Depuis plusieurs années, on observe une multiplication des services de communication en temps réel de type Over-The-Top (OTT). Ces solutions utilisent l¿Internet « best-effort » et s¿adaptent aux fluctuations du réseau. Néanmoins, il est discutable que l¿approche OTT soit suffisante pour fournir une qualité de service de communication acceptable quelles que soient les conditions réseaux. Dès lors, est-il possible d¿utiliser l¿assistance réseau pour améliorer la qualité de service des solutions OTT ?Pour traiter cette question, nous étudions tout d¿abord les solutions OTT, et particulièrement la technologie WebRTC. Nous identifions trois stratégies de couplage lâche qui permettent de tirer parti des mécanismes réseaux pour améliorer la qualité de service des solutions OTT.Nous vérifions la pertinence de ces stratégies dans le contexte de la gestion du trafic. On identifie deux approches de gestion du trafic adaptées à WebRTC : 1) qui assure des délais d¿attente courts quel que soit le trafic ou 2) qui isole le trafic sensible. On évalue ces solutions et leur impact sur WebRTC, pour les réseaux d¿accès filaire (uplink, ADSL et fibre). Les résultats obtenus montrent que les pratiques actuelles de gestion du trafic ne sont pas adaptées au trafic WebRTC. De plus, les solutions proposées assurent plus d¿équité entre le trafic WebRTC et TCP et elles permettent d¿éviter que le trafic WebRTC soit désavantagé et elles améliorent la qualité de communication.Enfin, ces solutions de la gestion du trafic sont positionnées dans le contexte des stratégies de couplage proposées. A partir de là, on fournit des recommandations pour améliorer la qualité WebRTC avec l¿assistance du NSP. / The number of real-time Over-The-Top (OTT) communication services has increased in the recent years. OTT solutions use the best-effort Internet delivery and rely on mechanisms built into the endpoints to adapt to underlying network fluctuations. Nevertheless, it is questionable if this approach is enough to provide acceptable quality of communication regardless the network conditions. Therefore, can network assistance be used to improve the quality of OTT real-time communication services?To address this question, we study OTT solutions with a focus on WebRTC. We identify three loose coupling strategies that leverage network mechanisms for improving OTT communication services quality.We verify the pertinence of these coupling strategies in the context of traffic management. We identify two approaches of traffic management solutions adapted to WebRTC traffic: 1) aiming at assuring lower queuing delays regardless the traffic or 2) isolating the sensitive traffic. We study the impact of identified traffic management solutions on WebRTC for wireline access networks (uplink, ADSL and fiber). The obtained results show that current Internet engineering practices are not well adapted to the WebRTC traffic, but are optimized for TCP traffic. Furthermore, the proposed solutions ensure more fairness between WebRTC and TCP flows and consequently enable avoiding WebRTC traffic starvation and improve the overall quality of the communication.In the final analysis, the evaluated traffic management solutions are positioned in the context of identified coupling strategies. Based on this assessment, we provide recommendations of improving WebRTC quality with the assistance of NSP.

Dans plusieurs pays européens, la capacité de l’infrastructure est complètement exploitée aux heures de pointe et aux points critiques : une grande quantité de trains traversent ces points critiques dans un laps de temps très réduit. Dans cette situation le retard d’un train provoqué par un conflit de circulation peut se propager dans tout le réseau. Le problème de la gestion opérationnelle du trafic ferroviaire consiste à trouver les modifications des itinéraires et des ordonnancements des trains qui minimisent la propagation des retards. Dans cette thèse, nous proposons une approche de décomposition de Benders pour la formulation linéaire en nombres entiers à variables mixtes utilisée dans l’algorithme RECIFE-MILP. Après avoir constaté que l’approche de décomposition standard de Benders ne permet pas de trouver rapidement une solution de bonne qualité pour certaines instances du problème, nous étudions trois approches alternatives afin d’améliorer la performance de notre algorithme. Nous proposons d’abord une approche que nous appelons la reformulation réduite de Benders. Ensuite, nous introduisons des inégalités dans la formulation du problème maître de Benders. Finalement, nous scindons le processus de résolution en trois étapes au lieu de deux comme dans la décomposition standard de Benders. L'analyse expérimentale montre que la combinaison de la première et dernière approche surpasse l’algorithme original RECIFE-MILP dans la résolution de grandes instances sous certaines conditions. / In railway systems, during congested traffic situations, the infrastructure capacity is completely exploited for trains circulation. In these situations, when traffic is perturbed some trains must be stopped or slowed down for ensuring safety, and delays occur. The real-time Railway Traffic Management Problem (rtRTMP) is the problem of modifying trains route and schedule to limit delay propagation. In this thesis, we propose a Benders decomposition of a MILP-based algorithm for this problem, named RECIFE-MILP. After observing that the standard Benders decomposition (BD) does not allow the effective solution of rtRTMP instances, we study three possible approaches to improve the performance. Specifically, we first propose a modification of the problem reformulation which is typical of BD, obtaining what we call reduced BD. Then, we introduce some inequalities to the Benders master problem. Finally, we split the solution process in three steps rather than two as in the standard BD. As we show in a thorough experimental analysis, the combination of the first and last approaches outperforms the original RECIFE-MILP algorithm when tackling large instances with some specific features.

Dans le contexte du futur système de gestion du trafic aérien, un des objectifs consiste à réduire l’impact environnemental du trafic aérien. Pour respecter ce but, le concept de “free-route”, introduit dans les années 1990, semble bien adapté aujourd’hui. Les avions ne seraient plus contraints à voler le long de routes aériennes, mais pourraient suivre des trajectoires optimales en terme de consommation. L’objectif de cette thèse est d’introduire une nouvelle méthode de planification du trafic à l’horizon pré-tactique avec des objectifs quelques fois contradictoires, c’est-à-dire avec pour but de minimiser la consommation ou de façon équivalente la durée de trajet en tenant compte des conditions météorologiques et de minimiser l’encombrement de l’espace aérien.La méthode a été mise au point en deux étapes. La première étape a été consacrée au calcul d’une seule trajectoire optimale en terme de temps de vol en tenant compte du vent et de contraintes celles des zones interdites de survol. Cette optimisation est basée sur une adaptation de l’algorithme Ordered Upwind. La deuxième étape introduit un algorithme hybride développé, basé sur un algorithme de recuit simulé et sur l’algorithme déterministe développé dans la première étape, afin de minimiser un compromis entre la congestion et la consommation. L’algorithme combine ainsi la capacité d’atteindre la solution optimale globale via une recherche locale qui permet d’accélérer la convergence.Des simulations numériques avec des prévisions de vent sur du trafic européen donnent des résultats encourageants qui démontrent que la méthode globale est à la fois viable et bénéfique en terme du temps de vol total comme de la congestion globale donc de la diminution des conflits / In the context of the future Air Traffic Management system (ATM), one objective is to reduce the environmental impact of air traffic. With respect to this criterion, the “freeroute” concept, introduced in the mid 1990’s, is well suited to improve over nowadays airspace based ATM. Aircraft will no longer be restricted to fly along airways and may fly along fuel-optimal routes. The objective of this thesis is to introduce a novel pretactical trajectory planning methodology which aims at minimizing airspace congestion while taking into account weather conditions so as to minimize also fuel consumption.The development of the method was divided in two steps. The first step is dedicated to compute a time-optimal route for one aircraft taking into account wind conditions. This optimization is based on an adaptation of the Ordered Upwind Method on the sphere.The second step introduces a hybrid algorithm, based on simulated annealing and on the deterministic algorithm developed in the first step, in order to minimize congestion. Thus the algorithm combines the ability to reach a globally-optimal solution with a local-search procedure that speeds up the convergence.

Flugsicherungsdienstleistungen ermöglichen die effiziente und konfliktfreie Durchführung von Flügen und sind damit ein Grundpfeiler des Luftverkehrssystems. Wachsende Verkehrszahlen sowie steigender Kostendruck erfordern innovative Maßnahmen zur operativen Verbesserung des Luftverkehrsmanagements (Air Traffic Management, ATM). Auch kurzfristige und unvorhersehbare Schwankungen, wie bspw. durch politische Krisen oder Pandemien, stellen die Flugsicherungs-unternehmen (Air Navigation Service Provider, ANSPs) zunehmend vor große Herausforderungen. Infolgedessen wird der Bewertung der Leistungsfähigkeit von ANSPs sowie der Identifikation valider Maßnahmen zur Steigerung der Performance eine hohe Bedeutung zugemessen. Die Dissertation adressiert daher drei wesentliche Forschungsfragen: 1. Wie kann die Leistungsfähigkeit von Flugsicherungsdienstleistern gemessen werden? 2. Welche endogenen und exogenen Faktoren haben einen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit der ANSPs? 3. Welche Maßnahmen und Handlungsempfehlungen sind abzuleiten, um die Effizienz der Flugsicherungsdienstleister zu steigern? Gemäß der ersten Forschungsfrage war es zunächst notwendig, eine geeignete Metrik für die Messung der Leistungsfähigkeit zu identifizieren. Die Ergebnisse von Vorabstudien zeigten, dass innerhalb Europas eine hohe Heterogenität hinsichtlich der verwendeten Systeme und Verfahren besteht. Die daraus folgende Komplexität hatte einen Einfluss auf die ökonomische Modellierung eines ANSPs. Je nach Betriebsebene (ANSP, Kontrollzentralen, Sektoren, etc.) waren zudem Anpassungen dieses Modells notwendig. Eine zentrale Aufgabe innerhalb der Dissertation bestand in der Überführung des ökonomischen Modells in eine geeignete Benchmarking-Methode zur Messung der Performance. Die verwendete Methodik hängt maßgeblich vom Analyseziel, der Modellierung, der betrieblichen Ebene und den verfügbaren Daten (z. B. hinsichtlich Quantität und Qualität) ab. Gemäß der ökonomischen Modellierung setzen Effizienzanalysen im Luftverkehrsmanagement eine Methodik voraus, welche multiple Inputs und Outputs berücksichtigen kann. Innerhalb der Dissertation wurde für die Bewertung der Leistungsfähigkeit die Data Envelopment Analysis (DEA) fokussiert, wenngleich verschiedene Methoden angewendet und die erzielten Ergebnisse verglichen wurden. Auf Basis einer intensiven Datenanalyse konnte nachgewiesen werden, dass die DEA zu suffizienten Ergebnissen führt. Sonderformen dieser Methodik führen dagegen weder zu erweiterten Erkenntnissen noch zu einer erhöhten Plausibilität. Unter der Nutzung von Paneldaten wurde zudem untersucht, wie sich die Leistungsfähigkeit im Zeitablauf geändert hat. Diese multiperiodischen Betrachtungen ermöglichten die Analyse des Einflusses signifikanter globaler und lokaler Ereignisse auf die Performance innerhalb des europäischen ATMs sowie einzelner ANSPs. Die zweite Forschungsfrage setzte sich mit den grundlegenden Einflussfaktoren auf die Performance auseinander. Dabei waren zwei wesentliche Elemente zu unterscheiden. Zum einen endogene Effekte, die in den operativen Charakteristiken der ANSPs begründet sind. Dies umfasst sowohl die Zusammenwirkung der betrieblichen Ebenen innerhalb eines ANSPs, als auch die ANSP-übergreifende Heterogenität. Zum anderen wurden exogene Faktoren berücksichtigt, welche nicht durch die Flugsicherungsdienstleister beeinflusst werden können. Für die Ursachenanalyse wurde eine Vielzahl (potentieller) Einflussfaktoren untersucht, welche auf Basis von Expertenbefragungen identifiziert wurden. Der Einfluss dieser Faktoren wurde mittels qualitativer und quantitativer Methoden getestet. Bei den quantitativen Analysen fanden mehrere Methoden Anwendung, u. a. basierend auf Querschnittsdaten (OLS-, Tobit- und Trunkated-Regressionen) oder Paneldaten (insbesondere Fixed- und Random-Effects Modelle). Die Koeffizienten und statistischen Signifikanzen unterschieden sich primär aufgrund des Benchmarking-Modells. Innerhalb eines Modells wichen die Koeffizienten zwischen den einzelnen Regressionsansätzen nur in geringem Ausmaß ab, wodurch eine Robustheit nachgewiesen werden konnte. Als ein wesentlicher Einfluss auf die Performance wurde die Struktur des Luftraumes identifiziert. Dabei wurde insbesondere untersucht, ob im europäischen ATM Größenvorteile existieren und welche betrieblichen Vorteile eine dynamische Sektorisierung bietet. Des Weiteren konnte nachgewiesen werden, dass v. a. die Volatilität des Verkehrs einen hohen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit hat. Auch die Auswirkungen von Prognosequalität und Systemunterschieden (USA vs. Europa) wurden in der Dissertation adressiert. Basierend auf den Erkenntnissen der ersten beiden Forschungsschwerpunkte wurden Handlungsempfehlungen, sowohl hinsichtlich der methodischen Umsetzung einer Leistungsbewertung, als auch zur Steigerung der Leistungsfähigkeit einzelner Unternehmen abgeleitet. Diese Handlungs-empfehlungen wurden zudem nach betrieblichen und institutionellen Maßnahmen differenziert. Die Empfehlungen umfassen insbesondere eine paneuropäisch standardisierte Erfassung von Daten, die Verbesserung einiger, von EUROCONTROL verwendeter Metriken, die Auswahl geeigneter Ressourcen und Leistungen für das Benchmarking-Modell sowie methodische Präferenzen bei den einzelnen Analyseschritten. Des Weiteren wurde ein Ausblick auf potentielle, zukünftige Forschungsschwerpunkte gegeben, wie bspw. die Schaffung eines Level-of-Service-Konzepts und die Ableitung dafür notwendiger Ressourcen-Puffer. Durch die gewonnenen Erkenntnisse liefert die Dissertation einen wesentlichen Beitrag, das zukünftige Luftverkehrsmanagement effizienter zu gestalten.

Le trafic ferroviaire urbain est quotidiennement sujet à des perturbations qui le dévient de son comportement nominal. Afin de minimiser l'impact de ces perturbations, les opérateurs ferroviaires usent de diverses techniques. Nonobstant leur efficacité, les performances de ces techniques ne sont généralement pas bien étudiées ni sont-elles optimales, car élaborées empiriquement. C'est dans ce cadre-ci que vient cet ouvrage fournir des solutions qui permettent d'évaluer ces techniques de régulation et d'en comparer les performances dans des contextes variés. L’approche proposée se base sur des variantes de réseaux de Petri comme modèles et sur la méthode de Monte-Carlo pour en simuler l’exécution. Cette combinaison a donné naissance à SIMSTORS, un outil de simulation pour les systèmes ferroviaires urbains, et plus généralement, pour les systèmes stochastiques régulés. Additionnellement, nous nous intéressons dans cette thèse à la problématique de la réalisabilité des tables horaires qui pilotent le trafic ferroviaire. Ces tables décrivent le comportement temporel désiré des systèmes pour lesquels elles sont conçues. Or, la construction de ces tables ne garantit pas toujours sa réalisabilité, notamment dans un contexte stochastique. Ainsi, nous proposons ici une méthode permettant de vérifier si une table horaire est bien réalisable avec une probabilité strictement positive. / Urban rail traffic is subject to numerous disrupting events that drift it from its nominal behavior. In order to minimize the impact of these disturbances, rail operators rely on a set of techniques. Despite their efficiency, performances of theses techniques are rarely well studied, nor are they of proven optimality; a direct consequence of them being empirically built. It is in this particular context that comes our work to provide solutions that allow for the evaluation of such techniques and for the comparison of their relative performances in various scenarios. The proposed approach is based on variants of Petri nets as models, and on the Monte-Carlo method for the simulation of their execution. This combination has led to the development of SIMSTORS, a tool for the simulation of urban rail systems, and more generally, stochastic systems under dynamic rescheduling. Additionally, this thesis addresses the question of timetable realizability; that is whether or not a given timetable is indeed realizable by a system for which it was built. Indeed, a timetable is meant to drive the behavior of a system but there is no guarantee as to its realizability. We therefore propose a method for the verification of the realizability of timetables with a strictly positive probability.

Quality of service is commonly used to shape network traffic to meet specified criteria. The various scenarios include limiting and reserving bandwidth for a particular application, host or user, prioritizing latency sensitive traffic or equal distribution of unreserved bandwidth. The DynShaper software distributes and controls a traffic quota by more sophisticated means than fixed per user limits and simple disconnection after the user reaches the limit. It distributes the quota on a daily basis, where each day receives the same share. The users are sorted into predefined groups with different bandwidths depending on their recent consumption. This classification is periodically updated to ensure the sorting order is maintained. The bandwidths of these groups is dynamically adjusted depending on the actual consumption to provide an efficient utilization. This thesis presents another distribution model using a case-based reasoning approach, a method for machine learning which is classified as conventional artificial intelligence. Case-based reasoning tries to solve new problems based on the solutions of similar problems from the past. Controlling the network traffic to remain within a fixed quota can be modeled as such a problem if the traffic patterns are recurring. Possible solutions can be derived from statistical data and altered to suit the new problems. When an untested solution is applied, the software supervises the execution and revises the solution accordingly, if the actual results deviate from the precalculated schedule.

Persistent condensation trails are clouds, induced by the exhaust of an aircraft engine in a cold and ice-supersaturated environment. These artificial ice clouds can both cool and heat the atmosphere by scattering solar radiation and absorbing terrestrial radiation, respectively. The influence of condensation trails on the Earth-atmosphere energy balance and therewith the answer to the question of the dominating process had been mostly approximated on a global scale by treating the condensation trail as plane parallel layer with constant optical properties. Individual condensation trails and the influence of the solar angle had been analyzed, always using a course spatial grid and never under consideration of the aircraft performance, generating the condensation trail. For a trajectory optimization, highly precise results of the impact of condensation trails on the radiation budget and the influence of the aircraft performance on this impact is needed, so that future air traffic may consider the main factors of flight performance on the environmental impact of condensation trails. That’s why, a model is developed in this thesis to continuously estimate the scattering and absorption properties and their dependence on the aircraft performance.:1 Introduction 3 1.1 Motivation 3 1.2 State of the art 5 1.3 Approach 6 2 Theoretical background 9 2.1 The Earth’s atmosphere 9 2.1.1 The mean vertical structure of the atmosphere 12 2.1.2 Standard atmospheres 14 2.2 Radiation 15 2.2.1 Nature of radiation 15 2.2.2 Important metrics describing radiation 17 2.2.3 Relevant spectra and principles of radiation 19 2.2.4 Solar radiation 20 2.2.5 Terrestrial radiation 21 2.2.6 Radiative transfer and extinction 22 2.2.7 Radiative transfer equation 30 2.2.8 Energy budget of the Earth-atmosphere system 32 2.3 Thermodynamics 33 2.3.1 Atmospheric stability 33 2.3.2 Turbulence 36 2.3.3 Conditions of contrail formation 41 3 Development of a radiative forcing model 45 3.1 Model atmosphere 45 3.2 Flight performance model 46 3.3 Atmospheric radiative transfer model 49 3.3.1 Two Stream Approximation 51 3.3.2 Discrete ordinate radiative transfer solver 52 3.3.3 Methods to calculate broadband radiances and irradiances 53 3.4 Contrail life cycle model 57 3.4.1 Dissipation regime 58 3.4.2 Diffusion regime 63 3.5 Contrail radiative forcing model 74 3.5.1 Consideration of multiple scattering using a Monte Carlo simulation 74 3.5.2 Geometry of the Monte Carlo simulation 75 3.5.3 Interpretation of Beer’s law 76 3.5.4 Procedure of the Monte Carlo simulation 79 3.5.5 The extinguished power per unit length contrail 87 3.5.6 Scattering and absorption efficiencies Qs, Qa and asymmetry parameters gHG 89 3.5.7 Calibration of the Monte Carlo simulation 94 4 Calculations 99 4.1 Contrail properties 99 4.1.1 Conditions of contrail formation 100 4.1.2 Initial dimensions at the end of the dissipation regime 101 4.1.3 Microphysical properties during the diffusion regime 103 4.2 Radiative transport up to the contrail 105 4.2.1 Solar direct and diffuse radiance 106 4.2.2 Terrestrial irradiance 107 4.3 Scattering and absorption properties of radiation within the contrail 109 4.3.1 Monte Carlo simulation for solar radiation 109 4.3.2 Monte Carlo simulation for terrestrial irradiances 112 4.3.3 Relevance of multiple scattering 116 4.4 Radiative extinction 116 4.4.1 Solar zenith and azimuthal angle 118 4.4.2 Flightpath 120 4.4.3 Contrail evolution 122 4.4.4 Turbulence 126 4.4.5 Wavelength specific extinction 129 4.5 Terrestrial energy forcing of a contrail 133 4.6 Verification 135 5 Conclusion and outlook 141 5.1 Conclusion 141 5.2 Outlook 144 List of Figures 147 List of Tables 151 Abbreviations and Symbols 153 Glossary 161 Bibliography 169 Acknowledgements 183 / Langlebige Kondensstreifen sind Eiswolken, welche durch Kondensation von Wasserdampf an Rußpartikeln in einer eisübersättigten Atmosphäre entstehen. Der Wasserdampf entstammt einerseits aus dem Triebwerkabgas und andererseits aus der Atmosphäre. Kondensstreifen können die Atmosphäre durch Rückstreuung solarer Strahlung kühlen und durch Rückstreuung und Absorption terrestrischer Strahlung erwärmen. Der Einfluss von Kondensstreifen auf den Wärmehaushalt der Atmosphäre und damit die Antwort auf die Frage nach dem dominierenden Effekt wurde bisher zumeist auf globaler Ebene ermittelt, wobei der Kondensstreifen als planparallele Schicht mit konstanten optischen Eigenschaften angenähert wurde. Individuelle Kondensstreifen und der Einfluss des Sonnenstandes wurden bisher nur mithilfe eines groben Rasters betrachtet und niemals unter Berücksichtigung der Flugleistung des Luftfahrzeuges, welches den Kondensstreifen generiert hat. Für eine Trajektorienoptimierung sind jedoch präzise Berechnungen des Strahlungseinflusses und eine gewissenhafte Berücksichtigung der Flugleistung notwendig. Nur so kann der zukünftige Luftverkehr die Haupteinflussfaktoren der Flugeigenschaften auf den Strahlungseinfluss der Kondensstreifen berücksichtigen. Aus diesem Grund wurde in dieser Arbeit ein Modell entwickelt, welches die Eigenschaften des Strahlungstransfers durch den Kondensstreifen kontinuierlich bestimmt und die aus der Flugleistung resultierenden Parameter berücksichtigt.:1 Introduction 3 1.1 Motivation 3 1.2 State of the art 5 1.3 Approach 6 2 Theoretical background 9 2.1 The Earth’s atmosphere 9 2.1.1 The mean vertical structure of the atmosphere 12 2.1.2 Standard atmospheres 14 2.2 Radiation 15 2.2.1 Nature of radiation 15 2.2.2 Important metrics describing radiation 17 2.2.3 Relevant spectra and principles of radiation 19 2.2.4 Solar radiation 20 2.2.5 Terrestrial radiation 21 2.2.6 Radiative transfer and extinction 22 2.2.7 Radiative transfer equation 30 2.2.8 Energy budget of the Earth-atmosphere system 32 2.3 Thermodynamics 33 2.3.1 Atmospheric stability 33 2.3.2 Turbulence 36 2.3.3 Conditions of contrail formation 41 3 Development of a radiative forcing model 45 3.1 Model atmosphere 45 3.2 Flight performance model 46 3.3 Atmospheric radiative transfer model 49 3.3.1 Two Stream Approximation 51 3.3.2 Discrete ordinate radiative transfer solver 52 3.3.3 Methods to calculate broadband radiances and irradiances 53 3.4 Contrail life cycle model 57 3.4.1 Dissipation regime 58 3.4.2 Diffusion regime 63 3.5 Contrail radiative forcing model 74 3.5.1 Consideration of multiple scattering using a Monte Carlo simulation 74 3.5.2 Geometry of the Monte Carlo simulation 75 3.5.3 Interpretation of Beer’s law 76 3.5.4 Procedure of the Monte Carlo simulation 79 3.5.5 The extinguished power per unit length contrail 87 3.5.6 Scattering and absorption efficiencies Qs, Qa and asymmetry parameters gHG 89 3.5.7 Calibration of the Monte Carlo simulation 94 4 Calculations 99 4.1 Contrail properties 99 4.1.1 Conditions of contrail formation 100 4.1.2 Initial dimensions at the end of the dissipation regime 101 4.1.3 Microphysical properties during the diffusion regime 103 4.2 Radiative transport up to the contrail 105 4.2.1 Solar direct and diffuse radiance 106 4.2.2 Terrestrial irradiance 107 4.3 Scattering and absorption properties of radiation within the contrail 109 4.3.1 Monte Carlo simulation for solar radiation 109 4.3.2 Monte Carlo simulation for terrestrial irradiances 112 4.3.3 Relevance of multiple scattering 116 4.4 Radiative extinction 116 4.4.1 Solar zenith and azimuthal angle 118 4.4.2 Flightpath 120 4.4.3 Contrail evolution 122 4.4.4 Turbulence 126 4.4.5 Wavelength specific extinction 129 4.5 Terrestrial energy forcing of a contrail 133 4.6 Verification 135 5 Conclusion and outlook 141 5.1 Conclusion 141 5.2 Outlook 144 List of Figures 147 List of Tables 151 Abbreviations and Symbols 153 Glossary 161 Bibliography 169 Acknowledgements 183

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Les réseaux orientés contenus (CCN) ont été créés afin d'optimiser les ressources réseau et assurer une plus grande sécurité. Le design et l'implémentation de cette architecture est encore à ces débuts. Ce travail de thèse présente des propositions pour la gestion de trafic dans les réseaux du future.Il est nécessaire d'ajouter des mécanismes de contrôle concernant le partage de la bande passante entre flots. Le contrôle de trafic est nécessaire pour assurer un temps de latence faible pour les flux de streaming vidéo ou audio, et pour partager équitablement la bande passante entre flux élastiques. Nous proposons un mécanisme d'Interest Discard pour les réseaux CCN afin d?optimiser l'utilisation de la bande passante. Les CCN favorisant l'utilisation de plusieurs sources pour télécharger un contenu, nous étudions les performances des Multipaths/ Multisources; on remarque alors que leurs performances dépendent des performances de caches.Dans la deuxième partie de cette thèse, nous évaluons les performances de caches en utilisant une approximation simple et précise pour les caches LRU. Les performances des caches dépendent fortement de la popularité des objets et de la taille des catalogues. Ainsi, Nous avons évalué les performances des caches en utilisant des popularités et des catalogues représentant les données réelles échangées sur Internet. Aussi, nous avons observé que les tailles de caches doivent être très grandes pour assurer une réduction significative de la bande passante; ce qui pourrait être contraignant pour l'implémentation des caches dans les routeurs.Nous pensons que la distribution des caches devrait répondre à un compromis bande passante/mémoire; la distribution adoptée devrait réaliser un coût minimum. Pour ce faire, nous évaluons les différences de coût entre architectures. / Content Centric Network (CCN) architecture has been designed to optimize network resources and ensure greater security. The design and the implementation of this architecture are only in its beginning. This work has made some proposals in traffic management related to the internet of the future.We argue that it is necessary to supplement CCN with mechanisms enabling controlled sharing of network bandwidth by competitive flows. Traffic control is necessary to ensure low latency for conversational and streaming flows, and to realize satisfactory bandwidth sharing between elastic flows. These objectives can be realized using "per-flow bandwidth sharing". As the bandwidth sharing algorithms in the IP architecture are not completely satisfactory, we proposed the Interest Discard as a new technique for CCN. We tested some of the mechanisms using CCNx prototype software and simulations. In evaluating the performance of multi-paths we noted the role of cache performance in the choice of selected paths.In the second part, we evaluate the performance of caches using a simple approximation for LRU cache performance that proves highly accurate. As caches performance heavily depends on populations and catalogs sizes, we evaluate their performance using popularity and catalogs representing the current Internet exchanges. Considering alpha values, we observe that the cache size should be very large, which can be restrictive for caches implementation in routers.We believe that the distribution of caches on an architecture creates an excessive bandwidth consumption. Then, it is important to determine a tradeoff bandwidth/memory to determine how we should size caches and where we should place them, this amounts to evaluate differences, in cost, between architectures

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