L'intensification de la concurrence et les exigences des clients pour des services toujours plus innovants et fiables conduisent l'opérateur à accélérer le renouvellement de son portefeuille de services et à vouloir devancer ses concurrents dans leur mise sur le marché. Mais dans le nouveau contexte NGN/NGS où l'utilisateur est nomade, change de terminal, change d'environnement et désire une continuité de service en tout lieu et selon ses préférences, la fourniture de services depuis la stratégie jusqu'à l'exploitation devient de plus en plus complexe et longue à maîtriser. Ainsi, avoir une gestion dynamique qui permet d'améliorer le TTM et le ROI devient un challenge pour les opérateurs. Dans cette thèse, nous nous intéressons à la résolution de problèmes de gestion du cycle de vie des services depuis le Déploiement jusqu'au Delivery dans un environnement ubiquitaire et mobile. Pour ce faire, dans un premier temps, nous commençons par analyser les travaux existants en termes de gestion du cycle de vie des services, puis nous identifions plus précisément les besoins du nouveau contexte NGN/NGS du point de vue de l'utilisateur et de l'opérateur. Les verrous à lever concernent les différentes phases du cycle de vie des services. Comment les repenser afin d'avoir une continuité de service et un maintien de la QoS dans ce contexte de mobilité et d'ubiquité. Nos contributions sont au nombre de quatre et concerne le Déploiement, le Provisioning, le Delivery et l'Assurance des services. Deux champs d'application sont directement impactés par nos propositions et permettent de valoriser nos travaux. Le premier se déduit de la gestion de la mobilité de la session de l'utilisateur par la QoS. Le deuxième est les standards télécom et plus particulièrement les processus business.

L'informatique ubiquitaire envahit de plus en plus nos activités quotidiennes. Cela a pour effet que nous sommes de plus en plus demandeurs de services réagissant dynamiquement au contexte dans lequel nous évoluons. Ces services doivent alors s'adapter à l'environnement dans lequel ils sont utilisés, si possible de façon automatique. Ces dernières années, d'importantes avancées dans le développement de systèmes auto-adaptables ont été faites et ont pu être intégrées dans les logiciels. Néanmoins, il est nécessaire d'étudier des modèles formels et les outils associés pour définir au mieux l'auto-adaptation en vue de garantir la fiabilité, l'extensibilité et la réutilisabilité de ces systèmes, ceci dans un objectif de proposer des artefacts communs et bien définis pour les processus de conception de des applications auto-adaptables. La plupart des approches existantes se concentrent sur l'un des artefacts de ces systèmes auto-adaptables, habituellement sous forme d'un mécanisme ad-hoc. De plus, la communauté manque de standards de comparaison permettant l'évaluation de ces mécanismes d'adaptation et leur fiabilité. Dans cette thèse, pour faire face à ces problématiques, nous proposons un modèle formel permettant de préserver la qualité de service (QoS pour Quality of Service en anglais) à l'aide de contrats dans des applications reconfigurables à base de composants à l'exécution. Notre contribution comprend deux parties. Tout d'abord, nous proposons une solution complète allant de la définition d'un modèle formel de reconfiguration d'un système auto-adaptable fiable jusqu'à l'expérimentation, en démontrant l'applicabilité de l'approche dans une plate-forme à composants reconfigurables. Finalement, nous identifions et définissons des propriétés propres aux logiciels auto-adaptables permettant de les évaluer et de les comparer. Dans notre première contribution, nous identifions quatre éléments principaux : un modèle formel, une architecture de l'approche, une implémentation, et une évaluation sur deux expériences. Notre modèle formel définit un modèle de boucle de contrôle autonome permettant des reconfigurations autonomes. Le modèle propose des propriétés de fiabilité et se base sur la théorie de transformation des graphes typés attribués. Nous utilisons ce type de graphes et de transformations pour définir la structure des applications à base de composants, les contrats de QoS, et les règles de reconfiguration. Ces éléments sont définis par des structures typées qui garantissent que les instances correspondantes sont conformes au modèle. De plus, nous spécifions un ensemble d'opérations pour la reconfiguration dynamique en utilisant ces définitions. Notre approche bénéficie des théorèmes utilisés dans la transformation de graphes, pour garantir que le processus de reconfiguration soit résiliable, atomique, et vérifiable avec les règles structurelles définies dans les applications à base de composants. Pour faire face à l'imprévisibilité inhérente au changement de contexte, nous définissons une machine à états finis que gère à la fois les contrats qui sont respectés ainsi que ceux qui ne le sont pas. Nous développons une architecture pour mettre en œuvre notre modèle formel par l'intermédiaire d'une représentation, au moment de l'exécution, de l'application et des contrats de QoS associés sous forme de graphes. De plus, cette représentation permet la mise en place d'une liaison causale entre les graphes et l'application dont la cohérence est maintenue et garantie à l'aide de fonctions. Nous mettons en œuvre cette architecture sous la forme de composants SCA (Service Component Architecture pour son acronyme en anglais) à l'aide du cadre logiciel F RA SCATI, une plate-forme intergicielle multi-échelle définie dans l'équipe ADAM. Finalement, nous présentons une évaluation de notre expérience par un test de performance (benchmark) sur deux cas d'étude. Les résultats obtenus nous permettent de conclure l'applicabilité de l'approche proposée. Avec notre deuxième contribution, notre objectif est de faire face au manque actuel de méthodes de vérification des instances du modèle de boucle de contrôle de type MAPE-K (Monitor, Analysis, Planning, Execution et Knowledge par son acronyme en anglais). Ce modèle a été proposé sans qu'aucune propriété standardisée ne soit définie et qui pourrait permettre la comparaison des réalisations de cette boucle de contrôle. Nous avons identifié, à partir d'une étude bibliographique conséquente, un ensemble de propriétés inhérentes aux systèmes auto-adaptables. Nous avons proposé un ensemble de propriétés associées à cette étude. Parmi les propriétés identifiées les plus importantes, nous pouvons citer l'adaptation atomique, le temps de configuration (settling-time), la terminaison, la cohérence structurelle, la robustesse, le dépassement de ressources et la stabilité. Pour valider notre approche, nous avons analysé et vérifié les hypothèses pour les cinq premières propriétés. Avec notre première contribution, nous proposons des avancées dans le domaine de l'ingénierie logicielle pour les applications auto-adaptables. Avec notre deuxième contribution, nous apportons des éléments tangibles pour la standardisation des propriétés pour l'évaluation des systèmes auto-adaptables.

Depuis quelques années, il y a un réel changement dans les usages des réseaux en termes d'applications véhiculées ainsi que dans leur nombre. On voit apparaître de plus en plus d'applications contraintes en termes de délai, comme par exemple la téléphonie sur IP, ainsi que d'applications gourmandes en ressources comme par exemple le Srteaming Video. La croissance en volume de ces applications copmmence à poser des problèmes de congestion dasn les réseaux filiares et sans fil. Les opérateurs réseaux doivent être capables d'absorber ces changements de trafic, de faire face à cette demande de plus en plus intensive en bande passante et de fournir une bonne qualité (QoS) aux applications. Cela nécessite des mécanismes intellignets en termes d'ordonnancement et de gestion des files d'attente, de contrôle d'admission, de contrôle de débit et/ou de routage. L'objectif initial de cette thèse étati d'aboutir à la conception d'une nouvelle architecture de traitement et de gestion du trafic et de la qualité de service pour le contrôle d'admission. Plus précisément nous présentons une nouvelle solution pour le contrôle d'admission qui repose sur l'élaboration en continu d'un plan de connaissance et sur la modélisatio automatique du comportement d'un lien réseau par une file d'attente monoserveur. Norte solution doit permettre d'offrir une garantie probabiliste d'un paramètre de performance QoS qui peut être le délai d'attente moyen des paquets dans le buffer du lien ou le taux de perte. Nous avons évalué les performances de notre nouveau contro^le d'admission par simulation en considérant diverses conditions possibles de trafic. Lers résultats obtenus indiquent que la solution proposée permet d'atteindre un contrôle d'admission ni trop conservateur, ni trop permissif. En outre, notre solution offre l'avantage de se baser uniquement sur une connaisssance acquise au cours du temps et permet ainsi de s'affranchir d'un paramétrage compliqué des paramètres comme c'est le cas pour les solutions classiques de contrôle d'admission

With recent technological advances in wireless communication networks, the need for an efficient architecture for IP mobility is becoming more apparent. Enabling IP mobility architecture is a significant issue for making use of various portable devices appearing on the Internet. Mobile IP, the current standard for IP based mobility management, is capable of providing wireless Internet access to mobile users. The most important feature of Mobile IP is its ability to support the changing point of attachment of the mobile user by an algorithm known as handover. A handover algorithm is needed to maintain connectivity to the Internet whenever the mobile users move from one subnet to another, while simultaneously providing minimum disruption to ongoing sessions. This thesis gives an overview of Mobile IP, its open issues, some of the subsequent enhancements and extensions related to the handover management problem of the mobile user. Description and evaluation of various handover algorithms for Mobile IP which have been proposed to reduce packet loss and delay during handover constitute the core of the thesis. In this thesis, a comparative performance evaluation of the proposed protocols and the combination of them is also presented through simulations.

Κύριος στόχος της διπλωματικής αυτής εργασίας είναι η διερεύνηση τεχνικών βελτίωσης της προσφερόμενης ποιότητας υπηρεσιών (QoS) σε ένα περιβάλλον συνλειτουργίας πολλαπλών HAPs. Στο περιβάλλον αυτό έχουμε διαφορετικούς τύπους χρηστών που μοιράζονται την περιοχή κάλυψης και το εύρος ζώνης. Παρουσιάζεται το θεωρητικό υπόβαθρο της μελέτης αυτής που περιλαμβάνει τη θεωρία τηλεπικοινωνιακής κίνησης. Αναπτύσσουμε ένα αναλυτικό μοντέλο ώστε να περιγράψουμε το περιβάλλον συνλειτουργίας στο οποίο έχουμε δύο κατηγορίες χρηστών. Η μία κατηγορία αποτελείται από χρήστες που έχουν πλήρη πρόσβαση στα HAPs, ενώ η άλλη κατηγορία αποτελείται από χρήστες με περιορισμένη πρόσβαση στα HAPs. Για να επιτύχουμε αυτή τη βελτίωση του QoS εφαρμόζουμε διάφορους μηχανισμούς περιορισμού. Σκοπός μας είναι να περιοριστεί η πρόσβαση στους πόρους του καναλιού για τους χρήστες με πλήρη πρόσβαση στα HAPs, ώστε να υπάρχει μεγαλύτερη πιθανότητα πρόσβασης για τους χρήστες με περιορισμένη πρόσβαση στα HAPs. Παρουσιάζονται και αναλύονται διάφοροι περιορισμοί με στόχο την εύρεση του καταλληλότερου για την επίτευξη μιας ισορροπημένης και χαμηλής πιθανότητας απόρριψης κλήσης. Αναλύεται, επίσης, και επεξηγείται η παρουσία φαινομένων παρεμβολής και πολυόδευσης στο σύστημά μας καθώς και η εξοικονόμηση συχνοτήτων. / The main objective of this thesis is to investigate techniques for improvement the Quality of Service (QoS) in an environment of multiple HAPs. In this environment there are different user types which share coverage area and radio spectrum. It is presented the theoretical background of this study that includes theory telecommunication traffic. We develop an analytical model to describe system behavior of a coexistence scenario containing two user groups, which have full and limited HAP availability. In order to achieve this improvement of QoS, operate different restrictions. Our aim is to limit access to channel resources to users with full access to HAPs, so that there is a greater probability of access for users with limited access to HAPs. Different types of restriction function are analyzed trying to find the most suitable for achieving a balanced low probability performance to both user groups simultaneously. It is also explained the presence of interference, small-scale fading and saving frequencies.

Submitted by Mayara Nascimento (mayara.nascimento@ufba.br) on 2017-05-25T10:43:35Z No. of bitstreams: 1 openwimesh-mob-thesis.pdf: 2880119 bytes, checksum: 22b2ecda798a5886836af27bd7152027 (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2017-05-25T12:17:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 openwimesh-mob-thesis.pdf: 2880119 bytes, checksum: 22b2ecda798a5886836af27bd7152027 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-25T12:17:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 openwimesh-mob-thesis.pdf: 2880119 bytes, checksum: 22b2ecda798a5886836af27bd7152027 (MD5) / As Redes em Malha Sem Fio (WMN, do inglês Wireless Mesh Networks) têm sido apontadas como solução vantajosa para provimento de infraestrutura sem fio, principalmente, quando comparadas com outras arquiteturas baseadas no padrão IEEE 802.11. Adicionalmente, o uso de dispositivos móveis tem crescido de tal maneira que redes Wi-Fi ubíquas e suporte a mobilidade transparente são requisitos cruciais para os provedores de rede. De modo a proporcionar uma boa experiência de mobilidade aos usuários, a rede sem fio deve prover handoff transparente aos clientes móveis, preservando as métricas de QoS e QoE em níveis aceitáveis para acomodar aplicações de tempo real e de multimídia interativa, cuja utilização torna-se cada vez mais popular. Não obstante, as estratégias de gerenciamento de mobilidade tradicionais, baseadas no padrão 802.11, incorrem em latência e degradação da QoS na rede, impactando negativamente o desempenho das aplicações. Desse modo, este trabalho propõe uma nova estratégia de handoff definido por software e baseado em monitoramento passivo da qualidade dos enlaces. Nessa estratégia, o processo de handoff é inteiramente controlado pela rede, o que permite mobilidade transparente aos usuários e não requer qualquer mudança nos dispositivos do cliente. Assim, as principais contribuições deste trabalho são: i) propor uma métrica de qualidade de enlaces Wi-Fi, a fim de identificar oportunidades de handoff , baseado em monitoramento passivo; ii) propor um algoritmo de gerenciamento de handoff composto pelas estratégias de decisão e execução do handoff , além da seleção de AP para o cliente móvel, os quais, em conjunto, melhoram a experiência de mobilidade e otimizam o uso dos recursos de rede; e iii) desenvolver um protótipo como prova de conceito dessas estratégias, através do framework OpenWiMesh. Foi realizada uma análise detalhada sobre o desempenho da proposta, comparando-a com uma estratégia baseada no protocolo B.A.T.M.A.N. e handoff controlado pelo cliente. Os resultados mostram que a proposta de gerenciamento de handoff melhorou em até 70% as métricas de QoE durante a mobilidade de clientes, ao passo que manteve métricas chave de QoS abaixo de limites de restrição para aplicações de tempo real.

Les serveurs informatiques permettent de mettre en œuvre un large éventail de services en ligne et d'applications telles que les services Web, les services de messagerie ou les services de base de données. Cependant, leur configuration ad hoc soulève des problématiques cruciales liées à la performance, la disponibilité et le coût économique des applications. Dans cette thèse, nous étudions l'impact de la configuration des serveurs sur le compromis central entre performance et disponibilité du service. Dans une première partie, nous modélisons le comportement de serveurs uniques à l'aide d'approximations fluides et développons des lois de commandes novatrices pour le contrôle d'admission sur les systèmes de serveurs centralisés. Nous proposons plusieurs lois de commande pour différentes combinaisons d'objectifs de qualité de service et de niveau de service. Parmi elles, AM-C garantit un objectif de performance du service en maximisant sa disponibilité; PM-C garantit un objectif de disponibilité du service en maximisant sa performance. Nous évaluons expérimentalement le modèle ainsi que les stratégies de contrôle sur TPC-C, un benchmark industriel reconnu qui reproduit un service d'e-commerce, implémenté sur le serveur de base de données PostgreSQL. Nos expériences montrent que les techniques proposées améliorent jusqu'à 30% les performances du service tout en garantissant les contraintes de disponibilité. Dans une deuxième partie, nous étendons ce travail aux systèmes de serveurs distribués, qui sont largement utilisés par les applications Internet évoluant sur des systèmes multi-niveaux hébergés par des clusters de serveurs. Nous présentons un modèle de serveur distribué comme un modèle continu non linéaire en faisant une analogie avec les systèmes transferts de fluide. Nous formalisons alors un problème d'optimisation pour le contrôle de ces systèmes. Nous fournissons un contrôle d'admission qui permet d'obtenir la disponibilité de service la plus élevée tout en garantissant un objectif de performance. Une évaluation numérique du modèle proposé et du contrôle distribué associé est présentée et montre que la configuration optimale de ces systèmes n'est pas intuitive. / Server technology provides a means to support a wide range of on-line services and applications, such as web services, e-mail services, database services. However, their ad hoc configuration poses significant challenges to the performance, availability and economical costs of applications. In this thesis, we examine the impact of server configuration on the central trade-off between service performance and service availability. First, we model the behavior of single servers using fluid approximations. Second, we develop novel ad- mission control laws of central server systems. We provide several control laws for different combinations of quality-of-service and service level objectives. Among them, AM-C , the availability-maximizing admission control law, achieves the highest service availability while meeting given performance objective; PM-C is a performance-maximizing ad- mission control law that meets a desired availability target with the highest performance. We evaluate our fluid model and control techniques on the TPC-C industry-standard benchmark that implements a warehouse running on the PostgreSQL database server. Our experiments show that the proposed techniques successfully improve performance by up to 30 % while guaranteeing availability constraints. Furthermore, we extend this work to distributed server systems, that are widely used by Internet applications in the farm of server clusters and multi-tier systems. We present a distributed server model as a non-linear continuous-time model using analogies with fluid transfer. We then state an optimization problem for the control of distributed server systems. We provide an admission control that allows to get the highest service availability while a target performance level is guaranteed. Numerical evaluations of the proposed distributed model and control are presented, and show that the optimal configuration of such systems is not intuitive.

The IEEE 802.16 standard also known as WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) is a promising technology responsible for providing wireless broadband access to end users, fixed, mobile and with high-rate data transmission. The main feature provided by this standard to end users is the provision of quality of service (QoS - Quality of Service) through scheduling mechanisms, connection admission control (CAC - Connection Admission Control) and policing in both the base station (BS - Base station) and the subscriber station (SS - Subscriber Station). As these mechanisms are not defined by IEEE 802.16 and directly affect the performance of WiMAX networks, a considerable number of studies focusing on these topics has been proposed in the areas of scheduling and CAC. In this context it is proposed and evaluated in this work a mechanism for traffic policing based on the token bucket technique for controlling data flow generated by the stations in the network. The traffic policing mechanism is applied to all classes of IEEE 802.16d standard. A temporary storage queue was added to the proposed mechanism in order to offer to the packages of nrtPS and BE classes, which were not admitted to the network transmission at the first opportunity, a new chance of being admitted. Results based on modeling and simulation showed that the proposed policing mechanism has satisfactory performance. / O padrão IEEE 802.16, também conhecido como WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access), é uma tecnologia promissora responsável por oferecer acesso banda larga sem fio para usuários finais, fixos, móveis e com alta taxa de transmissão de dados. A principal característica fornecida por este padrão aos usuários finais é o provimento de qualidade de serviço (QoS - Quality of Service) através de mecanismos de escalonamento, controle de admissão de conexões (CAC - Control Admission Connection) e policiamento tanto na estação base (BS - Base Station) quanto na estação do assinante (SS - Subscriber Station). Como esses mecanismos não são definidos pelo padrão IEEE 802.16 e afetam diretamente o desempenho das redes WiMAX, um número considerável de pesquisas focalizando estes tópicos tem sido propostas. Neste contexto é proposto e avaliado nesta dissertação um mecanismo de policiamento de tráfego para o tráfego uplink baseado na técnica token bucket para controlar o fluxo de dados gerado pelas estações presentes na rede. O mecanismo de policiamento de tráfego é aplicado a todas as classes do padrão IEEE 802.16d. Uma fila de espera foi adicionada ao mecanismo proposto com o objetivo de oferecer aos pacotes das classes nrtPS e BE, que não foram admitidos na rede na primeira oportunidade de transmissão, uma nova possibilidade de serem admitidos. Os resultados obtidos, baseados em modelagem e simulação, permitiram concluir que o mecanismo de policiamento proposto apresenta desempenho satisfatório. / Mestre em Ciências

Submitted by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2015-10-22T17:54:48Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Rosana de Paula Lucas - 2014.pdf: 2188388 bytes, checksum: 3657f86e73f4c67924c818227205f5d6 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2015-10-22T17:56:21Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Rosana de Paula Lucas - 2014.pdf: 2188388 bytes, checksum: 3657f86e73f4c67924c818227205f5d6 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-22T17:56:21Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Rosana de Paula Lucas - 2014.pdf: 2188388 bytes, checksum: 3657f86e73f4c67924c818227205f5d6 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2014-12-04 / In this thesis, we present an algorithm for adaptive estimation of the parameter (Hurst parameter) that measures the selfsimilar degree of the network traffic process. Using this parameter, called the Global Scale parameter, we developed an adaptive bandwidth allocation scheme. We evaluate the performance of this transmission rate allocation scheme with adaptive global parameter, comparing its performance to that of another algorithm that uses only one value for the Hurst parameter. Additionally, using the concepts of Network Calculus, specifically the Effective envelope, we obtain estimates for the quality of service (QoS) parameters. That is, we present a proposal for estimating average queue size (backlog) and delay for different network traffic traces. To this end, we derive an equation for the effective envelope of network traffic trace that can be seen as a generalization of the Multifractal Bounded Arrival Process (MFBAP). Comparisons between the real backlog and delay values are carried out to those estimated by using the proposed Effective Envelope for various violation probabilities and with those obtained by other Envelop Processes. / Nesta dissertação, apresentamos um algoritmo para estimação adaptativa do parâmetro que mede o grau de autossimilaridade do processo de tráfego. Utilizando esse parâmetro, denominado de Parâmetro de Escala Global, elaboramos um esquema de alocação adaptativo de banda. Avaliamos o desempenho deste esquema de alocação de banda com parâmetro de escala global adaptativo comparando seu desempenho com outro algoritmo que utiliza apenas um valor para o parâmetro de Hurst. Além disso, utilizando os conceitos de Cálculo de Rede (Network Calculus), mais especificamente de Envelope Efetivo, obtemos estimativas para parâmetros de qualidade de serviço. Ou seja, apresentamos uma proposta de método para estimação de tamanho médio da fila (backlog) e retardo (delay) para diferentes séries de tráfego de redes. Para tal, deduzimos uma equação para o Envelope Efetivo de séries de tráfego, que pode ser vista como uma generalização do Processo Envelope do modelo Processo de Chegada com Limitante (MFBAP-Multifractal Multifractal Bounded Arrival Process). São realizadas comparações entre os valores de backlog e delay reais (séries de tráfego reais) com os valores limitantes estimados utilizando o Envelope Efetivo proposto para vários valores de probabilidade de violação e com obtidos por outros Processos Envelopes.

Mobile data usage has been on the rise in relation to the streaming media such as video conferencing and online multimedia gaming. As a result, Long-Term Evolution (LTE) has earned a rapid rise in popularity during the past few years. The aim of this master’s thesis is to analyze the quality of service (QoS) performance and its effects when video is streamed over a GBR (Guaranteed bit rate) and non-GBR bearers over LTE. Using OPNET (Optimized Network Engineering Tool), the performance can be simulated having Downlink (DL) and Uplink (UL) scenarios for video conferencing including web traffic. Further we also measured the performance of packet End-to-End (E2E) delay, packet loss and packet delay variation (PDV). This thesis work is an empirical work, which can be followed up by further research propositions.