, kommer fler återsändningar förekomma på nätverk som förbrukar begränsade resurser trådlösa sensornätverk som energi, bandbredd och bearbetning. Därför är en noggrann och omfattande prestanda analys behövs för routingprotokoll används av alla trådlösa sensornätverk. I denna studie undersöker vi mål Funktioner och den mest inflytelserika parametrar Routing Protokoll för låg effekt och Förstörande nätverk (RPL) prestanda i Contiki (WSN OS) och sedan utvärdera RPL prestanda vad gäller av energi, fördröjning, Packet Delivery Ratio, kontroll overhead och konvergens Dags för nätverket. Vi har genomfört omfattande simuleringar som ger en detaljerad analys av olika RPL parametrar med avseende på de fem resultatstatistik. Studien ger en inblick i de olika RPL inställningar som är lämpliga för olika användningsområden. Experimentella resultat visar ETX är en bättre målsättning och att ContikiRPL ger mycket effektivt nätverk Konvergens (14s), Control trafik overhead (1300 paket), Energiförbrukning (1,5% radio i tid), Latens (0,5 s), och paket Leverans Ratio (98%) i vårt urval RPL simulering av en timme med 80 noder, efter noggrann konfiguration av DIO intervall minimum / dubbleringar, Radio plikt cykling, och frekvensen av ansökan meddelanden. / tocomputerscientist@gmail.com Mob: 0046760721720