Th. doct.-ing.--Électronique, électrotech., autom.--Toulouse 3, 1980. N°: 709.

Ces travaux de thèse se sont déroulés dans le cadre du projet Gothic, qui avait pour objectif de concevoir et réaliser un système distribué intégré tolérant aux fautes pour un réseau local de machines multiprocesseurs dotées de Mémoires Stables Rapides (MSR). Le langage de programmation du système Gothic, appelé Polygoth, introduit le concept de multiprocédure pour la construction d'applications distribuées. La multiprocédure est une généralisation de la procédure permettant l'exécution en parallèle de plusieurs calculs. Ces travaux de thèse ont porté sur la conception de protocoles de communication fiable pour la mise en oeuvre d'un protocole d'appel de multiprocédure à distance (RMPC). Nous avons défini un système de communication fiable dont les composants essentiels sont un protocole de communication fiable par messages et un protocole de diffusion fiable ordonnée. L'originalité de ces protocoles repose sur l'utilisation de la MSR associée à chaque processeur pour y ranger les informations cruciales du système de communication et des points de reprise des processus communicants. Le système de communication fiable de Gothic dépasse le cadre du protocole RMPC. Nous avons en particulier défini un protocole de rendez-vous atomique mis en oeuvre dans le système Gothic au-dessus du protocole de communication fiable par messages.

L’hybridation est une technique qui consiste à interconnecter un réseau de neurones biologique et un réseau de neurones artificiel, utilisée dans la recherche en neuroscience et à des fins thérapeutiques. Durant ces trois années de doctorat, ce travail de thèse s’est focalisé sur l’hybridation dans un plan rapproché (communication directe bi-directionnelle entre l’artificiel et le vivant) et dans un plan plus élargies (interopérabilité des systèmes neuromorphiques). Au début des années 2000, cette technique a permis de connecter un système neuromorphique analogique avec le vivant. Ce travail est dans un premier temps, centré autour de la conception d’un réseau de neurones numérique, en vue d’hybridation, dans deux projets multi-disciplinaires en cours dans l’équipe AS2N de l’IMS, présentés dans ce document : HYRENE (ANR 2010-Blan-031601), ayant pour but le développement d’un système hybride de restauration de l’activité motrice dans le cas d’une lésion de la moelle épinière, BRAINBOW (European project FP7-ICT-2011-C), ayant pour objectif l’élaboration de neuro-prothèses innovantes capables de restaurer la communication autour de lésions cérébrales.Possédant une architecture configurable, un réseau de neurones numérique a été réalisé pour ces deux projets. Pour le premier projet, le réseau de neurones artificiel permet d’émuler l’activitéde CPGs (Central Pattern Generator), à l’origine de la locomotion dans le règne animale. Cette activité permet de déclencher une série de stimulations dans la moelle épinière lésée in vitro et de recréer ainsi la locomotion précédemment perdue. Dans le second projet, la topologie du réseau de neurones sera issue de l’analyse et le décryptage des signaux biologiques issues de groupes de neurones cultivés sur des électrodes, ainsi que de modélisations et simulations réalisées par nos partenaires. Le réseau de neurones sera alors capable de réparer le réseau de neurones lésé. Ces travaux de thèse présentent la démarche de conception des deux différents réseaux et des résultats préliminaires obtenus au sein des deux projets. Dans un second temps, ces travaux élargissent l’hybridation à l’interopérabilité des systèmes neuromorphiques. Au travers d’un protocole de communication utilisant Ethernet, il est possible d’interconnecter des réseaux de neurones électroniques, informatiques et biologiques. Dans un futur proche, il permettra d’augmenter la complexité et la taille des réseaux. / HYBRID experiments allow to connect a biological neural network with an artificial one,used in neuroscience research and therapeutic purposes. During these three yearsof PhD, this thesis focused on hybridization in a close-up view (bi-diretionnal direct communication between the artificial and the living) and in a broader view (interoperability ofneuromorphic systems). In the early 2000s, an analog neuromorphic system has been connected to a biological neural network. This work is firstly, about the design of a digital neural network, for hybrid experimentsin two multi-disciplinary projects underway in AS2N team of IMS presented in this document : HYRENE (ANR 2010-Blan-031601), aiming the development of a hybrid system for therestoration of motor activity in the case of a spinal cord lesion,BRAINBOW (European project FP7-ICT-2011-C), aiming the development of innovativeneuro-prostheses that can restore communication around cortical lesions. Having a configurable architecture, a digital neural network was designed for these twoprojects. For the first project, the artificial neural network emulates the activity of CPGs (Central Pattern Generator), causing the locomotion in the animal kingdom. This activity will trigger aseries of stimuli in the injured spinal cord textit in vitro and recreating locomotion previously lost. In the second project, the neural network topology will be determined by the analysis anddecryption of biological signals from groups of neurons grown on electrodes, as well as modeling and simulations performed by our partners. The neural network will be able to repair the injuredneural network. This work show the two different networks design approach and preliminary results obtained in the two projects.Secondly, this work hybridization to extend the interoperability of neuromorphic systems. Through a communication protocol using Ethernet, it is possible to interconnect electronic neuralnetworks, computer and biological. In the near future, it will increase the complexity and size of networks.

Les réseaux optiques ont connu une émergence importante dans le domaine des télécommunications, et ceci grâce à leur bande passante offerte. Actuellement, la technique la plus prometteuse est la commutation optique de rafales (OBS). D'une part, OBS permet une meilIeure exploitation de la bande passante, tout en ayant un degré de complexité inférieur à OPS (Optical Packet Switching), d'autre part, OBS offre une gestion des ressources beaucoup plus efficace, comparée à OCS (Optical Circuit Switching). Plusieurs études ont démontré que le mécanisme « load-balancing » permet d'équilibrer le trafic à travers les différents noeuds, réduisant ainsi la probabilité de congestion dans les réseaux OBS. Cependant, l'utilisation du « load-balancing » a mis en évidence d'autres problèmes, particulièrement au niveau de la couche TCP (Transmission Control Protocol). De là, « Source-ordering » a été proposé comme solution pour améliorer les performances de TCP, en effectuant l'ordonnancement des rafales au niveau des sources. Dans ce travail, nous nous proposons d'étudier et d'approfondir le mécanisme du « load-balancing » afin de maximiser le débit TCP. Notre défi consiste a trouver un concept permettant d'éviter la réception en désordre des segments IP, au niveau de la couche TCP, et par conséquent à réduire le nombre de FTOs (False Time Out) et de FFRs (False Fast Retransmit). Nous avons implémenté une nouvelle technique basée sur le mécanisme de résolution de contention proactive « load-balancing » qu'on a appelée « ordonnancement à la destination ». Les résultats obtenus montrent une amélioration importante du débit TCP lors de l'emploi du mécanisme d'ordonnancement à la destination. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Maximisation du débit TCP, OBS, TCP, Rafale, Résolution de contention, Mécanisme proactif, Chemins alternatifs, Equilibrage de charge.

Ce mémoire ne contient pas de résumé.

Th. doct.-ing.--Inform.--Rennes 1, 1984. N°: 173.

Nous proposons dans notre thèse une nouvelle méthodologie pour le développement des protocoles de communication et des applications réparties en explorant une approche de synthèse automatisée. Après avoir effectué un état de l'art sur les techniques de synthèse de protocoles, nous présentons, dans la première partie de la thèse, une nouvelle méthode de synthèse automatique de spécifications de protocoles à partir de spécifications de services dans un modèle de réseaux de Petri interprétés. Notre approche de synthèse est basée sur un nouveau concept de raffinement de réseaux de Petri qui assure la correction des protocoles construits de façon incrémentale. L'intérêt principal de cette méthode par rapport aux techniques classiques basées sur l'analyse est qu'elle évite la phase supplémentaire de validation du protocole qui passe souvent par une analyse exhaustive dont le problème fondamental est l'explosion combinatoire. De plus, le coût de construction des protocoles est considérablement diminué. Partant d'une description de service, notre technique de synthèse permet de dériver automatiquement au niveau protocole l'ensemble des fonctionnalités suivantes: (1) traitements répartis, (2) flot de contrôle, (3) flot de données, (4) contrôle de la cohérence des données, (5) et choix distribué. Elle constitue, de ce fait, un "bon" compromis entre le pouvoir de synthèse et le pouvoir d'expression des services relativement aux techniques existantes. Dans la deuxième partie de la thèse nous présentons une application réelle de notre méthode de synthèse à la conception du protocole de transport ISO de base (ISO 8073), le point de départ de la conception étant la spécification du service de transport ISO 8072. Dans la troisième partie de la thèse, nous présentons un ensemble d'outils logiciels pour la synthèse automatique de protocoles que nous appelons STEPS (Software Toolset for automatEd Protocol Synthesis). Nous avons développé cet ensemble d'outils afin de démontrer l'utilité et la faisabilité de l'approche de synthèse que nous proposons. La sémantique de notre modèle de spécification étant assez proche de celle du langage Estelle, nous proposons une extension de notre démarche pour la synthèse de spécifications de protocoles dans le langage Estelle. L'intérêt est que ces spécifications peuvent être directement exploitées par des outils existants afin de générer automatiquement du code exécutable ou d'effectuer des simulations et des évaluations de performances.

Nous présentons ici l'architecture d'un noyau de système d'exploitation pour machines parallèles. Nous discutons les paradigmes de base pour le support d'applications parallèles au niveau d'un noyau de système. Les aspects lies aux modèles de processus et de communication sont développés. Notre démarche s'appuie d'une part sur l'étude des modèles de programmation parallèles sous-jacents aux langages, d'autre part sur les architectures de machines parallèles modernes. Cette approche sur deux fronts convergents nous permet de prendre en compte a la fois les progrès dans l'expression et l'utilisation du parallélisme, et les tendances et les possibilités technologiques de construction de machines parallèles. Le résultat principal de cette étude est la conception d'une architecture de système d'exploitation parallèle original, Parx, et la réalisation d'un noyau de communication pour ce système. Les systèmes d'exploitation ne peuvent plus prétendre offrir une gamme de services dont puissent se satisfaire toutes les applications. Ils doivent supporter un nombre croissant d'applications de types différents, et décomposent leurs fonctionnalités en un noyau qualifie de micro, léger etc., et un ensemble de serveurs de haut niveau, s'occupant de gérer des fichiers, de la mémoire etc. C'est l'approche que nous adoptons ici

Les forts besoins en matière d'économie de carburant, de réduction des coûts de maintenance et de diminution des accidents routiers, ont conduit à la conception et à la commercialisation d'une gamme de systèmes embarqués sans fil, installés dans les véhicules roulants terrestres. Or, il faudra surmonter plusieurs défis techniques pour que les divers bénéfices de ses systèmes se réalisent. Ce mémoire de thèse s'est déroulé au sein de l'entreprise Continental Automotive Systems et les laboratoires LAAS et LAPLACE de Centre National de la Recherche Scientifique. Les travaux ont porté sur le canal de propagation radiofréquence dans l'environnement du véhicule pour le système de surveillance de pression des pneumatiques (TPMS) et le système d'accès sans fil (PASE). Ils se sont répartis entre les expérimentations et des études théoriques visant à présenter des modèles efficaces de l'environnement de propagation, d'évaluer la qualité de communication et de proposer des solutions adaptées aux systèmes embarqués sans fil étudiés. Les résultats de simulation et de mesure montrent que nous pouvons bien cerner les mécanismes de propagation mis en jeu dans l'environnement véhicule, et d'adapter en conséquence les solutions protocolaires et antennaires. / The high potential of accident prevention by using an intelligent tire system can be clearly seen through the different accident analysis. It has been shown that adverse road conditions, tire defects or their combination play an important role in road accidents. Moreover the decrease in the number of fatalities, provided that the entire car fleet is equipped with intelligent tire systems, could be significantly improved by preventing at least 10 % of accidents. This would mean that over 4 000 life’s could be saved every year in European countries. The first part of this thesis presents is the TPM (Tire Pressure Monitoring) System, which corresponds to a wireless radiofrequency transmission between a transmitter module (TX) in each tire of the car and a fixed central receiver (RX). The transmitter, next called "Wheel Unit", is composed with different electronic sensors (temperature, pressure, acceleration...) for the detection of the tire inflation status. The data are collected by the receiver where the different wheel unit frames from each tire is decoded by the control unit. Then a graphical display informs the driver with the required pressure and temperature variations. The second investigated system is the wireless car access, which operate the bilateral link LF /RF, by sending the different commands at 315 MHz or 434 MHz. The signals are related to an electronic code featuring the key to control the vehicle (lock/unlock of doors and the trunk release, start of the engine,…). The automotive PAssive Start and Entry system (PASE) module generates a low frequency wake-up message (at 125 kHz) from the car towards the badge, and a RF challenge signal communicates back from the badge to the car at triggering event. The free radio license frequency of 434MHz is chosen for this study. The RF radio-link budget is a keystone of the overall system reliability: the carrier propagation between the wheel unit and the receiver must be effective whatever the ground composition, whatever the angular position or speed of the wheel unit, for each of the four wheel units. Moreover, the system must be insensitive to RF interferences. The transmission between the wheel units and the receiver is tricky because of the many parameters involved. These environment and operating considerations increase the radio-link budget complexity, and contribute to degrade the global transmission quality of the TPM system. The major parameters that impact the TPMS efficiency: System parameters: the system design affects the transmission performances. The frame structure, the modulation schemes and code lines contribute directly or indirectly to increase the BEP (Bit Error Probability), thus the choice of an efficient system strategy is indispensable for the TPMS. Radiofrequency channel: The car body affects considerably the wave propagation, because the data link is not a line-of-sight, and the channel varies rapidly according to the wheel unit positions and the wave trajectories. So, due to the complex and variable environment, the main characteristics of emitted waves also change in phase and power and it produces both destructive and constructive behaviors. Receiver: generally it can be posed near the metallic structure of the car, so the antenna pattern can be corrupted. RF Source effects. To ensure the good reception of the data transmitted from the sensors, a good knowledge of our wireless radio-link channel is mandatory. Thus, the transmitter part of the system must be properly described: the RF source characterization for TPMS –Tire Pressure Monitoring System- is discussed in this thesis. We proposed in the first part an original approach to characterize the source, from the transmitter antenna to the whole wheel system: thus the influence of each element (lumped antenna + rim + tire) is quantified once embedded in the antenna. Several experimental studies are performed in far and near field conditions for a complete characterization.

Dans cette thèse nous présentons un environnement décentralisé pour la mise en oeuvre des calcul intensif sur grille. Nous nous intéressons à des applications dans les domaines de la simulation numérique qui font appel à des modèles de type parallélisme de tâches et qui sont résolues par des méthodes itératives parallèles ou distribuées; nous nous intéressons aussi aux problèmes de planification. Mes contributions se situent au niveau de la conception et la réalisation d'un environnement de programmation GRIDHPC. GRIDHPC permet l'utilisation de tous les ressources de calcul, c'est-à-dire de tous les coeurs des processeurs multi-coeurs ainsi que l'utilisation du protocole de communication RMNP pour exploiter simultanément différents réseaux hauts débits comme Infiniband, Myrinet et aussi Ethernet. Notons que RMNP peut se reconfigurer automatiquement et dynamiquement en fonction des exigences de l'application, comme les schémas de calcul, c.-à-d, les schémas itératifs synchrones ou asynchrones, des éléments de contexte comme la topologie du réseau et le type de réseau comme Ethernet, Infiniband et Myrinet en choisissant le meilleur mode de communication entre les noeuds de calcul et le meilleur réseau. Nous présentons et analysons des résultats expérimentaux obtenus sur des grappes de calcul de la grille Grid5000 pour le problème de l'obstacle et le problème de planification. / This thesis aims at designing an environment for the implementation of high performance computing applications on Grid platforms. We are interested in applications like loosely synchronous applications and pleasingly parallel applications. For loosely synchronous applications, we are interested in particular in applications in the domains of numerical simulation that can be solved via parallel or distributed iterative methods, i.e., synchronous, asynchronous and hybrid iterative method; while, for pleasingly parallel applications, we are interested in planning problems. Our thesis work aims at designing the decentralized environment GRIDHPC. GRIDHPC exploits all the computing resources (all the available cores of computing nodes) using OpenMP as well as several types of networks like Ethernet, Infiniband and Myrinet of the grid platform using the reconfigurable multi network protocol RMNP. Note that RMNP can configure itself automatically and dynamically in function of application requirements like schemes of computation, i.e., synchronous or asynchronous iterative schemes, elements of context like network topology and type of network like Ethernet, Infiniband and Myrinet by choosing the best communication mode between computing nodes and the best network. We present and analyze a set of computational results obtained on Grid5000 platform for the obstacle and planning problems.