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.

Les travaux présentés dans cette thèse s’inscrivent dans le thème général de l’adaptabilité des systèmes de communication pour la QoS. La contribution proposée porte sur l’adaptation dynamique de protocoles de Transport, pour répondre aux besoins en QoS d’applications multimédia distribuées dans un contexte d’activités coopératives de groupe de type opérations d’intervention d’urgence. La première partie a été réalisée dans le cadre du projet européen projet IST NETQoS et porte sur une proposition d’architecture conceptuelle pour la mise en oeuvre de l’adaptation au niveau Transport. Suivant une approche basée politique, les contributions exposées portent sur l’élaboration de l’architecture du composant central du système, chargé de concevoir, d’adapter et de faire appliquer des politiques opérationnelles aux entités en charge de la gestion directe de la QoS. La deuxième partie porte sur le problème de la décision et propose une approche originale de gestion collaborative des protocoles de Transport pour la QoS dans les activités coopératives de groupe. L’approche explorée vise à privilégier les connexions de Transport les plus prioritaires au détriment des connexions les moins prioritaires. Nous nous intéressons au problème de la répartition de la bande passante entre ces connexions. Après avoir défini le problème et les données nécessaires à sa résolution, nous le formulons sous la forme d’un problème de programmation linéaire résolu grâce à la méthode du simplexe. Deux critères de minimisation sont envisagés et discutés. Enfin, des mesures de performance réalisées en simulation permettent de mettre en évidence le bien fondé et les limites des solutions proposées / The results presented in this thesis deal with the general area of QoS oriented self-adaptive communication systems. The proposed contribution deals with dynamic adaptation of configurable (TCP-like) Transport protocols. The goal is to tackle the quality of service (QoS) requirements of multimedia applications distributed in cooperative group activities such as the ones involved in emergency operations. The first part of the thesis has been performed within the European IST project NETQoS. A conceptual architecture is proposed for managing adaptation at the Transport level. Following a policy-based approach, the exposed contributions particularly deal with design, implementation and test of the central component of the architecture, aimed at elaborating, adapting and making them enforced the operational policy having to be deployed on the managed Transport-level entities. The second part of the thesis deals with the decision problem. An original approach is proposed to manage Transport level protocols in a collaborative way within group cooperative activities. The proposed approach is aimed at privileging the most priority Transport connections at the expense of the less priority ones. The bandwidth distribution between the connections is considered in the proposed study. The problem is formulated as a linear programming problem which is resolved using the Simplex method. Two criteria are elaborated and discussed. Finally, performance assessments performed in ns-2 simulation allow showing the benefits and limitations of the proposed solutions

En s’appuyant sur les procédés de fabrication matures et sur la production à grande échelle de l’industrie CMOS, la technologie photonique silicium est une solution potentielle pour le développement de liens optiques haut débit peu onéreux destinés aux centres de données. Un premier pas a été franchi il y a une dizaine d’année avec la réalisation, à l’échelle industrielle, de transmetteurs/récepteurs avec des débits jusqu’à 100Gb/s. Cependant, tout semble indiquer que des vitesses encore plus élevées, (200 voir 400Gb/s), seront bientôt nécessaires. Malheureusement, les limitations techniques de cette première génération de circuits photoniques suggèrent qu’il sera difficile de réaliser des multiplexeurs (MUX/DEMUX) performants. Ces composants sont à la base des solutions de multiplexage en longueur d’onde (WDM) envisagées pour répondre à cette nouvelle demande de bande passante. Par ailleurs, on assiste depuis quelques années à une diversification des applications de la photonique intégrée qu’il semble également difficile de satisfaire au vu des performances de la technologie actuelle. C’est dans ce contexte que s’inscrit le travail de thèse présenté dans ce manuscrit. La solution étudiée est basée sur l’intégration d’un second circuit optique dont les propriétés sont complémentaires de celles du circuit silicium formant ainsi une plateforme optique performante quelle que soit la fonction à réaliser. Un schéma d’intégration monolithique a été privilégié afin de limiter les couts de production et d’assemblage. Le matériau choisi pour la réalisation de ce second circuit optique est le nitrure de silicium (SiN). Il possède en effet des propriétés parfaitement complémentaires de celles du circuit silicium : contraste d’indice réduit, coefficient thermo optique faible et grande gamme de transparence. C’est également un matériau utilisé depuis de nombreuses années dans l’industrie CMOS. Le premier objectif de ce travail de thèse a donc consisté à développer le schéma d’intégration de ce second circuit optique au sein de la technologie photonique PIC50G de STMicroelectronics. Une fois les différentes étapes du flot de fabrication validées, le développement de composants a pu débuter. Tout d’abord les guides d’onde, proposant des pertes de propagation inférieures à 0,2dB/cm à 1300nm, mais également divers composants élémentaires : transitions entre les différentes géométries de guides, coupleur fibre/puce, terminaison de guide d’onde, filtre de signaux parasites et coupleurs/séparateurs de puissance. Une caractérisation statistique de la transition optique entre les circuits Si et SiN a révélé des pertes d’insertion inférieures à 0,3dB entre 1270nm et 1330nm, validant la stabilité de ce composant particulièrement critique. Une attention particulière a été portée à la gestion de la polarisation dans les guides d’onde via le développement de séparateurs et de rotateurs de polarisation dont les performances sont à l’état de l’art des composants silicium. Une étude complète sur les MUX/DEMUX en SiN a également été réalisée. Des réseaux de guides d’onde ont notamment montré de bonnes performances : dérive en température < 12pm/°C, faible sensibilité à la polarisation, pertes d’insertion <1dB, diaphonie < -30dB, fonctionnement jusqu’à 12 canaux, bande passante à -1dB >11nm. Pour terminer, un émetteur/récepteur WDM quatre canaux a été conçu pour démontrer l’intérêt de cette plateforme hybride Si/SiN, il est actuellement en attente de caractérisation. Enfin, une étude des propriétés optiques non linéaires du SiN a permis de démontrer la génération de troisième harmonique de l’UV jusqu’au visible ainsi que la génération d’un supercontinuum s’étendant de 425nm à 1660nm, ouvrant ainsi la voie à de nouvelles applications. / Based on CMOS industry's mature manufacturing processes and large-scale production, silicon photonics technology is a potential solution for inexpensive high-speed optical links for data centers. About ten years ago, a first step was taken with the realization, at an industrial scale, of transmitters/receivers with data rates up to 100Gb/s. However, it seems that even higher speeds (typically 200 or 400Gb/s) will soon be needed. Unfortunately, the technical limitations of this first generation of photonic circuits suggest that it will be difficult to make efficient multiplexers (MUX / DEMUX), which form the basis of wavelength division multiplexing (WDM) solutions designed to meet this new bandwidth demand. Moreover, a diversification of the applications of integrated photonics is ongoing for a few years, which also seems difficult to satisfy given the performance of current technology. The thesis work presented in this manuscript yielded from this context. The studied solution is based on the integration of a second optical layer whose properties are complementary to those of the silicon circuit. This forms an integrated optical platform which can be efficient whatever the function to be performed. A monolithic integration scheme is chosen leveraging the low cost and manufacturing capability of CMOS industry. Silicon nitride (SiN), with a reduced index contrast and a low thermo-optical coefficient, is an interesting candidate for the realization of this second photonic circuit. Indeed, those properties are perfectly complementary to the silicon ones, and particularly adapted to the realization of MUX/DEMUX. Moreover, SiN is a well-known material of CMOS electronics. The first objective of this thesis was to develop the integration scheme of the second optical circuit within ST Microelectronics PIC50G photonic technology. Once all the fabrication steps validated, the development of photonic devices could begin. It starts with several kinds of optical waveguides, among which rib-type demonstrated propagation losses below 0.2dB/cm at 1300nm, but also various elementary components: transitions between waveguides, fiber/chip coupler, waveguide termination, parasitic signals filters and power splitters/combiners. A statistic characterization of the optical transition between Si and SiN circuits reveal insertion losses below 0,3dB from 1270nm to 1330nm, confirming the stability of this critical device. Special attention was paid to the polarization management within the SiN circuit. Polarization splitters and rotators were developed showing comparable performances with Si devices state of the art. An exhaustive study about the realization of SiN MUX/DEMUX was also carried out. Arrayed waveguide gratings especially show good performances: thermal drift < 12pm/°C, low polarization sensitivity, insertion loss <1dB, crosstalk level < -30dB, up to twelve channels, -1dB bandwidth >11nm. To conclude this work, a four channel WDM transmitter/receiver was designed in order to demonstrate the interest of this hybrid Si/SiN platform, its currently waiting for characterization. Finally, a study of the nonlinear properties of SiN demonstrated the generation of a third harmonic optical signal from UV to visible and the generation of a supercontinuum spanning from 425nm to 1660nm, paving the way to new applications.

In this thesis we provide a model for a bufferless optical burst switching (OBS) and an optical packet switching (OPS) network. The thesis is divided in three parts. <p><p>In the first part we introduce the basic functionality and structure of OBS and OPS networks. We identify the blocking probability as the main performance parameter of interest. <p><p>In the second part we study the statistical properties of the traffic that will likely run through these networks. We use for this purpose a set of traffic traces obtained from the Universidad Politécnica de Catalunya. Our conclusion is that traffic entering the optical domain in future OBS/OPS networks will be long-range dependent (LRD). <p><p>In the third part we present the model for bufferless OBS/OPS networks. This model takes into account the results from the second part of the thesis concerning the LRD nature of traffic. It also takes into account specific issues concerning the functionality of a typical bufferless packet-switching network. The resulting model presents scalability problems, so we propose an approximative method to compute the blocking probability from it. We empirically evaluate the accuracy of this method, as well as its scalability. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished