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TCP performance study and enhancements within wireless multi-hop ad hoc network environments / Analyse et amélioration conjointe de la consommation d'énergie et des débits de TCP dans les réseaux ad hoc sans fil

Seddik, Alaa 30 March 2009 (has links)
Les réseaux ad hoc diffèrent des réseaux filaires par la multitude de perturbation auxquels ils sont sujets. Alors qu’une rupture de lien est un événement plutôt rare sur des réseaux filaires, et généralement imputable à l’état physique du matériel intermédiaire, cet événement est courant avec les communications radio. Ceci est lié à la qualité du signal reçu de l’autre extrémité ou à la configuration de l’environnement. Les perturbations causées par l’environnement ne mènent pas seulement à une rupture d’un lien, elles peuvent avoir un impact sur la réception des données. La volatilité des liens est typique dans les réseaux sans fil alors pour les réseaux filaires ce problème est inexistant. TCP, qui est prévu pour assurer la transmission fiable des données, n’a été conçu qu’en tenant compte des contraintes des réseaux filaires. Ainsi, certains événements dans la transmission de données sans fil peuvent être mal interprétés et engendrer une mauvaise réaction de TCP. Pour améliorer la performance de TCP dans les réseaux ad hoc, l’objectif de cette thèse est double. Dans un premier temps, une étude complète des performances de TCP dans les réseaux ad hoc est dressée. Celle-ci concerne à la fois les débits atteignables et aussi la consommation d’énergie induite par l’utilisation de ce protocole de transport dans un réseau ad hoc. Cette étude permet d’identifier les points d’amélioration de TCP pour qu’il soit utilisable dans les réseaux ad hoc. Dans un second temps, nous proposons une nouvelle variante de TCP, appelée TCP-WELCOME, dont l’objectif est de traiter de façon adéquate les différents types de perte de paquets sur un réseau ad hoc et optimiser la performance de TCP. / Wireless ad hoc networks are different from wired networks by the multitude of data packet loss situations they are subjected to. This is due to the characteristics of wireless channel that might obstruct the proper reception of data packet at the destination end. In some case, these vulnerabilities of wireless channel can result in a complete link failure. Although link failure is of low probability in wired networks, it is rather common in wireless networks. The volatility of communication channel is a typical problem with wireless links, which is not the case with wired cables. TCP is a transport protocol that aims at ensuring high reliability and guarantying reception of data packets. However, TCP was designed for wired networks to address congestion, which is the main cause for data packet loss in wired networks. Therefore, other types of data packet loss encountered in wireless networks are prone to misinterpretation by TCP, which will lead to TCP performance degradation within the network. To overcome the performance limitation of TCP when used within ad hoc networks, the aim of this thesis is twofold. First, a complete performance study of TCP over ad hoc networks is achieved. This evaluation concerns two performance metrics: the achievable throughput and the energy consumption of TCP within ad hoc networks. This study allows identifying the potential room of improvement to enhance TCP efficiency in ad hoc networks. Second, we propose a new TCP variant, TCP-WELCOME that optimizes the performance of TCP in ad hoc networks through its ability to distinguish among, and efficiently deal with, different data packet loss situations, within ad hoc networks.
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Commande et optimisation pour la régulation du trafic urbain mutimodale sur de grands réseaux urbains / Automatic control and optimisation for multimodal urban traffic regulation on large urban networks

Kachroudi, Sofiene 11 January 2010 (has links)
La nécessité de la régulation du trafic général et de l'amélioration de la régularité des lignes de transport en commun de surface est un constat largement partagé dans la recherche et dans les milieux opérationnels. L'objectif de cette thèse est la conception d'une stratégie capable de satisfaire ces objectifs via les feux de signalisation sur de larges réseaux urbains. Les points abordés dans cette thèse sont : la modélisation des phénomènes du trafic : que ce soit pour les véhicules particuliers ou les véhicules de transport en commun. Pour les premiers, le modèle reprend les bases de modèles déjà développés avec des améliorations pour tenir compte de toutes les situations du trafic. Pour les transports en commun, deux modèles originaux ont été développés. la construction des critères : nous avons construits deux critères pour mesurer l'état du trafic. Le premier, pour les véhicules particuliers, est le même que celui utilisé dans d'autres systèmes de régulation du trafic. Le critère pour les transports en commun a été construit de manière originale pour permettre de mesurer la régularité des lignes. l'optimisation multi-objectif : la complexité des modèles, le caractère fortement non linéaire des critères et les contraintes de temps réel du problème nous ont guidé pour le choix d'une méta-heuristique particulièrement performante qui s'appelle l'optimisation par essaims particulaires. Nous avons implémenté deux versions et adapté la méthode pour le cas multi-objectif. La commande en boucle fermée : la stratégie conçue se devait de répondre en temps réel aux changements d'état du trafic. Nous avons adopté une architecture classique de la commande prédictive généralisée ainsi qu'une architecture faisant intervenir la commande prédictive et la commande linéaire quadratique. Cette dernière commande sert à initialiser et limiter les dimensions de l'espace de recherche pour l'algorithme d'optimisation. Les résultats numériques obtenus grâce à la simulation de la stratégie sur un réseau virtuel montrent que la stratégie améliore significativement le trafic général et la régularité des lignes de transport en commun. / The need for traffic regulation and improving the transit regularity are facts widely shared within the research and operational environments. The objective of this thesis is to design a strategy to meet these goals through the traffic lights on large urban networks. Topics addressed in this thesis are: traffic modelling: whether it is for general or transit vehicles. For the former, the model reproduces the basic patterns already developed with improvements to accommodate all traffic situations. For transit vehicles, two original models were developed. Construction of criteria: we have constructed two criteria to measure the traffic state. The first, for cars, is the same as that used in other systems of traffic control. The criterion for transit vehicles has been built in an original way to measure the regularity of the vehicles. Multi-objective optimization: the models complexity, the highly non-linear criteria and the constraints of real-time environment have guided the choice of a meta-heuristic called Particle Swarm Optimization. We have implemented two versions and adapted the scheme to the multi-objective case. Closed loop control: the strategy had to respond in real time to changing trafic conditions. We have adopted a classic architecture of the Generalized Model Predictive control and an architecture involving predictive control and the linear quadratic control. This last one is used to initialize and limit the size of the search space for the optimization algorithm. The numerical results obtained by simulation on a virtual network show that the strategy significantly improves the overall traffic and regularity of the transit lines.
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Study on optimization of hazardous material transportation via lane reservation / Etude sur l'optimisation du transport de matières dangereuses par la réservation de voies

Zhou, Zhen 29 October 2014 (has links)
Le transport de matières dangereuses est connu pour son haut risque potentiel pour le réseau routier. Un accident peut avoir de graves conséquences pour la santé publique et l’environnement sur une longue période. L’optimisation du transport de matières dangereuses est une problématique importante. Cette thèse propose, pour la première fois dans la littérature, une stratégie de réservation de voies pour le transport de matières dangereuses. L’objectif est de proposer des itinéraires pour le transport de matières dangereuses qui minimisent à la fois le risque potentiel et l’impact négatif sur le trafic dans un réseau de transport dû à la réservation de voies. Dans cette thèse, nous nous focalisons sur deux nouveaux problèmes : l’optimisation de transport de matières dangereuses grâce à la stratégie de réservation de voies dans un réseau de transport selon si le risque dépend de l’instant de passage (appelé LRPTDR) ou pas (appelé LRPTIR). Pour chaque problème étudié, nous proposons un nouveau modèle d’optimisation multi-critères. Pour le LRPTIR, nous développons d’abord une méthode combinant la méthode de ε-contrainte et la logique floue pour obtenir des solutions Pareto-optimales et une solution préférée en fonction des critères du gestionnaire. Ensuite,une méthode qui combine le « cut-and-solve » and le « cutting plane» est proposée pour réduire le temps de calcul. Pour le LRPTDR, une méthode de « cut-and-solve » est appliquée, dans laquelle une nouvelle technique de « piecing cut » et une stratégie de relaxation partielle sont développées pour améliorer la performance. Les performances des algorithmes proposés sont évaluées à l’aide d’instances générées aléatoirement. Les résultats numériques montrent que les algorithmes proposés sont plus performants que le logiciel commercial CPLEX pour les problèmes étudiés. / Hazardous material transportation is well-known for its high potential risk. An accident may cause very serious economic damage and negative impacts on the public health and the environment over the long term. Optimization for hazardous material transportation is an important issue. For the first time in the literature, this thesis introduces the lane reservation strategy into the hazardous material transportation problem. The goal is to obtain a best compromise between the impact on normal traffic due to lane reservation and the transportation risk.In this thesis, we focus on two novel problems: hazardous material transportation problem via lane reservation in networks with time-invariant and time-dependent risk, called LRPTIR and LRPTDR, respectively. For these problems, multi-objective integer programming and multi-objective mixed integer programming models are formulated, respectively. For the LRPTIR, we first develop an ε-constraint and fuzzy-logic based method to obtain Pareto optimal solutions and a preferred solution. Then a cut-and-solve and cutting plane combined method is proposed to reduce the computational time. For the LRPTDR, an improved cut-and-solve based ε-constraint method is proposed, in which a new technique of generating piercing cuts is developed and a partial integral relaxation strategy is applied. The performance of the proposed algorithms is evaluated by randomly generated instances. Computational results demonstrate that for the considered problems, the cut-and-solve method outperforms software package CPLEX.
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Managerial rules for recovering from a disruption event in liner shipping

Lekhavat, Saowanit January 2019 (has links)
The aim of this study is to propose managerial rules for recovering from a disruption event in liner shipping. A critical realism philosophy is adopted in the design of the research. Optimisation and an experimental methodology which follows the critical realism paradigm is used as a framework. Particle swarm optimisation (PSO) is an optimisation model in which various rules are implemented to search for the optimal option to recover from a disruption problem. Solution representations for two options, speeding up and skipping, have been designed. A case study of a trans- Pacific route is used to generate novelty in the model under various configurations of degrees of disruption, maximum speeds, fuel prices, time windows and skipping penalties. The results show that the skipping option performs better than the speeding up option when there is a large amount of delay. The port skipping option is more valuable when the maximum speed limit of a vessel is low. The option of port skipping saves more total cost than the option of speeding up when fuel prices increase. Particularly, a vessel which applies the skipping option can save more total cost than one which applies the speeding option when there are high fuel prices and high degrees of disruption. In other words, speeding up is recommended in the case of low fuel prices and low degrees of disruption. The speeding option is recommended when a vessel faces a short delay and has a long time window. In contrast, the skipping option is more valuable when there is a long delay and a short time window. The higher the skipping delay penalties, the more valuable the speeding option is.
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Modèles et algorithmes pour l'optimisation robuste dans les Self-Organizing Network (SON) des réseaux mobiles 4G (LTE) / Models and algorithms for robust optimization in self-Organizing Networks (SON) of 4G mobile networks (LTE)

Tabia, Nourredine 13 December 2013 (has links)
La norme 3G/UMTS a permis de développer les premières applications multimédia pour téléphones et tablettes mobiles. Le nouveau standard 4G/LTE (Long Term Evolution) a pour objectif le très haut débit mobile. Dans ce standard, beaucoup d’efforts ont portés sur la reconfiguration automatique des réseaux en fonction de la demande des clients dans un processus appelé Self-Organizing Network (SON). Le travail de cette thèse s’inscrit dans cette direction. La reconfiguration de réseaux est comprise principalement dans le sens des modèles, des méthodes et des outils pour analyser les indicateurs remontés du réseau et configurer automatiquement les paramètres. Nous avons essentiellement travaillé sur les paramètres des aériens, l’allocation des fréquences, des puissances d’émission et des inclinaisons verticales.Dans cette optique, étant donné la forte variabilité des données d’entrée de l’optimisation issues des remontées de réseau, cette thèse porte sur les modèles et algorithmes d’optimisation robuste dans le contexte de l’optimisation sous contraintes. L’optimisation robuste fait référence à un ensemble de procédés pour proposer des solutions à des problèmes combinatoires dans un contexte de données incertaines et de scénarios variables dans le temps. Une première partie est dédiée à l’état de l’art et présente les principes des Self-Organizing Network (SON). La deuxième partie est consacrée à l’état de l’art des méthodes en optimisation robuste. En troisième partie nous présentons la modélisation mathématique du problème d’optimisation pour lequel les données de trafic (répartitions des clients sur la zone de service et leurs demandes respectives) prennent des valeurs variables dans le temps. Une phase de diagnostic sur le fonctionnement du réseau à partir des données, et une étude de sensibilité des solutions vis-à-vis des variations dans la réalisation des données ont été faites en quatrième partie avec des algorithmes de recherche locale. La cinquième partie présente le travail de conception, développement et test sur scénarios, d’une Recherche Tabou ainsi qu’une analyse approfondie sur les méthodes de pilotage envisagées pour les SON en 4G. / The standard 3G/UMTS has launched the first multimedia applications for mobile phones and tablets. The new standard 4G/LTE (Long Term Evolution) has mobile broadband objective. In this standard a huge effort has been done on automatic network reconfiguration based on customer demand variation in a process called Self-Organizing Network (SON). The work of this thesis lies in this direction. Reconfiguration of networks lies mainly in the direction of models, methods and tools to analyze network Key Performance Indicators and automatically configure its settings. We mainly worked on the air interface parameters such that frequency assignment, emitted power and pattern vertical inclination.In this context, given the high variability of optimization input data issued from the network, this thesis focuses on robust optimization under constraints. The robust optimization refers to a set of processes to provide solutions to combinatorial problems with uncertain and variable scenarios of data over time. The first Section presents the principles of Self-Organizing Network (SON). The second Section concerns the state of the art on robust optimization. The third Section defines the mathematical model to optimize for which traffic data (distribution of customers and throughput requirements on the service area) take variable values over time. A data diagnostic phase on the network operation and a sensitivity analysis of the solutions were made in the fourth Section with several local search algorithms. The fifth Section presents the work of design, development and test of a Tabu Search method and a thorough analysis of SON control methodology proposed for 4G.
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Optimisation of Embodied Energy in Domestic Construction

Ting, Siu Keih, ting0009@hotmail.com January 2007 (has links)
Over the years many developed economies around the world have used the domestic building sector capital growth as an indicator and as a stimulant to economic growth. However, attention to environmental duty of this industry has come to light only recently. There is an apparent increase in government attention and community awareness regarding the sustainability aspect of this growing industry and a greater emphasis is now being given to its environmental duty. The present pattern of metropolitan development in major Australian cities is one of spreading low-density suburbs. According to the Australian Bureau of Statistics the current trend indicates that there is a 30% increase in average dwelling size and material consumption and also a decline in the number of people per dwelling. This means the energy consumption per capital, both embodied and operational energy is on the rise in the domestic sector. In relative terms the emphasis on the conservation of embodi ed energy component is far less than the operational energy component. This research dissertation discusses the importance and needs in addressing this existing gap. Housing is an essential amenity. However the impact, due to current trend of increasing embodied energy consumption per capital should be minimised. This may even require major cultural shift to traditional construction processes, practices and home owner perceptions. This thesis presents the outcomes of a study investigating ways to produce a
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Quelque contribution à l'optimisation de constellations de satellites

Grandchamp, Enguerran 17 December 2001 (has links) (PDF)
A mi-chemin entre l optimisation et l astronautique ce travail de recherche s attaque au problème du design de constellations de satellites Déterminer le nombre de satellites nécessaires pour ré- pondre à un besoin et les positionner de manière correcte tels sont les enjeux techniques de cette thèse Minimiser les coûts et les délais tels sont les enjeux économiques auxquels est confronté le domaine spatial au quotidien Les difficultés majeures de ce problème sont d une part la taille et les caractéristiques de l espace de recherche; D autre part la non-régularité des critères utilisés et la nature mathématique et phy- sique hétérogène de l ensemble des paramètres (paramètres entiers et paramètres réels) interdisant l utilisation d algorithmes classiques; Enfin l évaluation des solutions qui met en oeuvre une simu- lation coûteuse en temps et en calculs sans retourner d information pertinente sur les bonnes ou mauvaises propriétés de la constellation évaluée interdit une exploration massive de l espace de recherche De ces constatations et de diverses études préliminaires est née une nouvelle approche Basé sur une meilleure exploitation de la simulation et sur une simplification des critères utilisés l algorithme composé de plusieurs niveaux met en oeuvre plusieurs techniques d optimisation En intégrant une base de connaissance sur les orbites et une méthode numérique de recherche d optimum le tout or- chestré par un algorithme métaheuristique cette nouvelle approche tente de résoudre les difficultés intrinsèques au domaine d application en décomposant le problème.
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Problèmes de régularité en optimisation de forme

Landais, Nicolas 10 July 2007 (has links) (PDF)
On s'intéresse à la régularité du bord des domaines minimisant des fonctionnelles du type energie de Dirichlet pénalisée par le périmètre de l'ensemble.
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Industrial scheduling with evolutionary algorithms using a hybrid representation

Andersson, Martin January 2011 (has links)
Scheduling problems have been studied extensively in the literature but because they are so hard to solve, especially real-world problems, it is still interesting to find ways of solving them more efficiently. This thesis aims to efficiently solve a real-world scheduling problem by using a hybrid representation together with an optimisation algorithm. The aim of the hybrid representation is to allow the optimisation to focus on the parts of the scheduling problem where it can make the most improvement. The new approach used in this thesis to accomplish this goal, is the combination of simulation-based optimisation using genetic algorithms and dispatching rules. By using this approach, it is possible to investigate the effect of putting specified job sequences in certain machines and using dispatching rules in the other. The hypothesis is that the optimisation can use dispatching rules on non-bottleneck machines that have little impact on the overall performance of the line and some specified job sequences on bottleneck machines that are hard to be scheduled efficiently with dispatching rules. This would allow the optimisation to focus on the bottleneck machines and that would produce a more efficient search. The results from the case study shows it is a viable approach exceeding or equalling existing techniques. The hypothesis that the optimisation can focus its efforts is supported by a bottleneck analysis which corresponds with the experimental results from optimisations.
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SIMBOSeer –Simulation Based Optimisation on low level Sequences of Operations.

Holm, Magnus January 2008 (has links)
The aim of this project has been to develop a new method that can be used for optimising the sequences of operations in flexible manufacturing cells. The method combines existing methods and available software tools from three research areas, optimisation, flexibility and virtual manufacturing. This method is named SIMBOSeer and it combines genetic algorithms in discrete event simulation together with continuous robot simulation. SIMBOSeer has been implemented at an existing workcell at Volvo Powertrain, Skövde, and it has successfully shown to be able to find possible improvements of the sequences of operations. SIMBOSeer has shown to be a successful combination of different virtual manufacturing tools. It has a great ability to find an optimal solution of the sequence of operations in a flexible manufacturing cell. SIMBOSeer not only gives a fast answer on how to produce different variants it also offers the possibility to generate the robot code automatically.

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