Le contrôle de la santé des structures (SHM pour Structural Health Monitoring), discipline inventée par les hommes du génie aéronautique, est un sujet de recherche de plus en plus intense dans le domaine du génie civil. A l'image du système nerveux pour le corps humain, un réseau de capteur de plus en plus dense est utilisé pour détecter et évaluer l'endommagement de ces structures. A ce titre les capteurs à fibres optiques(CFO), ont profité de l'essor des télécommunications pour offrir des solutions novatrices aux industriels. Parmi eux, les CFO répartis, dont une simple fibre constitue l'élément sensible, apportent une véritable rupture technologique, en éliminant de facto toute zone morte inter-capteur et en offrant une capacité de multiplexage inédite. L'objet de ce travail, réalisé dans le cadre d'un partenariat entre EDF R&D, le Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, et Télécom-Paristech, est l'étude des CFO répartis utilisant la diffusion Brillouin pour la mesure de température et de déformation, en vue de l'instrumentation de structures du génie civil. Les sujet s'étend de l'étude du phénomène physique dans la fibre optique jusqu'à celle de son introduction dans de grandes structures du génie civil (bâtiments, digues, ponts, etc.). Ces travaux théoriques et expérimentaux, concluent notamment sur la possibilité de séparer l'influence de la température de celle de la déformation dans ces capteurs grâce à une seule et même fibre. Enfin, des résultats obtenus lors d'expériences de terrain qui mettent en évidence les difficultés caractéristiques rencontrées avec ce type d'instrumentation.

Une définition des systèmes temps réel est que leur correction dépend de la correction fonctionnelle mais aussi du temps d'exécution des différentes opérations. Les propriétés temps réels sont alors exprimées comme des contraintes temporelles sur les opérations du système. Nous proposons dans cette thèse un autre point de vue où la correction est définie relativement à la validité temporelle des valeurs prises par les variables du système et aux flots de données qui parcourent le système. Pour définir ces conditions de validité, nous nous intéressons au rythme de mise à jour des variables mais aussi aux liens entre les valeurs des différentes variables du système. Une relation dite d'observation est utilisée pour modéliser les communications et les calculs du système qui définissent les liens entre les variables. Un ensemble de relations d'observation modélise l'architecture et les flots de données du système en décrivant les chemins de propagation des valeurs dans le système. Les propriétés temps réels sont alors exprimées comme des contraintes sur ces chemins de propagation permettant d'assurer la validité temporelle des valeurs prises par les variables. La validité temporelle d'une valeur est définie selon la validité temporelle des valeurs des autres variables dont elle dépend et selon le décalage temporel logique ou événementiel introduit par les communications ou les calculs le long des chemins de propagation. Afin de prouver la satisfiabilité d'une spécification définie par une telle architecture et de telles propriétés, nous construisons un système de transitions à état fini bisimilaire à la spécification. L'existence de ce système fini est justifiée par des bornes sur le décalage temporel entre les variables du système. Il est alors possible d'explorer les exécutions définies par ce système de transitions afin de prouver l'existence d'exécutions infinies satisfaisant la spécification. / Real time systems are usually defined as systems where the total correctness of an operation depends not only on its logical correctness, but also on the execution time. Under this definition, time constraints are defined according to system operations. Another definition of real time systems is centered on data where the correctness of a system depends on the timed correctness of its data and of the data flows across the system. i.e. we expect the values taken by the variable to be regularly renewed and to be consistent with the environment and the other variables. I propose a modeling framework based on this later definition. This approach allows users to focus on specifying time constraints attached to data and to postpone task and communication scheduling matters. The timed requirements are not expressed as constraints on the implantation mechanism, but on the relations binding the system’s variables. These relations between data are expressed in terms of a so called observation relation which abstracts the relation between the values that are taken by some variables, the set of sources and the image. This relation abstracts the communication as well as the computational operations and a set of observation relations models the system architecture and the data flows by defining the paths along which values of sources are propagated to build the values of an image. The real time properties are expressed as constraints on the propagation paths and state the temporal validity of the values. This temporal validity is defined by the time shift between the source and the image, and specifies the propagation of timely sound values along the path to build temporally correct values of the system outputs. At this level of abstraction, the designer gives a specification of the system based on timed properties about the timeline of data such as their freshness, stability, latency etc. In order to prove the feasibility of an observation-based model, a finite state transition system bi-similar with the specification is built. The existence of a finite bi-similar system is deduced from the bounded time shift between the variables. The existence of an infinite execution in this system proves the feasibility of the specification.

Cette thèse vise à développer des stratégies permettant d'augmenter la puissance du calcul séquentiel et des systèmes distribués, elle traite en particulier, la décomposition séquentielle des opérations ainsi que des systèmes d'édition collaboratifs décentralisés. Nous introduisons, une méthode d'indexage avec précision contrôlée. Celle-ci permet la génération d'identifiants uniques utilisés dans l'indexage des communications dans les systèmes distribués, plus particulièrement dans les systèmes d'édition collaboratifs décentralisés. Ces identifiants sont des nombres réels avec un motif de précision contrôlé. Un ensemble fini d'identifiants est conservé pour permettre le calcul de cardinalités locales et globales. Cette propriété joue un rôle prépondérant dans la gestion des communications indexées. De plus, d'autres propriétés incluant la préservation de l'ordre sont observées. La méthode d'indexage a été testée et vérifiée avec succès. Ceci a permis la conception d'un système d'édition collaboratif décentralisé. Aussi, nous explorons les stratégies existantes, relatives a la décomposition séquentielle d'opérations, que nous étendons à de nouvelles stratégies. Ces stratégies mènent à une optimisation (processeur, compilateur, mémoire, code). Ces styles de décomposition portent un intérêt majeur à la communauté scientifique. Des recherches et des implémentations de plus en plus rapides résultent de la conception d'unité arithmétique. / This thesis aims at developing strategies to enhance the power of sequential computation and distributed systems, particularly, it deals with sequential break down of operations and decentralized collaborative editing systems. In this thesis, we introduced precision control indexing method that generates unique identifiers which are used for indexed communication in distributed systems, particularly, in decentralized collaborative editing systems. These identifiers are still real numbers with a specific controlled pattern of precision. Set of identifiers is kept finite that makes it possible to compute local as well as global cardinality. This property plays important role in dealing with indexed communication. Besides this, some other properties including order preservation are observed. The indexing method is tested and verified by experimentation successfully and it leads to design decentralized collaborative editing system. Dealing with sequential break down of operations, we explore limitations of the existing strategies, extended the idea by introducing new strategies. These strategies lead towards optimization (processor, compiler, memory, code). This style of decomposition attracts research communities for further investigation and practical implementation that could lead towards designing an arithmetic unit.

Dans les jeux multijoueurs, où plusieurs joueurs participent à une même partie et communiquent entre eux à travers un réseau, les joueurs peuvent avoir des visions différentes du jeu en raison des délais de communication. Ceci engendre des incohérences encore plus importantes sur les réseaux mobiles tels que les réseaux 3G où les délais de communication peuvent atteindre plusieurs secondes. Des algorithmes doivent donc être mis en place pour maintenir la cohérence entre les joueurs. Ces algorithmes sont assez complexes et difficiles à programmer et mettre au point. Le but de cette thèse est de proposer une architecture logicielle qui découple la conception du jeu, de ses besoins de communication en proposant une infrastructure de communication qui pourra être interchangeable en fonction des technologies ; cette infrastructure prend la forme originale d'un composant de synchronisation. Ainsi, les conséquences des propriétés physiques du transport des informations pourront être plus ou moins masquées en intégrant dans cette infrastructure les algorithmes adéquats. / Multiplayer games users' have increased since the widespread use of the internet. Withthe arrival of rich portable devices and faster cellular wireless networks, multiplayer games on mobile phones and PDAs are becoming a reality. For multiplayer games to be playable, they should be highly interactive, fair and should have a consistent state for all the players. Because of the high wireless network latency and jitters, the issue of providing interactive games with consistent state across the network is non-trivial. In this thesis, we propose different approaches for achieving consistency in mobile multiplayer games in the face of high latency and large and variable jitters. Although absolute consistency is impossible to achieve because information takes time to travel from one place to another, we exploit the fact that strong consistency is not always required in the virtual world and can be relaxed in many cases. Our proposed approach uses the underlying network latency and the position of different objects in the virtual world to decide when to relax consistency and when to apply strong consistency mechanisms. We evaluate our approach by implementing these algorithms in J2ME based games played on mobile phones. The algorithms for consistency mechanism are very complex and are often intermixed with the game core logic's code, which makes it hard to program a game and to change its code in the future. We propose to separate the consistency mechanisms from the game logic and put them in a distributed component responsible for both consistency maintenance and communication over the network. We call this reusable component a Synchronization Medium.

CONKER est un noyau de communication construit à l'aide du modèle CSP.<br /> Une application décrite à l'aide de CONKER sera composée de connecteurs<br /> qui sont les obJjets charges de la communication-synchronisation et de<br /> processus qui se chargent du traitement.<br />Chaque connecteur du noyau réalise un protocole de communication particulier <br />entre les processus "applications". Ceux-ci n'utilisent que des primitives<br /> d'envoi et de réception de messages, de manière homogène et transparente à <br />la réalisation des connecteurs qui les relient.<br />Cette caractéristique de transparence, ainsi que la possibilité d'implémenter<br /> CONKER sur un ensemble de systèmes "hôtes hétérogènes", assurent une <br />transportabilité aisée des applications en environnement multi-processeurs,<br />ou sur un réseau hétérogène.<br />De part sa conception, CONKER permet de mettre â la disposition des processus<br />applications, des types de connecteurs, construits de façon incrémentale à la<br /> demande, et utilisant pour cela, les calculs de processus issus du modèle CSP.

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Nous présentons dans cette thèse une étude sur des<br />algorithmes distribués asynchrones et déterministes de<br />contröle. Un système distribué consiste en un réseau<br />de sites (processeurs, ordinateurs ou réseaux locaux). Dans cette<br />thèse, nous ne considérons que des réseaux de sites<br />communicants n'ayant ni mémoire partagée ni horloge globale.<br />De nombreux problèmes de l'algorithmique distribuée sont<br />réductibles à la construction d'un Arbre Couvrant qui est la<br />structure de contrôle qui nous intéresse.<br /><br />Nous étudions deux types d'algorithmes~: ceux utilisant<br />la notion de phase logique et les autres qui ne considèrent aucun<br />mécanisme de synchronisation. Ces derniers ont des comportements<br />imprévisibles améliorant la tolérance aux fautes. Nous<br />présentons un nouvel algorithme de ce type associé à une<br />élection qui n'est pas une recherche d'extremum contrairement<br />à l'usage. Cet algorithme est comparable au meilleur<br />algorithme connu qui utilise des jetons et des phases logiques<br />induisant un comportement plus "séquentiel".<br /><br />D'autres algorithmes, construisant des AC contraints, sont<br />considérés. En particulier l'AC de Diamètre Minimum qui<br />est, à notre connaissance, un problème qui n'a jamais<br />été étudié dans ce domaine. Le diamètre d'un<br />graphe est la somme des poids des arêtes du plus long des plus<br />courts chemins. Si nous considérons la complexité temporelle,<br />cette contrainte est d'un intérêt &vident. Nous proposons<br />différents algorithmes suivant que la tolérance aux fautes est<br />nécessaire ou non.<br /><br />Finalement, l'étude pratique des algorithmes distribués sur<br />des réseaux de grande taille nous a conduit à la construction<br />d'un simulateur. Il permet l'exécution d'un même code source<br />sur des machines séquentielles ou parallèles.

Avec l'arrivée du Web 2.0, l'édition collaborative devient massive. Ce changement d'échelle met à mal les approches existantes qui n'ont pas été conçues pour une telle charge. Afin de répartir la charge, et ainsi, obtenir un plus grand passage à l'échelle, de nombreux systèmes utilisent une architecture dite pair-à-pair. Dans ces systèmes, les données sont répliquées sur plusieurs pairs et il est alors nécessaire de définir des algorithmes de réplication optimiste adaptés aux caractéristiques des réseaux pair-à-pair: la dynamicité, la symétrie et bien sûr le nombre massif d'utilisateurs et de données. De plus, ces systèmes étant des éditeurs collaboratifs, ils doivent vérifier le modèle de cohérence dit <> (Causalité, Convergence et Intention). Dans ce manuscrit, nous proposons un modèle formel pour les systèmes d'édition collaborative qui nous permet de formaliser le modèle CCI. Dans ce modèle, nous proposons Logoot, un type de données répliqué commutatif (CRDT) pour les documents texte. Par la suite, nous définissons un mécanisme d'annulation générique pour les types de données CRDT. Nous appliquons notre mécanisme d'annulation sur Logoot pour obtenir un CRDT texte avec la fonctionnalité d'annulation appelée Logoot+. Nous proposons finalement une évaluation comparative des approches Logoot et Logoot+ à partir des modifications produites sur plus de 2000 pages de Wikipédia.

Après une présentation de l'ensemble du Centre de Calcul Réparti, nous définirons les différentes entités en présence, leurs fonctions principales et la façon dont elles dialoguent. Nous verrons donc comment à partir d'un service local on définit un service réseau et les accès dont un utilisateur dispose pour accéder à des services réseaux. Ensuite, nous examinerons l'ensemble des objectifs définis pour la réalisation d'un Centre de Calcul Réparti (CCR), les contraintes qui nous ont été imposées à cause justement de l'environnement réseau, et les problèmes d'intégration d'un nouvel ordinateur au sein du Centre de Calcul Réparti.

CE MEMOIRE EST CONSACRE A LA CONCEPTION D'UN SUPPORT DE COMMUNICATION SUR DE FONCTIONNEMENT, A TEMPS D'ACCES BORNE ET FAIBLE, POUR SYSTEMES DISTRIBUES DE SURVEILLANCE ET SECURITE. L'ANALYSE EFFECTUEE CONDUIT A UNE APPROCHE PAR DOUBLE DECOMPOSITION INTEGRANT LA VALIDATION PROGRESSIVE DES CHOIX: LA CONCEPTION EST MENEE PAR AFFINEMENTS SUCCESSIFS, CONJOINTEMENT SUR PLUSIEURS NIVEAUX D'ABSTRACTION AFIN DE PRENDRE EN COMPTE L'ENSEMBLE DES CONTRAINTES ET DE LEURS INTERACTIONS