La thèse est consacrée à la modélisation analytique des réseaux de télécommunication à communication de paquets, véhiculant différents types de trafic, trafic temps-réel et transferts de données. Une première partie s'attache à l'évaluation de la performance des réseaux de données: l'analyse des différentes politiques d'allocation de ressource repose sur la théorie des réseaux de files d'attente dits Processor Sharing. En particulier, nous identifions et étudions les allocations insensibles aux caractéristiques statistiques fines du trafic. Nous étudions dans la deuxième partie le délai de traversée du réseau des paquets attachés aux applications temps-réel et donnons, à l'aide d'outils d'ordonnancement stochastique, quelques arguments en faveur de la conjecture "mieux que Poisson" majorant précisément ce délai. La dernière partie quantifie l'impact du trafic temps-réel sur la performance des transferts de données, étude basée également sur des notions d'ordre stochastique.

Les réseaux de télécommunications évoluent vers des modèles qui consistent en un certain nombre de routeurs IP interconnectés par un réseau optique intelligent. Cette nouvelle infrastructure multicouche nécessite un haut niveau de fiabilité, de telle manière que les services du réseau puissent être rétablis en cas de panne. Dans cette thèse, nous considérons différents problèmes de sécurisation et de dimensionnement liés à cette infrastructure multicouche. Nous donnons des formulations en terme de programmes linéaires mixtes , et nous discutons des polytopes associés. Nous décrivons plusieurs classes d'inégalités valides et étudions les conditions pour qu'elles définissent des facettes. Nous discutons de procédures de séparation pour ces inégalités et induisons des opérations de réduction. Nous développons des algorithmes de coupes et branchements et de coupes génération de colonnes et branchements et présentons une étude expérimentales sur des instances aléatoires et réelles.

Les réseaux Telecom sont désormais en charge du transport d’une large variété de trafic de types donnés, voix, vidéo et autres protocoles industriels réclamant des garantie de qualité de service strictes. L’ingénierie de trafic permet non seulement d’optimiser les ressources réseaux mais aussi de parvenir à garantir ces qualités de service exprimées en termes de délais dans le réseau, de gigue mais aussi de taux de disponibilité en présence de pannes de liens ou de nœuds. La technologie MPLS TE, basée sur la commutation de labels le long de chemins contraints a permis d’atteindre ces objectifs et fut déployée dans de nombreux réseaux. L’objectif de cette thèse est de proposer un nouveau modèle architectural nommé PCE, ainsi que des protocoles et algorithmes novateurs afin de résoudre plusieurs problèmes d’envergure liés à l’ingénierie de trafic et disponibilité du réseau. L’architecture PCE est tout d’abord décrite ainsi que le protocole de signalisation PCEP utilisé entre clients et serveurs, puis les protocoles de découvertes de PCE et algorithmes de partage de charge. Ensuite un nouvel algorithme récursif est spécifié permettant grâce à un calcul collaboratif et récursif distribué impliquant une suite de PCEs de calculer le chemin optimal pour des tunnels inter-domaines. Un nouveau paradigme pour le calcul des chemin de secours est spécifié qui permet à chaque nœud d’agir en tant que PCE pour le calcul des tunnels de secours de chacun de ses voisins dans l’hypothèse que sa propre panne, permettant une utilisation partagée des ressources réseau dédiées au secours pour des tunnels protégeant des ressources indépendantes... / Modern data networks carry a wide variety of traffic such as voice, video, data and other industrial protocols that require guaranteed quality of service. Traffic Engineering (TE) allows for network resource optimization while meeting service level agreement for these sensitive traffics in terms of delays, jitter but also network reliability in case of network element failure. To that end a technology making use of constrained paths using label switching (called MPLS TE) has been developed and widely used in a number of networks. The objective of this thesis is to propose a new architecture model referred to as the Path Computation Element (PCE) along with a number of protocols and algorithms in order to tackle a number of technical challenges. First the PCE architecture is described in terms of functional blocks with its protocols: the signalization protocol called PCEP used between client and servers in charge of computing label switched path in the network, the process of PCE discovery and load balancing. Then a new backward recursive algorithm is specified allowing for the computation of optimal inter-domain tunnels, which involves a series of stateless PCEs. We then introduce a paradigm shift consisting distributing the computation of backup tunnels in the network used by the well-known technology called Fast Reroute. Thanks to this new paradigm, each node independently acts as a PCE computing the back tunnels of all of its neighbors, thus maximizing the degree of sharing of the backup capacity among tunnels that protect independent resources. We conclude this thesis by showing how the PCE architecture can be applied (with adaptations specified in the last two chapt...

Soit un réseau comprenant des lignes de communication qui échouent indépendamment, dans lequel tous ou certains sites, appelés terminaux, doivent être capables de communiquer entre eux. Dans le modèle stochastique statique classique le réseau est représenté par un graphe probabiliste dont les arêtes sont présentes selon des probabilités connues. La mesure de fiabilité classique (CLR) est la probabilité que les terminaux appartiennent à la même composante connexe. Dans plusieurs contextes il est utile d'imposer la condition plus forte que la distance entre deux terminaux quelconques soit bornée supérieurement par un paramètre d. La probabilité que ça se produise est connue comme la fiabilité diamètre-bornée (DCR). Il s'agit d'une extension de la CLR. Les deux problèmes appartiennent à la clase NP-difficile de complexité ; le calcul exact n'est possible que pour les instances de taille limitée ou topologies spécifiques. Dans cette thèse, nous contribuons des résultats concernant le problème du calcul et l'estimation de la DCR. Nous étudions la complexité de calcul de cas particuliers, paramétré par le nombre de terminaux, noeuds et le paramètre d. Nous passons en revue des méthodes pour le calcul exact et étudions des topologies particulières pour lesquelles le calcul de la DCR a une complexité polynomiale. Nous présentons des résultats de base sur le comportement asymptotique de la DCR lorsque le réseau se développe comme un graphe aléatoire. Nous discutons sur l'impact de la contrainte de diamètre dans l'utilisation des techniques de Monte Carlo, et adaptons et testons une famille de méthodes basées sur le conditionnement de l'espace d'échantillonnage en utilisant des structures nommées d-pathsets et d-cutsets. Nous définissons une famille de mesures de performabilité qui généralise la DCR, développons une méthode de Monte Carlo pour l'estimer, et présentons des résultats expérimentaux sur la performance de ces techniques Monte Carlo par rapport à l'approche naïve. Finalement, nous proposons une nouvelle technique qui combine la simulation Monte Carlo et l'interpolation polynomiale pour les mesures de fiabilité.

Nous développons une méthode de modélisation et de validation adaptée aux système parallèles structurés en couches hiérarchiques. Nous définissons deux notions : la concordance de modèle prouve que le modèle possède bien les propriétés dégagées par les spécifications; l'adéquation de service valide le protocole par rapport à son service. Nous appliquons notre méthode à la modélisation du protocole de télécommunication de niveau Transport (la couche 4 d'après la norme ISO sur l'interconnexion des systèmes ouverts). Nous étudions tout particulièrement la gestion de désynchronisations du Service de la couche Réseau, et le contrôle de flux avec réquisition de crédit du protocole de la couche Transport. Nous utilisons les réseaux de Petri à prédicats pour décrire le modèle du service rendu par le couche Réseau sous-jacente et nous en servir pour construire le modèle du protocole de ma couche Transport. nous prouvons que la notion d'abstraction peut s'étendre aux réseaux de Petri à prédicats. La preuve du déroulement correct du protocole est apportée en utilisant les invariants issus du modèle.