L'acquisition de connaissances sur l'espace fascine les humains depuis l'antiquité. Depuis quelques décennies, il y a augmentation significative des programmes spatiaux concernant Mars, des missions d'exploration lunaire et des projets d'exploration spatiale de plus en plus complexes, impliquant plusieurs nœuds de communication: satellites, robots (Rovers, Landers) ou "aerorobots" (ie capteurs atmosphériques). Dans ce cadre, des efforts ont été faits par les organismes de normalisation pour l'espace comme le Comité consultatif pour les systèmes de données spatiales (CCSDS) et le Delay Tolérant Networking groupe de travail au sein del' Internet Research Task Force (IRTF) pour élaborer une architecture de protocoles efficace pour des missions spatiales. Dans cette thèse, nous avons analysé quelques unes de ces propositions : (les piles de protocole CCSDS, et DTN) pour leurs performances sur la surface de Mars (une sous-section de Interplanetary Network) et obtenu les paramètres qui affectent les performances du système, comme la mémoire tampon, les limitations de puissance. Également exploré divers problèmes de réseau de routage, Transport & couches de l'application de la pile de protocole, qui doit être abordée. Pour qui s'étendent, dans cette thèse nous avons proposé un nouvel algorithme de routage prenant en compte les ressources disponibles, qui prend en considération les limitations des ressources du réseau pour le routage et transmet les décisions permettant une politique efficace de gestion des tampons. Comme il existe différentes piles de protocoles d'interopérabilité proposées par l'agence spatiale, dans nos travaux, nous avons développé un framework de QoS qui est joint à chaque application, et peut sélectionner la pile de protocoles sous-jacents adéquate, selon les exigences de qualité de service des applications, qui sont les mieux adaptés pour améliorer les performances globales de ce réseau. Comme l'analyse révèle que les performances du protocole de remise de fichiers CCSDS lequel est le plus couramment utilisé le protocole d'application dans la mission spatiale. Pour améliorer les performances du protocole, nous avons proposé un algorithme dynamique du timer qui fixe la valeur du time-out en fonction de l'état du réseau pour tous les timers du protocole, afin de réduire les retransmissions inutiles de données d'UFC, accroissant ainsi les performances de débit.

Nous proposons un modèle fluide spatial de réseau qui permet d'établir une expression analytique simple d'une caractéristique des réseaux sans fils, le facteur d' interférence downlink . L'approche que nous développons est utile dans un grand nombre de problèmes liés aux réseaux cellulaires, notamment dans le cadre du dimensionnement de réseaux. Elle simplifie considérabement la complexité de l'analyse nécessaire à l'établissement de résultats précis. L'hypothèse sur laquelle repose le modèle fluide de réseau radio que nous proposons dans cette thèse consiste à remplacer un réseau constitué d'un ensemble discret de stations de base par un ensemble continu de stations de base. Ce modèle permet d'établir une expression analytique simple du facteur d'interférences downlink. Cette expression tient compte de la position du mobile dans la cellule.

Dans cette thèse nous proposons de nouvelles techniques et de nouveaux algorithmes pour améliorer la qualité des applications de streaming vidéo sur Internet. Nous formulons des problèmes d'optimisation et obtenons des politiques de contrôle pour la transmission sur le réseau Internet actuel sans qualité de service. Cette thèse étudie des techniques qui adaptent la transmission à la fois aux conditions variables du réseau (adaptation au réseau) et aux caractéristiques des vidéos transmises (adaptation au contenu). Ces techniques sont associées au codage en couche de la vidéo et au stockage temporaire de la vidéo au client. Nous évaluons leurs performances à partir de simulations avec des traces réseau (connexions TCP) et à partir de vidéos encodées en MPEG-4 FGS. Nous considérons tout d'abord des vidéos stockées sur un serveur et transmises sur une connexion TCP-compatible sans perte. Nous comparons les mécanismes d'ajout/retranchement de couches et de changement de versions; nous montrons que la flexibilité du codage en couches ne peut pas compenser, en général, le surcoût en bande passante par rapport au codage vidéo conventionnel. Deuxièmement, nous nous concentrons sur une nouvelle technique de codage en couches, la scalabilité à granularité fine (dite FGS), qui a été conçue spécifiquement pour le streaming vidéo. Nous proposons un nouveau cadre d'étude pour le streaming de vidéos FGS et nous résolvons un problème d'optimisation pour un critère qui implique la qualité des images et les variations de qualité durant l'affichage. Notre problème d'optimisation suggère une heuristique en temps réel dont les performances sont évaluées sur des protocoles TCP-compatibles différents. Nous montrons que la transmission sur une connexion TCP-compatible très variable, telle que TCP, résulte en une qualité comparable à une transmission sur des connexions TCP-compatibles moins variables. Nous présentons l'implémentation de notre heuristique d'adaptation dans un système de streaming de vidéos MPEG-4. Troisièmement, nous considérons le cadre d'étude général du streaming optimisé suivant les caractéristiques débit-distorsion de la vidéo. Nous analysons des traces débit-distorsion de vidéos de longue durée encodées en MPEG-4 FGS, et nous observons que le contenu sémantique a un impact important sur les propriétés des vidéos encodées. A partir de nos traces, nous examinons le streaming optimal à différents niveaux d'agrégation (images, groupes d'images, scènes); nous préconisons l'adaptation optimale scène par scène, qui donne une bonne qualité pour une faible complexité de calcul. Finalement, nous proposons un cadre d'optimisation unifié pour la transmission de vidéos encodées en couches sur des canaux à pertes. Le cadre d'étude proposé combine l'ordonnancement, la protection contre les erreurs par les FEC et la dissimulation d'erreur au décodeur. Nous utilisons des résultats sur les Processus de Décision de Markov (MDPs) à horizon infini et gain moyen, pour trouver des politiques de transmission optimales avec une faible complexité et pour un large éventail de mesures de qualité. Nous montrons qu'il est crucial de considérer la dissimulation d'erreur au décodeur dans la procédure d'optimisation de l'ordonnancement et de la protection contre les erreurs afin d'obtenir une transmission optimale.

Ce mémoire présente les travaux effectués au sein de l'équipe ETSN de Supélec, campus de Rennes, sur la réduction des effets des non linéarités dans une modulation OFDM, à l'aide de réseaux de neurones.<br />Tout d'abord, le mémoire commence par une introduction aux communications numériques et en particulier à la modulation OFDM. Aujourd'hui, plusieurs standards reposent sur cette technique de transmission, en particulier en raison de la simplicité de l'égalisation du canal, et donc la possibilité de transmettre avec plus d'efficacité des données sur des canaux multitrajets. Cependant le signal OFDM temporel est particulièrement sensible aux non-linéarités présentes dans l'amplificateur d'émission et diverses techniques sont étudiées pour diminuer ces effets.<br />Ensuite, les réseaux de neurones sont présentés, ainsi que leur utilisation dans le domaine de l'approximation de fonctions. Après avoir décrit les deux modèles de réseaux de neurones les plus courants, les réseaux d'ordre supérieur, tels que le RPN, sont introduits. Les techniques d'apprentissage de ces différentes architectures de réseaux de neurones sont également décrites.<br />Dans les différents correcteurs étudiés dans cette thèse, le réseau de neurones est placé dans le récepteur, après l'égalisation de canal. Son objectif est de corriger le signal reçu afin de compenser les effets des non-linéarités. Dans un premier temps le réseau de neurones est placé dans le domaine fréquentiel. Dans un système OFDM à 4 porteuses avec une modulation MAQ16, un amplificateur de type SSPA, un recul de 0 dB et pour un taux d'erreur binaire de 10-2, le correcteur avec un réseau RPN apporte un gain de 1,5 dB de rapport signal sur bruit. Cependant des difficultés apparaissent durant la phase d'apprentissage du réseau de neurones avec un nombre de porteuses supérieur.<br />Pour palier ce défaut, les réseaux de neurones décrits précédemment sont simplifiés en étant placés dans le domaine temporel. Ce système est plus proche des solutions déjà proposées pour la compensation des non-linéarités dans une modulation monoporteuse, avec toutefois des différences au niveau de l'égalisation du canal et de la nature de la fonction que doit accomplir le réseau de neurones. Un correcteur basé sur un réseau RPN a montré de très bonnes performances, même en augmentant le nombre de porteuses. Un gain de 8 dB a été mesuré pour un taux d'erreur binaire de 10-2 dans un système OFDM à 48 porteuses, une modulation MAQ16 et un amplificateur de type SSPA avec un recul de 0 dB. Le système présenté permet donc dans ces conditions de diviser la puissance de l'amplificateur, et donc sa consommation d'énergie, par un facteur supérieur à 4 tout en conservant la même qualité de transmission.<br />Le correcteur à RPN dans le domaine temporel est ensuite simulé sur un canal multitrajet, afin de vérifier que la compensation reste efficace dans le cas d'un canal sévère. Enfin les deux approches proposées (fréquentielle et temporelle) sont comparées, au niveau des performances obtenues et de la puissance de calcul nécessaire dans le récepteur. Une comparaison avec une autre approche proposée dans la littérature est également présentée. Le correcteur temporel basé sur un RPN est bien moins complexe que le système cité, au détriment d'une légère dégradation des performances.<br />Ce mémoire se conclut par quelques perspectives de recherche pouvant prolonger les travaux accomplis durant cette thèse.

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Les recherches qui se font pour modéliser l'évolution de trafic Internet sur une grande échelle de temps et pour développer des modèles de prédictions à court et à long terme constituent les domaines les plus intéressés par les chercheurs en technologies de l'information. En effet, pour compléter et affiner la caractérisation du trafic introduite par les premières études et recherches, il est fort utile de modéliser de façon nouvelle et efficace le trafic Internet. Jusqu'à présent, les ingénieurs et chercheurs en réseau utilisaient des modèles Mathématiques et Statistiques pour modéliser les processus de trafic. Pour ce, il faudrait proposer de nouveaux modèles de trafic réalistes. On peut notamment citer le trafic réseau le plus réaliste en intégrant les notions d'auto-similarité et de dépendance à long terme LRD. En utilisant des outils mathématiques, on a commencé par chercher le type du processus à partir des historiques de l'information et savoir le type de trafic pour des différentes échelles de temps, ceci exige une grande collection de mesures sur une longue durée de temps. Ce que nous a permit de montrer que le trafic dans un réseau Internet est exposé à des fortes périodicités et des variabilités aux multiples échelles de temps. Une autre contribution importante, décrite en détail dans ce mémoire, consiste à utiliser les résultats des simulations de trafic Internet plus réalistes afin d'appliquer des algorithmes de prédiction sur ces séries simulées. Quatre algorithmes ont été testés dans ce cadre intégrant des modèles mathématiques afin d'offrir des preuves et des validations du bon fonctionnement des solutions proposées, pour en sortir à la fin, le meilleur algorithme qui permet de donner un taux d'erreurs minimum ainsi qu'une grande simplicité dans son application.

Ce travail montre comment un formalisme logique, la logique de configuration, est intégré au sein d'un outil de gestion de configuration de réseaux, ValidMaker. Le principal objectif de ce travail est de démontrer que la logique de configuration est particulièrement bien adaptée à la vérification automatique de configuration de réseaux. À cette fin, nous développons un exemple réel de configuration de réseaux et nous trouvons des règles qui doivent être vérifiées pour qu'une telle configuration soit fonctionnelle. Ensuite, nous expliquons comment nous avons implanté la logique de configuration dans ValidMaker et nous illustrons le fonctionnement de notre algorithme de vérification.

Les réseaux de radios cognitives sont composés d'appareils cognitifs et agiles capables de changer leurs configurations à la volée en se basant sur l'environnement spectral. Cette capacité offre la possibilité de concevoir des stratégies d'accès au spectre dynamiques et flexibles dans le but d'utiliser d'une manière opportuniste une portion du spectre disponible. Toutefois, la flexibilité dans l'accès au spectre engendre une complexité accrue dans la conception des protocoles de communication. Notre travail s'intéresse au problème de routage dans les réseaux de radios cognitives à multi-sauts. Dans ce document, nous proposons un protocole de routage réactif qui permet la coexistence entre les utilisateurs premiers et secondaires, la diminution des interférences et l'augmentation du débit de transmission de bout en bout. Les simulations présentées démontrent l'efficacité de l'algorithme proposé en termes de débit moyen de bout en bout et de la gestion des chemins interrompus par l'arrivée d'un utilisateur premier. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : réseaux de radios cognitives, radio cognitive, routage réactif, multi-sauts, utilisateur premier, utilisateur secondaire.

La proportion des personnes âgées au sein de notre société ne cesse d'augmenter à un rythme régulier. Ce phénomène, qui est partiellement explicable par les effets combinés d'une baisse du taux de natalité avec ceux d'une augmentation de l'espérance de vie, commence déjà à avoir un effet notable sur le système de la santé, tant au Canada qu'ailleurs dans le monde, et à soulever plusieurs questions d'ordre éthique, social, médical et économique. Le maintien à domicile le plus longtemps possible, dans des conditions sécuritaires pour l'occupant, est de loin préférable à l'institutionnalisation en milieu spécialisé. Par contre, comme le vieillissement va de pair avec plusieurs types de maladies, comment arriver à favoriser le maintien à domicile de nos aînés en perte d'autonomie cognitive? Nous croyons que les habitats intelligents en télé santé peuvent répondre en partie à cette question. Afin d'être «intelligents», de tels habitats devront être en mesure de déduire correctement les tâches que l'occupant effectue et, éventuellement, d'apprendre ses habitudes de vie. L'utilisation d'une combinaison de capteurs non invasifs (choisis en tenant compte de plusieurs considérations éthiques dont le respect de la vie privée et de la dignité de l'individu) et d'un module de reconnaissance d'activités basé sur les réseaux bayésiens devraient permettre à l'habitat intelligent de déterminer quelle AVQ (Activité de la Vie Quotidienne) et/ou quelle AIVQ (Activité Instrumentale à la Vie Quotidienne) l'occupant effectue. Un système complet de reconnaissance d'activité devrait, une fois complètement opérationnel, être en mesure non seulement de détecter les situations anormales et d'agir en conséquence, mais aussi de faire ressortir les changements inattendus dans la routine habituelle de l'occupant (ses habitudes de vie) pouvant indiquer un déclin des facultés cognitives de ce dernier ou l'apparition d'une nouvelle pathologie comme la diarrhée ou l'insomnie. Notre travail se concentre sur la reconnaissance d'un certain nombre d'activités pouvant être effectuées dans la salle de bain. Pour ce faire, nous utilisons des réseaux bayésiens spécialisés qui déduisent, en fonction des interactions de l'occupant avec son environnement, quelle est l'activité la plus probablement en cours. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Habitat intelligent, reconnaissance d'activité, habitudes de vie, réseaux bayésiens, perte d'autonomie, vieillissement, apprentissage, AVQ, «Aging in Place»

Depuis une quarantaine d'années, de nombreux algorithmes et logiciels ont été développés pour inférer des arbres phylogénétiques. Cependant, certains phénomènes biologiques comme l'hybridation ou le transfert latéral de gènes ne peuvent pas être représentés sous la forme d'un arbre. On utilise ainsi de plus en plus des réseaux phylogénétiques. Les recherches sur ce sujet ont débuté il y a une dizaine d'années et les outils disponibles actuellement pour déterminer des réseaux phylogénétiques sont beaucoup moins performants que dans le cas des arbres. L'objectif principal de mes recherches consiste ainsi à développer une nouvelle méthode pour inférer des réseaux phylogénétiques en se limitant au cas de l'hybridation. J'ai ainsi développé un nouvel algorithme qui permet de retrouver tous les arbres phylogénétiques et de détecter tous les hybrides entre des branches voisines. Quand les parents des hybrides ne sont pas voisins, il trouve les bons hybrides avec des taux de détection proches de 100%, mais il trouve trop d'hybrides et n'identifie pas toujours les bons parents de ces hybrides. Ce nouvel algorithme est itératif et est basé sur le critère des moindres carrés qui permet de déterminer la configuration optimale à chaque itération. Il a été implémenté dans le langage C++ et plusieurs centaines de simulations ont été effectuées pour tester ses fonctionnalités. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : arbre phylogénétique, inférence phylogénétique, réseau réticulé, hybridation, critère des moindres carrés.