Québec Université Laval, Bibliothèque 2016

Le co-clustering est une technique de classification consistant à réaliser une partition simultanée des lignes et des colonnes d'une matrice de données. Parmi les approches existantes, MODL permet de traiter des données volumineuses et de réaliser une partition de plusieurs variables, continues ou nominales. Nous utilisons cette approche comme référence dans l'ensemble des travaux de la thèse et montrons la diversité des problèmes de data mining pouvant être traités, comme le partitionnement de graphes, de graphes temporels ou encore le clustering de courbes. L'approche MODL permet d'obtenir des résultats fins sur des données volumineuses, ce qui les rend difficilement interprétables. Des outils d'analyse exploratoire sont alors nécessaires pour les exploiter. Afin de guider l'utilisateur dans l'interprétation de tels résultats, nous définissons plusieurs outils consistant à simplifier des résultats fins afin d'en avoir une interprétation globale, à détecter les clusters remarquables, à déterminer les valeurs représentatives de leurs clusters et enfin à visualiser les résultats. Les comportements asymptotiques de ces outils d'analyse exploratoire sont étudiés afin de faire le lien avec les approches existantes. Enfin une application sur des comptes-rendus d'appels de l'opérateur Orange, collectés en Côte d'Ivoire, montre l'intérêt de l'approche et des outils d'analyse exploratoire dans un contexte industriel.

Les récentes avancées des applications de télécommunication radio-fréquences (RF), l'augmentation des fréquences d'opération des microprocesseurs et les possibilités de stockage de données rapides ont pour conséquence une expansion exponentielle du volume de données échangées. Ce développement a été permis et a engendré une demande croissante de systèmes de télécommunication de plus en plus performants, que ce soit en terme de débit, de flexibilité des réseaux, et bien évidement de coût des systèmes.<br /><br />Tous les systèmes de communication modernes requièrent un signal périodique stable pour fournir une base de temps nécessaire à la synchronisation, à l'alignement des horloges d'échantillonnage, à la récupération d'horloge ou encore à la synthèse de fréquence. Le verrouillage de phase est une des principales techniques pour répondre à ces besoins.<br /><br />L'enjeu de ce travail de thèse est de concevoir, réaliser et caractériser une boucle à verrouillage de phase capable de s'intégrer dans un système de télécommunication développé en partenariat entre la société STMicroelectronics et l'Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence (IM2NP). Ce système faible coût, faible consommation, réalisé en technologie CMOS est destiné à des applications de type réseaux personnels sans fils. Des contraintes fortes en terme de surface silicium, consommation, réactivité de la boucle et de précision fréquentielle sont les éléments directeurs de la conception de cette PLL. La boucle réalisée devra être capable de fonctionner en synthétiseur de fréquence et en modulateur FSK. Une attention particulière sera portée à l'oscillateur contrôlé en tension, véritable coeur de la PLL proposée.

La présente recherche porte sur l'État postcolonial sénégalais. Plus précisément, ce sont la place et le rôle de l'État depuis l'indépendance du pays en 1960 qui sont interrogés dans un secteur spécifique, celui des télécommunications. Cette interrogation s'est faite à l'articulation des deux univers de la gouvernance internationale et de ce que nous avons considéré comme une régulation nationale du secteur, des acteurs et des ressources spécifiques aux télécommunications sénégalaises. Ce travail s'est intéressé à la période postcoloniale (1960-2005) de manière à rendre compte sur près d'un demi-siècle des changements de régimes (internationaux puis transnationaux) de gouvernance et de la mutation des modes nationaux de régulation. Une périodisation sous forme de régimes permet de rendre compte des permanences et des évolutions en ce domaine. Pour saisir adéquatement ce rôle de médiateur et la transposition dans l'espace national de l'ordre coercitif imposé par l'environnement international, nous avons privilégié une approche d'économie politique de la communication et recouru à un cadre conceptuel transdisciplinaire qui emprunte à l'anthropologie politique, aux Relations Internationales et aux études postcoloniales. Nous avons ainsi problématisé les concepts de gouvernance, de régulation et de postcolonialité à partir de notre ancrage théorique. L'hypothèse centrale du présent travail est que l'État postcolonial évolue dans un environnement caractérisé par une rareté des ressources de différentes natures. Dans ce contexte, la question des ressources de télécommunications devient un enjeu pécuniaire et politique important pour l'État. Nous avons présumé que l'État jouait un rôle de passeur entre l'environnement de la gouvernance internationale et l'espace de la régulation nationale. L'architecture du cadre réglementaire libéralisé défini au niveau international (OMC, UlT, Banque mondiale) étant de plus en plus contraignante, ces contraintes seraient donc formellement relayées sous forme juridique dans l'espace national mais leur application serait instrumentalisée dans la perspective de contrôler les acteurs et les ressources au niveau national. Pour investiguer cette problématique et tester notre hypothèse de travail, nous avons dans un premier temps mobilisé une analyse de contenu qui a été appliquée au corpus de documents écrits émanant des organisations internationales en charge de la gouvernance des télécommunications de manière à identifier les différents régimes de gouvernance qui ont historiquement organisé les télécommunications internationales par rapport aux ressources communes (orbites et fréquences). Dans un deuxième moment, nous avons effectué une trentaine d'entretiens avec les différentes catégories d'acteurs qui interviennent dans la régulation des télécommunications au Sénégal. De ce fait, la régulation effective a pu être reconstruite et comparée au cadre juridique (discours d'orientation, lois, décrets et décisions) qui est censé organiser le secteur des télécommunications au Sénégal. Il nous a ainsi été possible de comparer les deux univers de la gouvernance et de la régulation avec une double perspective de l'action de l'État: au niveau juridique tel qu'il ressort du cadre réglementaire et de manière effective selon le témoignage des acteurs du secteur. Cette recherche a entre autres permis de procéder à une périodisation de la régulation étatique des télécommunications pendant la période postcoloniale. Il en est ressorti que souvent, la réforme du secteur au niveau national est fortement corrélée à un changement des principes de gouvernance au niveau international. La grande proximité qui existe entre le régulateur et l'exécutif sénégalais montre d'une part le haut degré de priorité accordé au secteur par l'État et une certaine distorsion du processus de régulation par l'interventionnisme étatique. L'analyse des liens qui unissent les différents acteurs a fait ressortir une certaine proximité entre l'État et son ancienne administration des télécommunications (la Sonatel), proximité qui perdure malgré la privatisation de cette dernière depuis 1997. Ainsi apparaît une alliance objective, contraire à l'esprit et à la lettre de la loi, entre l'État, le régulateur et l'opérateur dominant d'une part, et l'ensemble des autres acteurs de l'autre. Cette cartographie n'est cependant pas figée et en fonction des enjeux, on assiste à des rapprochements conjoncturels. D'autre part, la fonction de réglementation, qui subsiste conjointement avec celles de régulation et d'exploitation, est historiquement caractérisée par une certaine faiblesse au profit de la régulation, ce qui offre une marge susceptible de permettre une herméneutique conforme aux desseins étatiques. Autre enseignement important, le silence de l'État est aussi porteur de conséquences pour sa régulation du secteur que les mesures effectives qu'il prend pour organiser le secteur comme l'analyse du libellé des politiques publiques l'a clairement montré. Il est possible en guise de conclusion pour cette recherche d'affirmer que le secteur des télécommunications, malgré un espace de contraintes (la gouvernance) qui surdétermine son action, montre, par la manière dont il est régulé par l'État postcolonial sénégalais un univers tactique susceptible de rendre effectif un contrôle du secteur, des acteurs qui évoluent en son sein et des ressources nécessaires à son fonctionnement. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : État postcolonial sénégalais, Régimes de gouvernance, Régulation, Communauté épistémique, Ressources communes, Infrastructures essentielles, Libéralisation, Réforme des télécommunications, UIT, Banque mondiale, Intelsat, ART.

La validation des charges utiles des satellites de télécommunication nécessite des opérations coûteuses en temps et en personnel. Ce coût augmente régulièrement du fait de la complexité croissante des charges utiles. Il est donc crucial pour Astrium d'optimiser la réalisation des opérations de test. L'objectif de cette thèse CIFRE menée en collaboration entre Astrium et l'Onera est de développer une suite logicielle d'aide à la génération de plans de test. Le problème de génération de plan de test a été modélisé sous forme de graphe orienté à états. La NP-complétude de ce problème a été établie. Des modèles mathématiques ont été construits en programmation linéaire en nombres entiers et en programmation par contraintes en vue d'une résolution par des solveurs génériques. Cependant, ces solveurs génériques se sont heurtés à des problèmes d'insuffisance de mémoire liés à la très grande taille des instances à traiter. Ceci nous a conduits à développer un solveur spécialisé à base de recherche arborescente faisant appel à des mécanismes spécifiques de choix de variables et de valeurs, de propagation de contraintes, de calcul de borne, de retour-arrière, d'apprentissage et de redémarrage. Un solveur spécialisé à base de recherche locale a été développé en parallèle. Les résultats obtenus par ces différents solveurs avec différents paramétrages ont pu être comparés. / Telecommunication satellite payload validation requires operations which are expensive in terms of time and manpower. This cost is constantly increasing as the payloads become more and more complex. It is crucial for Astrium to optimise the testing phase to keep these costs under control. The objective of this CIFRE thesis, conducted in collaboration with Astrium and Onera, is to develop a software suite to help generate test plans for the payloads.The problem of generating test plans was modeled using the form of a directed graph with states. The NP-completeness of this problem was proven. Mathematical models were built using integer linear programming and constraint programming with a view to solving the problems using generic solvers. However, these generic solvers had problems due to insufficient memory on account of the large size of instances to be handled. These problems led us to develop a specialised solver using a tree search, with special mechanisms for choosing variables and values, propagating constraints, computing bounds, backjumping,learning, and restarting. A specialised solver based on local search was developed in parallel.The results obtained by these different solvers with different settings were compared.

Cette thèse s'inscrit dans le cadre de l'optique micro-onde. Nous avons mis en oeuvre différentes solutions opto-électroniques dans le but de réaliser un synthétiseur hyperfréquence monolithiquement intégré, faiblement bruité et largement accordable jusqu'au domaine millimétrique. Le synthétiseur est basé sur l'intégration sur InP de deux lasers DFB, d'un coupleur optique et d'une photodiode rapide. En outre, un modulateur électro-optique est également implémenté sur la puce afin de transmettre un signal de données sur la porteuse générée. Les performances obtenues en terme de gamme d'accord et de transmission de données sans fil se sont révélées conformes aux objectifs. Ainsi, une gamme d'accord de 0 à 110 GHz et un débit de transmission de donnée sans fil à courte distance de 1 Gbit/s ont pu être démontrés, établissant notre système à l'état de l'art mondial pour ce type de composant totalement intégré. Les performances en terme de bruit de phase se sont en revanche révélées décevantes. Pour remédier à ce problème nuisant à la montée en débit supérieurs, nous avons investigué deux solutions de stabilisation de la fréquence porteuse. La première, basée sur un asservissement électronique (OPLL) de la puce, s'est pour le moment révélé infructueuse, mais a permis d'étudier plus avant les problématiques qui lui sont liées. La seconde solution, basée sur un système inédit de rétroinjection optique mutuelle et une stabilisation sur un oscillateur électronique externe a quant à elle répondu à nos souhaits. En effet, la stabilisation de la fréquence porteuse par cette technique a permis de démontré des largeurs de raies inférieure à 30 Hz et un bruit de phase réduit à -90 dBc/Hz à 10 kHz d'une porteuse accordée à 90 GHz. A la suite de ces travaux sur une première génération de composants, une deuxième génération a été développée afin d'améliorer les performances intrinsèques de la puce en remédiant aux limitations observées jusqu'alors. Ainsi, une nouvelle configuration de cavité a été conçue intégrant notamment des lasers plus longs ainsi que des miroirs haute réflectivité. Par ailleurs, une optimisation de la structure de la photodiode a été réalisée afin d'améliorer encore sa bande passante. Une telle source permet d’envisager la génération et la modulation de signaux microonde faible bruit de phase et largement accordables sur des composants monolithiquement intégrés répondant aux exigences de compacité, de reproductibilité et de performances haut débit requises par les industries des télécommunications, de la défense ou encore du domaine spatial. / This thesis deals with the microwave photonics context. We have implemented various opto- electronic solutions in order to realize a monolithically integrated microwave synthesizer which has a low noise and a wide tunability until millimeter-wave frequencies. The synthesizer is based on the integration of two InP DFB lasers, an optical coupler and a fast photodiode. In addition, an electro-optic modulator is also implemented on the chip in order to transmit data on the generated carrier. The performances obtained in terms of tunability and wireless data transmission proved consistent with the objectives. Thus, a tuning range of 0-110 GHz and a short distance wireless data transmission rate of 1 Gbit /s have been demonstrated, establishing our system to the state of the art for this type of fully integrated component. Phase noise and linewidth performances have however been disappointing. To solve this problem affecting the data rate we have investigated two ways of stabilizing the carrier frequency. The first, based on an electronic feedback loop (OPLL) has yet proved unsuccessful but allowed us to further explore the related issues. However, the second solution, based on a new system of optical cross injection and stabilization to an external electronic oscillator has filled our wishes. Indeed, the stabilization of the carrier frequency by this technique has demonstrated linewidth less than 30 Hz and a reduced phase noise to -90 dBc / Hz at 10 kHz for a given carrier at 90 GHz. Next to the first generation components, a second generation was developed to improve the intrinsic performances of the chip by remedying the limitations previously observed. Thus, a new cavity configuration was designed including longer lasers and high reflectivity integrated mirrors made by materials deep etching. Moreover, optimization of the photodiode structure was carried out to further improve the bandwidth. Such a source allows to consider the generation and modulation of low phase noise and widely tunable microwave signals on monolithically integrated components matching the compactness, reproducibility and high speed performances required by the telecom, defense and space industries.

La diversité croissante des différents agents constituant les réseaux de communication actuels ainsi que la capacité accrue des technologies concurrentes dans l’environnement réseau a conduit à la prise en compte d’une nouvelle approche distribuée de la gestion du réseau. Dans cet environnement réseau évolué, le besoin en accroissement de la bande passante et en ressources rares, s’oppose à la réduction de la consommation énergétique globale.Dans notre travail nous nous intéressons à l’application de mécanismes distribués et de méthodes d’apprentissages visant à introduire d’avantage d’autonomie dans les réseaux hétérogènes, mobiles en particulier, tout en améliorant les performances par rapport aux débits et à la qualité de service. Notre étude se concentre principalement sur l’élaboration de mécanismes distribués stochastiques et énergétiquement efficaces en profitant des capacités de calcul de tous les agents et entités du réseau. Divers outils de la théorie des jeux nous permettent de modéliser et d’étudier différents types de systèmes dont la complexité est induite par la grande taille, l’hétérogénéité et le caractère dynamique des interconnexions. Plus spécifiquement, nous utilisons des outils d’apprentissage par renforcement pour aborder des questions telles que l’attachement distribué des utilisateurs permettant une gestion dynamique, décentralisée et efficace des ressources radio. Nous combinons ensuite les procédures de sélection d’accès à des méthodes d’optimisation distribuées du type gradient stochastique, pour adresser le problème de coordination des interférences intercellulaires (ICIC) dans les réseaux LTE-A. Cette approche se base sur un contrôle de puissance dynamique conduisant à une réutilisation fractionnaire des fréquences radios. Par ailleurs nous adressons dans les réseaux décentralisés non-hiérarchiques, plus précisément les réseaux tolérants aux délais (DTNs), des méthodes décentralisées liées à la minimisation du délai de transmission de bout en bout. Dans ce cadre nous nous intéressons, en outre des équilibres de Nash, à la notion d’équilibre évolutionnairement stables dans différents contextes de jeux évolutionnaires, jeux évolutionnaires décisionnels markoviens et jeux de minorité. Enfin, la majeure partie du travail effectué se rattachant aux tests et validations par simulations,nous présentons plusieurs éléments d’implémentations et d’intégrations liés à la mise en place de plateformes de simulations et d’expérimentations / Growing diversity of agents in current communication networks and increasing capacitiesof concurrent technologies in the network environment has lead to the considerationof a novel distributed approach of the network management. In this evolvednetwork environment the increasing need for bandwidth and rare channel resources,opposes to reduction of the total energy consumption.This thesis focuses on application of distributed mechanisms and learning methodsto allow for more autonomy in the heterogeneous network, this in order to improveits performances. We are mainly interested in energy efficient stochastic mechanismsthat will operate in a distributed fashion by taking advantage of the computationalcapabilities of all the agents and entities of the network. We rely on application ofGame theory to study different types of complex systems in the distributed wirelessnetworks with dynamic interconnectivity.Specifically, we use the stochastic reinforcement learning tools to address issuessuch as, distributed user-network association that allows achieving an efficient dynamicand decentralized radio resource management. Then, we combine access selectionprocedures with distributed optimization to address the inter-cells interferencescoordination (ICIC) for LTE-advanced networks using dynamic power control and designof fractional frequency reuse mechanisms. Moreover we address in non-hierarchicalnetworks, more precisely in Delay Tolerant Networks (DTNs), decentralized methodsrelated to minimization of the end-to-end communication delay. In this framework weare interested, in addition to Nash equilibrium, to the notion of evolutionary stableequiliria in the different context of Evolutionary Games, Markov Decision EvolutionaryGames and Minority Games. As the major parts of our work includes testing andvalidations by simulations, eventually we present several implementations and integrationsmaterials for edition of simulation platforms and test beds

Cette thèse porte sur une étude détaillée, théorique et expérimentale, des phénomènes paramétriques, de la diffusion Raman stimulée et de leurs interactions mutuelles, survenant lors de la propagation d'ondes électromagnétiques intenses dans les fibres optiques unimodales. Ce travail vise notamment à suggérer de nouvelles fonctions de traitement tout-optique pour les télécommunications par fibres optiques. Une partie importante du travail met à profit la forte biréfringence des fibres à maintien de polarisation pour réaliser l'amplification paramétrique (ou instabilité de modulation induite) de signaux impulsionnels dans le régime de dispersion normale. Une approche phénoménologique montre l'équivalence physique entre le mélange à quatre ondes et l'instabilité de modulation. L'amplification de la fluorescence paramétrique, à partir du bruit quantique, présente un gain quasi-exponentiel en fonction de la puissance de pompe alors que l'amplification d'un signal évolue selon une loi en cloche à cause du déphasage non linéaire induit par la pompe. Les résultats expérimentaux mettent en évidence cette dynamique en cloche et confirment la validité du modèle d'instabilité de modulation. En remplacement des sources impulsionnelles de puissance, une expérience supplémentaire utilisant des microlasers permet d'obtenir des gains supérieurs à 20 dB dans 20 m de fibre. Enfin l'étude des aspects temporels liés à l'amplification paramétrique par biréfringence révèle la génération de trains d'impulsions solitons noirs à des cadences supérieures au THz. Une partie complémentaire analyse le processus d'intermodulation de phase dégénérée dans une fibre biréfringente et permet de décrire les effets spectraux et temporels, liés à l'utilisation d'impulsions picosecondes, qui affectent la propagation des ondes sur les axes de polarisation de la fibre. Les effets combinés de l'intermodulation de phase et de la différence de temps de groupe provoquent des rétrécissements et des asymétries des spectres modulés ainsi que des modulations temporelles rapides, en comparaison avec la situation ou une impulsion est polarisée selon une ligne neutre. Cette comparaison permet de mesurer la biréfringence des fibres sur une grande dynamique (103) et une bonne précision (5%). Une expérience montre ensuite la possibilité de décaler en fréquence des signaux par in termodulation de phase dégénérée sur une plage de 0 à ± 0,3 nm. Le troisième volet étudie les effets de couplage entre le mélange à quatre ondes et la diffusion Raman stimulée (DRS) en régime de dispersion normale pour réaliser de la conversion en longueur d'onde. Un signal picoseconde à la fréquence Raman anti-Stokes, injecté avec une impulsion pompe, induit la génération d'une impulsion Stokes par couplage paramétrique. La longueur de couplage, très faible, est cependant suffisante pour que l'amplification Raman Stokes prenne ensuite le relais, même très en dessous du seuil de DRS habituel. Cette méthode est originale puisqu'elle démarre sur un processus paramétrique complètement désaccordé en phase, mais assisté par l'amplification Raman Stokes et l'absorption anti-Stokes. Il permet ainsi une conversion/amplification tout-optique ultra-rapide de fréquences avec de très grands décalages spectraux (26 THz), normalement inaccessibles à la conversion paramétrique pure. Une application intéressante de ce procédé réside dans la possibilité de réaliser une conversion de longueur d'onde 1,3 Μm↑1,5 Μm entre les deux fenêtres spectrales des télécommunications. Bien que la diffusion Raman stimulée (DRS) dans les fibres optiques puisse être mise à profit pour un certain nombre d'applications, ce même processus peut être également source de pénalité en puissance et en débit dans les systèmes de télécommunications, notamment les transmissions multiplexées en longueur d'onde (WDM). Une méthode de contrôle et de suppression de la DRS est démontré à partir d'un champ de pompe multi-fréquences. Le mécanisme de suppression, basé sur l'antisymétrie spectrale de la susceptibilité Raman, est optimisé pour un écart entre les différentes composantes spectrales de pompe égal à deux fois le décalage Raman.. La suppression totale de la DRS est obtenue en déséquilibrant les puissances de pompe de manière à contrebalancer l'effet additionnel de cascade Raman des hautes vers les basses fréquences. Outre les implications potentielles de cette méthode dans les transmissions WDM, ce principe de suppression présente un intérêt pour augmenter les facteurs de compression dans les compresseurs d'impulsions à fibre.

La taille, la complexité et les performances des circuits électroniques de télécommunication sont de plus en plus contraignantes tandis que le temps et le coût de commercialisation doivent être réduits au maximum. Voulant répondre au vide existant sur le marché de la CAO dans ce domaine, ce travail est consacré à la simulation mixte de systèmes de communication complets parcourus par des signaux numériques, des signaux analogiques basse-fréquence, des signaux quasi-périodiques et des signaux RF à modulation digitale complexe. Le premier chapitre du manuscrit présente les différents types de circuits et de signaux que l'on veut simuler. La deuxième partie décrit d'abord les principales méthodes de simulation RF existantes. On développe ensuite les innovations apportées à la méthode de l'Equilibrage Harmonique, basée sur une utilisation efficace du spectre, et enfin celles apportées à l'algorithme de l'Enveloppe. Le troisième chapitre propose une nouvelle méthodologie pour simuler des circuits complets RF/Analogiques/Numériques dans le cadre de l'algorithme de l'Enveloppe : couplage avec un simulateur numérique, prise en compte de modèles comportementaux et partition analogique/RF des circuits. Enfin, la dernière partie illustre les potentialités de cette nouvelle technique d'analyse sur quelques circuits typiques. Pour la première fois, des systèmes complexes mixtes, décrits aux niveaux logique, transistor et comportemental, peuvent être simulés dans un seul flot et dans des temps raisonnables.

Nous nous intéressons dans cette thèse à différents types de réseaux (optiques, sans-fil, pair-à-pair) ayant chacun leurs spécificités mais partageant des problématiques communes : assurer la meilleure qualité de services possible, garantir la stabilité du système, minimiser les ressources et donc le coût de fonctionnement. Tout d'abord, nous étudions le problème de la reconfiguration du routage dans les réseaux optiques consistant à rerouter les requêtes de connexion en minimisant les perturbations pour les utilisateurs. Puis, nous nous intéressons au problème de la détermination de routages efficaces en énergie dans les réseaux coeur. Pour ce faire, nous étudions le problème de trouver des routages minimisant le nombre d'équipements utilisés. Ensuite, nous nous intéressons aux algorithmes d'ordonnancement des liens dans les réseaux sans-fil en présence d'interférence. Enfin, nous considérons le problème de stockage de données dans les réseaux pair-à-pair. Nous étudions l'impact de différentes politiques de placement sur la durée de vie des données et nous déterminons un choix de placement optimal. Pour résoudre ces problèmes, nous utilisons les outils théoriques des mathématiques discrètes (graphes, configurations, optimisation combinatoire), d'algorithmique (complexité, algorithmique distribuée) et de probabilités.