Cette thèse a pour but d'évaluer la performance théorique des approches coopératives pour la fiabilisation des transmissions dans les réseaux autour du corps humain. Ces réseaux sont formés d'un nombre limité de capteurs communicants disposés sur et dans le corps. Les techniques de coopération dans les réseaux de cette taille sont extrêmement dépendantes de l'information disponible quand à la qualité des canaux de communication au moment de la transmission. Sous une hypothèse de connaissance de la valeur moyenne à moyen et long terme de l'affaiblissement de ces canaux, nous dérivons une approximation du taux d'erreur paquet de bout en bout pour des techniques de relayage. Nous présentons également, pour certains de ces modèles, une allocation de puissance asymptotiquement optimale, fournissant un gain sur une large plage des puissances d'émission. En supposant ensuite que les noeuds ont une connaissance parfaite de l'état du réseau, nous étudions la capacité de Shannon sur des canaux à relais, et des canaux comprenant deux émetteurs coopérant entre eux. Pour ces deux modèles, nous montrons que lorsque l'on cherche à optimiser la répartition de puissance totale disponible à l'émission, l'étude se réduit à celle d'un modèle de canal équivalent simplifiant grandement l'analyse de la capacité et fournissant des solutions analytiques aux problèmes d'allocation de ressources. Nous présentons enfin une plate-forme de mesures pour les réseaux autour du corps humain, permettant de relever de manière quasi-simultanée l'intégralité des affaiblissements des liens entre les nœuds du réseau. Cette plateforme nous permet de traiter de la stabilité de ces liens et de la validité de l'hypothèse de réciprocité. Nous évaluons également la corrélation spatiale de l'affaiblissement des liens et nous montrons en particulier que celle-ci varie fortement au cours du mouvement, mais de façon suffisamment lente pour être estimée au fil de l'eau. / This thesis aimed at studying the theoretical performance bounds of cooperative techniques in Body Area Networks (BAN). These networks are sensor networks, with a small number of nodes located on and inside the human body. Cooperative techniques are extremely dependent on the channel side information available at the time of transmission. Considering statistical information about the channel fading and the short-term mean of the signal, we derive an asymptotic approximation of the packet error rate under the so-called block fading channel model. Using this approximation, we can express in closed-form asymptotically optimal power allocation among transmitting nodesfor various models of relay channels. Under a complete channel knowledge hypothesis, we then study the Shannon capacity of small-scale cooperative networks, namely relay channels and cooperative multiple access channels. We show that for these networks, when you aim at optimizing the global power allocation of the whole network, the problem is equivalent to a simpler problem on an equivalent channel model. Using this equivalence, we are able to derive a number of closed-form resource allocation for relay channels and cooperative multiple access channels. In the last part of the manuscript, we present a measurement platform for BAN where the quality of every link in the network is gathered in a quasi-simultaneous manner. This platform allows us to discuss results and assess hypotheses on the stability and reciprocity of BAN links. We also evaluate the variation of the spatial correlation of the links during a walking scenario, and show that although the correlation matrix may vary a lot during the movement, it does so sufficiently slowly to be estimated on-line by an adequate protocole, paving the way to more precise resource allocation techniques and relay selection protocols.

Du fait de la nature ouverte et partagée du canal radio, les communications sans fil souffrent de vulnérabilités sérieuses en terme de sécurité. Dans ces travaux de thèse, je me suis intéressé particulièrement à deux classes d’attaques à savoir l’attaque par relais et l’attaque par déni de service (brouillage). La technologie de couche physique UWB-IR a connu un grand essor au cours de cette dernière décennie et elle est une candidate intéressante pour les réseaux sans fil à courte portée. Mon objectif principal était d’exploiter les caractéristiques de la couche physique UWB-IR afin de renforcer la sécurité des communications sans fil. L’attaque par relais peut mettre à défaut les protocoles cryptographiques d’authentification. Pour remédier à cette menace, les protocoles de distance bounding ont été proposés. Dans ce cadre, je propose deux nouveaux protocoles (STHCP : Secret Time-Hopping Code Protocol et SMCP : Secret Mapping Code Protocol) qui améliorent considérablement la sécurité des protocoles de distance bounding au moyen des paramètres de la radio UWB-IR. Le brouillage consiste en l’émission intentionnelle d’un signal sur le canal lors du déroulement d’une communication. Mes contributions concernant le problème de brouillage sont triples. D’abord, j’ai déterminé les paramètres d’un brouilleur gaussien pire cas contre un récepteur UWB-IR non-cohérent. En second lieu, je propose un nouveau modèle de brouillage par analogie avec les attaques contre le système de chiffrement. Troisièmement, je propose une modification rendant la radio UWB-IR plus robuste au brouillage. Enfin, dans une dernière partie de mes travaux, je me suis intéressé au problème d’intégrer la sécurité à un réseau UWB-IR en suivant l’approche d’embedding. Le principe de cette approche consiste à superposer et à transmettre les informations de sécurité simultanément avec les données et avec une contrainte de compatibilité. Ainsi, je propose deux nouvelles techniques d’embedding pour la couche physique UWB-IR afin d’intégrer un service d’authentification. / Due to the shared nature of wireless medium, wireless communications are more vulnerable to security threats. In my PhD work, I focused on two types of threats: relay attacks and jamming. UWB-IR physical layer technology has seen a great development during the last decade which makes it a promising candidate for short range wireless communications. My main goal was to exploit UWB-IR physical layer characteristics in order to reinforce security of wireless communications. By the simple way of signal relaying, the adversary can defeat wireless authentication protocols. The first countermeasure proposed to thwart these relay attacks was distance bounding protocol. The concept of distance bounding relies on the combination of two sides: an authentication cryptographic side and a distance checking side. In this context, I propose two new distance bounding protocols that significantly improve the security of existing distance bounding protocols by means of UWB-IR physical layer parameters. The first protocol called STHCP is based on using secret time-hopping codes. Whereas, the second called SMCP is based on secret mapping codes. Security analysis and comparison to the state of the art highlight various figures of merit of my proposition. Jamming consists in the emission of noise over the channel while communication is taking place and constitutes a major problem to the security of wireless communications. In a first contribution, I have determined worst case Gaussian noise parameters (central frequency and bandwidth) against UWB-IR communication employing PPM modulation and a non-coherent receiver. The metric considered for jammer optimization is the signal-to-jamming ratio at the output of the receiver. In a second contribution, I propose a new jamming model by analogy to attacks against ciphering algorithms. The new model leads to distinguish various jamming scenarios ranging from the best case to the worst case. Moreover, I propose a modification of the UWB-IR physical layer which allows to restrict any jamming problem to the most favorable scenario. The modification is based on using a cryptographic modulation depending on a stream cipher. The new radio has the advantage to combine the resistance to jamming and the protection from eavesdropping. Finally, I focused on the problem of security embedding on an existing UWB-IR network. Security embedding consists in adding security features directly at the physical layer and sending them concurrently with data. The embedding mechanism should satisfy a compatibility concern to existing receivers in the network. I propose two new embedding techniques which rely on the superposition of a pulse orthogonal to the original pulse by the form or by the position. Performances analysis reveal that both embedding techniques satisfy all system design constraints.

Cette thèse a pour but de proposer toutes les avancées possibles dans l’utilisation du modèle de propagation Multi-Resolution Frequency-Domain ParFlow (MR-FDPF). Etant un modèle de propagation radio déterministe, le modèle MR-FDPF possède un haut niveau de précision, mais souffre des limitations communes à tous les modèles déterministes. Par exemple, un canal radio réel n’est pas déterministe, mais un processus aléatoire à cause par exemple des personnes ou objets mobiles, et ne peut donc être décrit fidèlement par un modèle purement déterministe. Dans cette thèse, un modèle semi-déterministe est proposé, basé sur le modèle MR-FDPF, qui introduit une part stochastique pour tenir compte des aspects aléatoires du canal radio réaliste. La partie déterministe du modèle est composée du path loss (atténuation d’espace), et la partie stochastique venant du shadow fading (masquage) et du small scale fading (évanouissement). De même, de nombreux simulateurs de propagation radio ne proposent que la prédiction de la puissance moyenne. Mais pour une simulation précise de la propagation radio il convient de prédire également des informations de fading permettant dès lors une prédiction précise du taux d’erreur binaire (BER) potentiel. Dans cette thèse, l’information de fading est déduite des simulations MR-FDPF et par la suite des valeurs réalistes de BER sont données. Enfin, ces données réalistes de BER permettent d’évaluer l’impact de schémas de modulation adaptatifs. Des résultats sont présentés dans trois configurations : systèmes SISO (mono-antenne à l’émission et à la réception), systèmes à diversité de type MRC, et systèmes large bande de type OFDM. / This thesis aims at proposing all the possible enhancements for the Multi-Resolution Frequency-Domain ParFlow (MR-FDPF) model. As a deterministic radio propagation model, the MR-FDPF model possesses the property of a high level of accuracy, but it also suffers from some common limitations of deterministic models. For instance, realistic radio channels are not deterministic but a kind of random processes due to, e.g. moving people or moving objects, thus they can not be completely described by a purely deterministic model. In this thesis, a semi-deterministic model is proposed based on the deterministic MR-FDPF model which introduces a stochastic part to take into account the randomness of realistic radio channels. The deterministic part of the semi-deterministic model is the mean path loss, and the stochastic part comes from the shadow fading and the small scale fading. Besides, many radio propagation simulators provide only the mean power predictions. However, only mean power is not enough to fully describe the behavior of radio channels. It has been shown that fading has also an important impact on the radio system performance. Thus, a fine radio propagation simulator should also be able to provide the fading information, and then an accurate Bit Error Rate (BER) prediction can be achieved. In this thesis, the fading information is extracted based on the MR-FDPF model and then a realistic BER is predicted. Finally, the realistic prediction of the BER allows the implementation of the adaptive modulation scheme. This has been done in the thesis for three systems, the Single-Input Single-Output (SISO) systems, the Maximum Ratio Combining (MRC) diversity systems and the wideband Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM) systems.

Cette thèse a pour but de modéliser les réseaux de capteurs sans fil à faible débit (WSN) basés sur la technique ultra bande étroite. Ce réseau a déjà été déployée par la société SIGFOX et a déjà démontré sa très grande efficacité pour les applications pour l’Internet des objets (IoTs) grâce à sa capacité de communication point à point efficace en terme de puissance consommée, et de sa connectivité de longue portée. Cette étude donne quelques aperçus sur le passage à l’échelle de la technique de l’UNB pour un réseau multipoint à point pour une liaison montante. L’accès au canal spécifique qui est basé sur l’accès multiple par répartition aléatoire de fréquence et de temps (R-FTDMA) est introduit et analysé. En outre, l’impact de l’interférence due à l’absence de stratégie d’ordonnancement à la couche MAC est étudié et modélisé. Notre modèle simplifié nous permet non seulement de décrire la puissance d’interférence agrégée, mais aussi d’évaluer les performances du système d’un tel réseau en matière de taux d’erreur et de probabilité de coupure. De même, la géométrie stochastique est utilisée pour modéliser la distribution spatiale des noeuds afin d’étendre le modèle simplifié dans le canal réaliste où les dégradations de canal sont prises en compte. De plus, le mécanisme de retransmission est considéré pour ce réseau. Cette étude permet de d’identifier le nombre optimal de retransmissions. Le réseau peut être configuré avec un paramètre global unique. Et enfin, cette thèse met en évidence le fait que le réseau de l’UNB Random-FTDMA est très pertinent dans un réseau réaliste, en particulier pour les applications à faible débit, car il allége le coût élevé du réseau, le coût de la synchronisation globale, mais sans perte de performance. / This thesis aims at modeling the low-throughput wireless sensor networks (WSNs) based on ultra-narrow-band technology. Such wireless network is already been deployed by Sigfox company and has proved to be ultra-efficient for the Internet of things (IoTs) applications thanks to its ability of point-to-point communication in terms of power efficiency and long range connectivity. In particular, this thesis gives some insights on the scalability of UNB technology for a multi-point-to-point network in an uplink scenario. The multiple access schemes based on random time and frequency selection are introduced and analyzed. Furthermore, the interference impact due to the lack of scheduling strategy at the MAC layer is studied and modeled. Our simplified model using rectangular function allows us not only to describe the aggregate interference power but also evaluate the system performance of such network in terms of the bit-error-rate and outage probability. Besides, the geometry stochastic is used for spatial node distribution in order to extend the simplified model in the realistic channel communication where the channel impairments are taken into account. Besides, the retransmission mechanism is considered for such network. This study argues an optimal number of retransmission. The network can be configured with a unique global parameter. Last but not least, this thesis highlights the fact that the UNB network using Random-FTDMA schemes is very relevant in a realistic network, especially for low-throughput applications, because it bypasses the high network cost, the cost of global synchronization but without loss of performance.

Les réseaux corporels (WBAN) se réfère aux réseaux de capteurs (WSN) "portables" utilisés pour collecter des données personnelles, telles que la fréquence cardiaque ou l'activité humaine. Cette thèse a pour objectif de proposer des algorithmes coopératifs (PHY/MAC) pour effectuer des applications de localisation, tels que la capture de mouvement et la navigation de groupe. Pour cela, nous exploitons les avantages du WBAN avec différentes topologies et différents types de liens: on-body à l'échelle du corps, body-to-body entre les utilisateurs et off-body par rapport à l'infrastructure. La transmission repose sur une radio impulsionnelle (IR-UWB), afin d'obtenir des mesures de distance précises, basées sur l’estimation du temps d'arrivée (TOA). Ainsi, on s’intéresse au problème du positionnement à travers de la conception de stratégies coopératives et en considérant la mobilité du corps et les variations canal. Notre première contribution consiste en la création d'une base de données obtenue avec de scénarios réalistes pour la modélisation de la mobilité et du canal. Ensuite, nous introduisons un simulateur capable d'exploiter nos mesures pour la conception de protocoles. Grâce à ces outils, nous étudions d’abord l'impact de la mobilité et des variations de canal sur l'estimation de la distance avec le protocole "three way-ranging" (3-WR). Ainsi, nous quantifions et comparons l'erreur avec des modèles statistiques. Dans un second temps, nous analysons différentes algorithmes de gestion de ressources pour réduire l'impact de la mobilité sur l'estimation de position. Ensuite, nous proposons une optimisation avec un filtre de Kalman étendu (EKF) pour réduire l'erreur. Enfin, nous proposons un algorithme coopératif basé sur l'analyse d’estimateurs de qualité de lien (LQEs) pour améliorer la fiabilité. Pour cela, nous évaluons le taux de succès de positionnement en utilisant trois modèles de canaux (empirique, simulé et expérimental) avec un algorithme (basé sur la théorie des jeux) pour le choix des ancres virtuelles. / Wireless Body Area Networks (WBAN) refers to the family of “wearable” wireless sensor networks (WSN) used to collect personal data, such as human activity, heart rate, sleep sequences or geographical position. This thesis aims at proposing cooperative algorithms and cross-layer mechanisms with WBAN to perform large-scale individual motion capture and coordinated group navigation applications. For this purpose, we exploit the advantages of jointly cooperative and heterogeneous WBAN under full/half-mesh topologies for localization purposes, from on-body links at the body scale, body-to-body links between mobile users of a group and off-body links with respect to the environment and the infrastructure. The wireless transmission relies on an impulse radio Ultra-Wideband (IR-UWB) radio (based on the IEEE 802.15.6 standard), in order to obtain accurate peer-to-peer ranging measurements based on Time of Arrival (ToA) estimates. Thus, we address the problem of positioning and ranging estimation through the design of cross-layer strategies by considering realistic body mobility and channel variations. Our first contribution consists in the creation of an unprecedented WBAN measurement database obtained with real experimental scenarios for mobility and channel modelling. Then, we introduce a discrete-event (WSNet) and deterministic (PyLayers) co-simulator tool able to exploit our measurement database to help us on the design and validation of cooperative algorithms. Using these tools, we investigate the impact of nodes mobility and channel variations on the ranging estimation. In particular, we study the “three-way ranging” (3-WR) protocol and we observed that the delays of 3-WR packets have an impact on the distances estimated in function of the speed of nodes. Then, we quantify and compare the error with statistical models and we show that the error generated by the channel is bigger than the mobility error. In a second time, we extend our study for the position estimation. Thus, we analyze different strategies at MAC layer through scheduling and slot allocation algorithms to reduce the impact of mobility. Then, we propose to optimize our positioning algorithm with an extended Kalman filter (EKF), by using our scheduling strategies and the statistical models of mobility and channel errors. Finally, we propose a distributed-cooperative algorithm based on the analysis of long-term and short-term link quality estimators (LQEs) to improve the reliability of positioning. To do so, we evaluate the positioning success rate under three different channel models (empirical, simulated and experimental) along with a conditional algorithm (based on game theory) for virtual anchor choice. We show that our algorithm improve the number of positions estimated for the nodes with the worst localization performance.

In ant societies, and, more in general, in insect societies, the activities of the individuals, as well as of the society as a whole, are not regulated by any explicit form of centralized control. On the other hand, adaptive and robust behaviors transcending the behavioral repertoire of the single individual can be easily observed at society level. These complex global behaviors are the result of self-organizing dynamics driven by local interactions and communications among a number of relatively simple individuals.<p><p>The simultaneous presence of these and other fascinating and unique characteristics have made ant societies an attractive and inspiring model for building new algorithms and new multi-agent systems. In the last decade, ant societies have been taken as a reference for an ever growing body of scientific work, mostly in the fields of robotics, operations research, and telecommunications.<p><p>Among the different works inspired by ant colonies, the Ant Colony Optimization metaheuristic (ACO) is probably the most successful and popular one. The ACO metaheuristic is a multi-agent framework for combinatorial optimization whose main components are: a set of ant-like agents, the use of memory and of stochastic decisions, and strategies of collective and distributed learning.<p><p>It finds its roots in the experimental observation of a specific foraging behavior of some ant colonies that, under appropriate conditions, are able to select the shortest path among few possible paths connecting their nest to a food site. The pheromone, a volatile chemical substance laid on the ground by the ants while walking and affecting in turn their moving decisions according to its local intensity, is the mediator of this behavior.<p><p>All the elements playing an essential role in the ant colony foraging behavior were understood, thoroughly reverse-engineered and put to work to solve problems of combinatorial optimization by Marco Dorigo and his co-workers at the beginning of the 1990's.<p><p>From that moment on it has been a flourishing of new combinatorial optimization algorithms designed after the first algorithms of Dorigo's et al. and of related scientific events.<p><p>In 1999 the ACO metaheuristic was defined by Dorigo, Di Caro and Gambardella with the purpose of providing a common framework for describing and analyzing all these algorithms inspired by the same ant colony behavior and by the same common process of reverse-engineering of this behavior. Therefore, the ACO metaheuristic was defined a posteriori, as the result of a synthesis effort effectuated on the study of the characteristics of all these ant-inspired algorithms and on the abstraction of their common traits.<p><p>The ACO's synthesis was also motivated by the usually good performance shown by the algorithms (e.g. for several important combinatorial problems like the quadratic assignment, vehicle routing and job shop scheduling, ACO implementations have outperformed state-of-the-art algorithms).<p><p>The definition and study of the ACO metaheuristic is one of the two fundamental goals of the thesis. The other one, strictly related to this former one, consists in the design, implementation, and testing of ACO instances for problems of adaptive routing in telecommunication networks.<p><p>This thesis is an in-depth journey through the ACO metaheuristic, during which we have (re)defined ACO and tried to get a clear understanding of its potentialities, limits, and relationships with other frameworks and with its biological background. The thesis takes into account all the developments that have followed the original 1999's definition, and provides a formal and comprehensive systematization of the subject, as well as an up-to-date and quite comprehensive review of current applications. We have also identified in dynamic problems in telecommunication networks the most appropriate domain of application for the ACO ideas. According to this understanding, in the most applicative part of the thesis we have focused on problems of adaptive routing in networks and we have developed and tested four new algorithms.<p><p>Adopting an original point of view with respect to the way ACO was firstly defined (but maintaining full conceptual and terminological consistency), ACO is here defined and mainly discussed in the terms of sequential decision processes and Monte Carlo sampling and learning.<p><p>More precisely, ACO is characterized as a policy search strategy aimed at learning the distributed parameters (called pheromone variables in accordance with the biological metaphor) of the stochastic decision policy which is used by so-called ant agents to generate solutions. Each ant represents in practice an independent sequential decision process aimed at constructing a possibly feasible solution for the optimization problem at hand by using only information local to the decision step.<p>Ants are repeatedly and concurrently generated in order to sample the solution set according to the current policy. The outcomes of the generated solutions are used to partially evaluate the current policy, spot the most promising search areas, and update the policy parameters in order to possibly focus the search in those promising areas while keeping a satisfactory level of overall exploration.<p><p>This way of looking at ACO has facilitated to disclose the strict relationships between ACO and other well-known frameworks, like dynamic programming, Markov and non-Markov decision processes, and reinforcement learning. In turn, this has favored reasoning on the general properties of ACO in terms of amount of complete state information which is used by the ACO's ants to take optimized decisions and to encode in pheromone variables memory of both the decisions that belonged to the sampled solutions and their quality.<p><p>The ACO's biological context of inspiration is fully acknowledged in the thesis. We report with extensive discussions on the shortest path behaviors of ant colonies and on the identification and analysis of the few nonlinear dynamics that are at the very core of self-organized behaviors in both the ants and other societal organizations. We discuss these dynamics in the general framework of stigmergic modeling, based on asynchronous environment-mediated communication protocols, and (pheromone) variables priming coordinated responses of a number of ``cheap' and concurrent agents.<p><p>The second half of the thesis is devoted to the study of the application of ACO to problems of online routing in telecommunication networks. This class of problems has been identified in the thesis as the most appropriate for the application of the multi-agent, distributed, and adaptive nature of the ACO architecture.<p><p>Four novel ACO algorithms for problems of adaptive routing in telecommunication networks are throughly described. The four algorithms cover a wide spectrum of possible types of network: two of them deliver best-effort traffic in wired IP networks, one is intended for quality-of-service (QoS) traffic in ATM networks, and the fourth is for best-effort traffic in mobile ad hoc networks.<p><p>The two algorithms for wired IP networks have been extensively tested by simulation studies and compared to state-of-the-art algorithms for a wide set of reference scenarios. The algorithm for mobile ad hoc networks is still under development, but quite extensive results and comparisons with a popular state-of-the-art algorithm are reported. No results are reported for the algorithm for QoS, which has not been fully tested. The observed experimental performance is excellent, especially for the case of wired IP networks: our algorithms always perform comparably or much better than the state-of-the-art competitors.<p><p>In the thesis we try to understand the rationale behind the brilliant performance obtained and the good level of popularity reached by our algorithms. More in general, we discuss the reasons of the general efficacy of the ACO approach for network routing problems compared to the characteristics of more classical approaches. Moving further, we also informally define Ant Colony Routing (ACR), a multi-agent framework explicitly integrating learning components into the ACO's design in order to define a general and in a sense futuristic architecture for autonomic network control.<p><p>Most of the material of the thesis comes from a re-elaboration of material co-authored and published in a number of books, journal papers, conference proceedings, and technical reports. The detailed list of references is provided in the Introduction.<p><p><p> / Doctorat en sciences appliquées / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La thèse a pour objet la démonstration de l’évolution et de l’adaptation du système international de répartition et de distribution des ressources de l’espace extra-atmosphérique à la nature même de ces ressources dans un premier temps et à l’évolution des utilisations qui en ont été faites dans un second. Ces modifications factuelles se traduisent par des adaptations institutionnelles, juridiques. Elles s’expliquent certes par les évolutions des moyens de communication, par le besoin grandissant des acteurs en charge de missions de service public d’abord, puis des sociétés de droit privées ensuite, de fournir de nouveaux services au plus grand nombre. Au sein des ressources de l’espace extra-atmosphérique, figure en premier lieu le spectre hertzien, à savoir les bandes hertziennes sur lesquelles il sera possible de transmettre un signal et de mettre en place un service particulier. Ce « spectre », à l’instar du spectre lumineux, est fini et présente diverses caractéristiques, fonction de la partie de ce dernier dont il s’agit. Les services d’astronomie, de géolocalisation, de radio transmission ou encore de météorologie verront leur efficacité accrue sur certaines fréquences hertziennes, et ne pourront fonctionner proprement sur d’autres. La disponibilité de ces fréquences est donc limitée, et celles-ci entrent en conséquence dans la définition des ressources rares. Entrent également dans la catégorie des ressources qualifiées de rares, les orbites terrestres sur lesquelles il est possible de placer des satellites de communication à rendement optimum. Celles-ci sont naturellement limitées par une restriction physique matérielle, à savoir la place qu’il leur sera attribué, à la différence des ressources hertziennes, quantifiées via un spectre immatériel. Leur caractéristique de ressource naturelle rare / limitée a contraint les acteurs internationaux, premiers utilisateurs, à définir des principes pour le partage, la répartition et l’utilisation desdites ressources. Cependant, et si les principes développés initialement sont toujours d’actualité, le mode de répartition préconisé à l’origine, à savoir « premier arrivé, premier servi » a été le vecteur de nombreuses distorsions, voire non-respect flagrant, des principes précités. En effet, la privatisation des activités spatiales, notamment des activités de télécommunications, ainsi que des organisations internationales initialement chargées de la bonne coordination de l’utilisation de ces ressources, telle qu’étudiée ici, fût suscitée par le potentiel lucratif desdites activités, accompagnée par leur libéralisation parfois normative, et par des besoins croissants pour des types de technologies sans cesse renouvelés. Elle a toutefois dû s’effectuer en coordination avec les instances internationales chargées de la répartition et de la régulation des ressources hertziennes au niveau mondial, et plus précisément de l’Union internationale des télécommunications. C’est cette organisation qui constitue le centre de gravité de notre étude. Elle est un objet à part, représentatif de ce que doit être une organisation internationale moderne, évolutive, étant paradoxalement l’organisation internationale rattachée aux Nations-Unies la plus ancienne, puisque fondée en 1865 en tant qu’Union internationale de la télégraphie. L’adaptation en tant que clé de l’évolution, comme nous l’avions mentionné, aux usages des nouvelles technologies mais également à la restriction de ressources naturelles constantes en nombre, et pourtant de plus en plus sollicitées. Ceci constituera le troisième point de notre développement : l’étude des mécanismes internationaux créés pour pallier aux conséquences néfastes de la surréservation de ces ressources à fort potentiel lucratif, pourtant considérées comme patrimoine commun de l’Humanité, et à ce titre ne devant théoriquement pas faire l’objet de marchandisation. / The thesis aims at demonstrating the evolution and adaptation of the international system for distribution of the resources of outer space to the very nature of these resources, at first, and to the evolution of uses that have been made, in a second time. These factual changes translate into institutional and legal adaptations. They are certainly explained by the evolutions of the means of communication, by the growing need of actors in charge of public service missions first, then of private companies, to provide new services to the greatest number.Among the resources of outer space is the radio spectrum, namely the radio bands on which it will be possible to transmit a signal and set up a particular service. This "spectrum", like the luminous spectrum, is finite and has various characteristics, depending on the part of the latter. The services of astronomy, geolocation, radio transmission or even meteorology will see their efficiency increased on certain radio frequencies, and will not be able to work properly on others. The availability of these frequencies is therefore limited and they undoubtedly fall within the definition of scarce resources. Also included in the category of qualified scarce resources are the earth orbits on which it is possible to place communication satellites with optimum efficiency. These are naturally limited by a physical restriction, namely the place that they will be allocated, unlike radio resources, quantified via an intangible spectrum. Their characteristic as a rare / limited natural resource constraint has forced the international actors, first users, to define principles for the sharing, distribution and use of these resources. However, and while the principles developed initially are still current, the method of distribution advocated at the outset, namely "first arrived, first served", has been the vector of numerous distortions, or even flagrant non-respect, of the aforementioned principles.Indeed, the privatization of space activities, in particular telecommunications activities, as well as the international organizations initially responsible for the proper coordination of the use of these resources, as studied in our thesis, was prompted by the lucrative potential of these activities, accompanied sometimes by their normative liberalization, and by growing needs for constantly renewed types of technology. It must, however, have been carried out in coordination with international bodies responsible for the allocation and regulation of radio resources at the global level, specifically the International Telecommunication Union (ITU). This organization is the center of gravity of our study. It is a separate object, representative of what should be a modern, evolving international organization, being paradoxically the oldest international organization attached to the United Nations, since it was founded in 1865 as the International Telegraphic Union. The thesis finally develops adaptation as a key to evolution, as we have mentioned, to the use of new technologies but also to the restriction of natural resources, which are constant in number and yet increasingly solicited. This constitutes our third point: the study of international mechanisms developed to mitigate the adverse consequences of overbooking of these resources with a high lucrative potential, yet considered as common heritage of the Humanity, and in this capacity that should theoretically not be subject to any commodification.

Les réseaux optiques dynamiques et flexibles font partie des scénarios d'évolution des réseaux de transport optique. Ceux-ci formeront la base de la nouvelle génération des réseaux optiques de demain et permettront le déploiement efficace des services tel que le Cloud Computing. Cette évolution est destinée à apporter flexibilité et automatisation à la couche optique, mais s'accompagne d'une complexité supplémentaire, notamment au niveau de la gestion et de la commande de cette toute nouvelle génération de réseau. Jusqu'à récemment, les protocoles de routage et de signalisation normalisés ont pris en compte plusieurs paramètres physiques tels que l'information spectrale de la bande passante, le format de modulation, et la régénération optique. Cependant, d'autres paramètres sont encore nécessaires (par exemple, les puissances optiques des liens, le gain des amplificateurs) afin de faire fonctionner efficacement de grands réseaux. Dans ce contexte, il y a un besoin d'étudier les réseaux optiques existants ainsi que les différentes méthodes de prise en compte de la couche photonique dans le plan de contrôle. Le but est d'avoir un réseau optique automatique, flexible et programmable, mais surtout efficace de point de vue économique et opérationnel. L'utilisation de la technologie à grille flexible a un impact sur les réseaux optiques existants, où presque tous les équipements devront être remplacés, ce qui entraînera un coût additionnel pour les opérateurs. Dans ce travail, nous étudions les réseaux optiques actuels et évaluons l'impact de la flexibilité sur les infrastructures existantes. Ensuite, nous identifions plusieurs paramètres optiques à contrôler et proposons des extensions protocolaires afin d'intégrer ces paramètres dans un plan de contrôle GMPLS. De plus, nous développons les algorithmes de routage et de signalisation qui permettent la mise en œuvre d'un plan de contrôle efficace qui répond au besoin de la flexibilité. Enfin, l'ensemble de nos propositions et de nos solutions sont évaluées sur plusieurs topologies réseaux avec des modèles de trafic différents dans le but de valider leur pertinence. / Dynamic and flexible optical networks are among the evolution scenarios of the optical transport networks. These form the basis of the new generation of optical networks of tomorrow and enable the effective deployment of services such as cloud computing. This evolution is intended to provide flexibility and automation to the optical layer. However, it results in additional complexity, particularly in terms of the management and control of this new network generation. Until recently, the standardized routing and signaling protocols have been taking into account several optical parameters like the spectral bandwidth information, modulation format, and optical regeneration. However, other parameters (e.g., link optical powers, gain of optical amplifiers) are still required in order to efficiently operate large optical networks. In this context, there is a need to study the existing optical networks and the different integration methods of the photonic layer in a control plane. The goal is to get an automatic optical network that is flexible, programmable, and at the same time efficient from an economical and operational perspective. The use of flexible grid technology has an impact on existing optical networks, where almost all the equipment must be replaced, resulting in an additional cost to network operators. In this work, we study the current optical networks and evaluate the impact of flexibility on the existing infrastructures. Then, we identify several physical parameters to be controlled and propose protocol extensions in order to integrate these parameters in the GMPLS control plane. In addition, we develop the routing and signaling algorithms that allow the implementation of an efficient control plane that addresses the need for flexibility. Finally, the set of our proposals and solutions are evaluated on multiple network topologies with different traffic patterns in order to validate their relevance.

La société de l’information déstabilise-t-elle l’Etat-Nation ?<p>Analyse comparative du développement des nouvelles technologies de l’information et de la communication dans l’âge de la mondialisation<p><p>Partant du constat que le concept “Société de l’Information” est souvent utilisé dans des contextes et des situations très différents, qui ne présentent guère de traits communs, ce travail abouti à une interprétation de ce concept, qui permette de la redimensionner au lieu d’en faire un mythe, comme cela arrive trop souvent. La “Société de l’Information”, malgré son rôle innovant et unificateur qui outrepasse même les barrières étatiques, est confrontée au poids de l’Etat-Nation dans sa conception la plus restrictive. <p>Nous considérons cette analyse comme une réflexion nécessaire dans une période où le défi technologique est particulièrement chargé d’un rôle politique. / Doctorat en sciences politiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.