Toward a versatile transport protocol

Les travaux présentés dans cette thèse ont pour but d'améliorer la couche transport de l'architecture réseau de l'OSI. La couche transport est de nos jour dominée par l'utilisation de TCP et son contrôle de congestion. Récemment de nouveaux mécanismes de contrôle de congestion ont été proposés. Parmi eux TCP Friendly Rate Control (TFRC) semble être le plus abouti. Cependant, tout comme TCP, ce mécanisme ne prend pas en compte ni les évolutions du réseau ni les nouveaux besoins des applications. La première contribution de cette thèse consiste en une spécialisation de TFRC afin d'obtenir un protocole de transport avisé de la Qualité de Service (QdS) spécialement défini pour des réseaux à QdS offrant une garantie de bande passante. Ce protocole combine un mécanisme de contrôle de congestion orienté QdS qui prend en compte la réservation de bande passante au niveau réseau, avec un service de fiabilité totale afin de proposer un service similaire à TCP. Le résultat de cette composition constitue le premier protocole de transport adapté à des réseau à garantie de bande passante. En même temps que cette expansion de service au niveau réseau, de nouvelles technologies ont été proposées et déployées au niveau physique. Ces nouvelles technologies sont caractérisées par leur affranchissement de support filaire et la mobilité des systèmes terminaux. De plus, elles sont généralement déployées sur des entités où la puissance de calcul et la disponibilité mémoire sont inférieures à celles des ordinateurs personnels. La deuxième contribution de cette thèse est la proposition d'une adaptation de TFRC à ces entités via la proposition d'une version allégée du récepteur. Cette version a été implémentée, évaluée quantitativement et ses nombreux avantages et contributions ont été démontrés par rapport à TFRC. Enfin, nous proposons une optimisation des implémentations actuelles de TFRC. Cette optimisation propose tout d'abord un nouvel algorithme pour l'initialisation du récepteur basé sur l'utilisation de l'algorithme de Newton. Nous proposons aussi l'introduction d'un outil nous permettant d'étudier plus en détails la manière dont est calculé le taux de perte du côté récepteur. ABSTRACT : This thesis presents three main contributions that aim to improve the transport layer of the current networking architecture. The transport layer is nowadays overruled by the use of TCP and its congestion control. Recently new congestion control mechanisms have been proposed. Among them, TCP Friendly Rate Control (TFRC) appears to be one of the most complete. Nevertheless this congestion control mechanism, as TCP, does not take into account either the evolution of the network in terms of Quality of Service and mobility or the evolution of the applications. The first contribution of this thesis is a specialisation TFRC congestion control to propose a QoS-aware Transport Protocol specifically designed to operate over QoS-enabled networks with bandwidth guarantee mechanisms. This protocol combines a QoS-aware congestion control, which takes into account networklevel bandwidth reservations, with full reliability in order mechanism to provide a transport service similar to TCP. As a result, we obtain the guaranteed throughput at the application level where TCP fails. This protocol is the first transport protocol compliant with bandwidth guaranteed networks. At the same time the set of network services expands, new technologies have been proposed and deployed at the physical layer. These new technologies are mainly characterised by communications done without wire constraint and the mobility of the end-systems. Furthermore, these technologies are usually deployed on entities where the CPU power and memory storage are limited. The second contribution of this thesis is therefore to propose an adaptation of TFRC to these entities. This is accomplished with the proposition of a new sender-based version of TFRC. This version has been implemented, evaluated and its numerous contributions and advantages compare to usual TFRC version have been demonstrated. Finally, we proposed an optimisation of actual implementations of TFRC. This optimisation first consists in the proposition of an algorithm based on a numerical analysis of the equation used in TFRC and the use of the Newton's algorithm. We furthermore give a first step, with the introduction of a new framework for TFRC, in order to better understand TFRC behaviour and to optimise the computation of the packet loss rate according to loss probability distribution

ADVICE, Allocation Dynamique des Voies de Circulation : Analyse système et choix technologique, livrable final de la Tache 2

Lutter efficacement contre la congestion routière, améliorer durablement la sécurité des automobilistes sont deux des objectifs majeurs des gestionnaires d'infrastructures routières. En milieu urbain, la congestion du trafic a un impact direct sur la qualité des transports collectifs (TC) de surface. Au-delà de leur extension, l'optimisation des infrastructures existantes et le déploiement de Systèmes de Transport Intelligent (STI), qui rendent possible la gestion dynamique du trafic, sont une solution. Le projet ADViCe, issu d'un travail collaboratif d'un Think Tank du LUTB « Systèmes de transport », propose d'évaluer la pertinence de la mise en place d'une stratégie d'allocation dynamique des voies de circulation. L'objectif étant d'améliorer l'efficacité des transports prioritaires (bus, pompiers, etc.) sans limiter sensiblement l'espace disponible pour les autres véhicules. Les objectifs du projet Advices sont : " Définir une méthodologie pour la mise en place d'une solution innovante de gestion du trafic " Développer les technologies adaptées et les mettre en oeuvre " Expérimenter les stratégies ADViCe " Evaluer et optimiser les scénarios de régulation Ce livrable représente le livrable final de la tache 2. Dans ce rapport nous identifierons les fonctions nécessaires à la gestion du trafic et nous décrirons les technologies permettant de les réaliser

Long-Wave Infrared Digital Holography

peer reviewe

Etude du contrôle d'accès dans les réseaux à large-bande de type ATM

Objectifs de l'étude et contributions -- Organisation du mémoire -- Les services large-bande et l'ATM -- Métriques de qualité de service et contraintes applicatives -- Moyens d'évaluation quantitative de la qualité de service en ATM -- Le contrôle de trafic en ATM dans la littérature -- Normes internationales sur le contrôle du trafic dans les réseaux ATM -- Le contrôle d'accès en ATM en mode préventif -- Préliminaires -- Estimation de la probabilité de perte cellule dans le multiplex ATM pour les pires cas de trafic -- Méthode de contrôle d'accès de référence pour les services SBR

Réalisation et validation en VHDL d'un récepteur de station de base à modulation en étalement de spectre

Les communications en étalement spectral sont utilisées à grand déploiement depuis l'adoption du standard cellulaire civil IS-95A en Amérique du nord. Pour augmenter la capacité des réseaux sans fil et permettre la diffusion de contenu numérique multimédia, le standard 3GPP a été développé. Il spécifie une bande passante supérieure, ce qui entraîne des débits de données plus élevés. Ce type de transmission impose cependant des contraintes sur le récepteur RAKE classique et exige sa révision pour diminuer les dégradations inter-symboles, inter-usagers et multi-trajets

Techniques de routage pseudo-aléatoire pour une application micro-électronique

Résumé La problématique de routage est très actuelle. On en trouve des applications dans les GPS, les prévisions de trafic routier, mais aussi pour le prototypage sur FPGA, la fabrication de puces électroniques ou le trafic TCP/IP sur Internet. On trouve des publications sur le sujet depuis plusieurs dizaines d'années, mais on observe actuellement une recrudescence confirmant l'actualité, l'importance et la complexité de ce problème. Cette thèse concerne le routage et ses ressources pour une application dans un nouveau type de système micro-électronique, nommé le WaferBoardTM . Son noyau consiste en un circuit électronique intégré à l'échelle d'une tranche de silicium (wafer). Peu d'applications commerciales de la micro-électronique ont exploité ce niveau d'intégration. Ce système de prototypage rapide vise à réduire d'un ou deux ordres de grandeur le temps de développement de systèmes électroniques. Il nécessite un ensemble d'outils logiciel de support, dont un outil de routage très rapide, capable de produire des solutions valables en des temps de l'ordre de la minute, et de certaines fonctionnalités spécifiques, l'équilibrage de délai ou le reroutage à la volée, au sein d'une netlist déjà routée. La problématique de routage pour cette application peut être imagée comme suit. Étant donné un réseau routier régulier (les routes d’Amériques du Nord en version cartésienne par exemple) et 100,000 voitures au départ lundi à 8h a.m. dans tout le pays avec des sources et destinations très variées; calculer les chemins pour toutes les voitures de telle sorte qu'aucune ne prenne la même route dans la journée. Il est 7h59 a.m, vous avez 1 minute, et des ponts sont inaccessibles pour travaux, en voici la liste. Cet exemple simpliste donne une idée des ordres de grandeurs de la problématique de routage que l'on cherche à résoudre pour cette application. Un algorithme de routage prend en paramètres deux structures de données : un graphe (ou réseau d'interconnexions) constitué de n\oe{}uds (sommets) et d'arcsUn arc relie deux sommets du graphe, et une netlistDans ce contexte, un netlist réfère à une liste d'interconnexions entre composants, liste de n\oe{}uds électriques dont les points de départ et d'arrivée sont positionnés géographiquement. Ainsi, au lieu de voitures, il s'agit de router des signaux électriques dont les points de départ et d'arrivée sont dictés par la position des broches des composants placés sur le système de prototypage. Un réseau régulier maillé mufti-dimensionnel (plus généralement appelé « réseau d'interconnexions ») sert de réseau routier dont certaines routes sont défectueuses, des ponts inaccessibles. En effet, le réseau d'interconnexions est un circuit électronique intégré à l'échelle d'une tranche de silicium complète, ce qui implique la présence de défectuosités au sein de chaque circuit fabriqué. Contrairement aux circuits électroniques classiques, où chacun est testé et les défectueux écartés, une intégration à l'échelle de la tranche demande de fortes redondances au sein du circuit pour minimiser le taux de rejets. Pour l'application du WaferBoard, un certain nombre d'éléments du réseau d'interconnexions seront fort probablement défectueux sur chaque circuit produit; l'algorithme de routage se doit de prendre en compte ces éléments très particuliers. Cette contrainte ne se retrouve pas dans les applications plus classiques des routeurs que l'on retrouve dans les PCB, circuits FPGA ou circuits VLSI. D'autres contraintes s'appliquent à ce projet particulier : la latence induite par la technologie est environ un ordre de grandeur plus importante que celle dans les circuits sur PCB, ce qui impose un routage orienté vers sa réduction.----------Abstract The routing problem is very actual. Applications are found in GPS, road traffic forecast, but also for prototyping on FPGA, or TCP/IP traffic on the Internet. Publications on the subject have existed for several decades, but new publications keep appearing, confirming the importance and complexity of the problem. This thesis deals with routing and the resources it requires for a new category of micro-electronic applications, called the WaferBoard. It is an electronic circuit integrated at the wafer scale. Few commercial applications of micro-electronics have exploited this level of integration. This rapid prototyping system aims at reducing by one or two orders of magnitude the development time of digital circuits. It requires a very fast routing tool, capable of producing viable solutions in a few minutes, with dedicated functionality such as balancing delays and rerouting on the fly parts of a netlist. The routing problem for this application can be pictured as follows. Given a regular road network of the size of north america, if 100.000 cars were to start Monday 8 a.m. across the continent with a wide variety of sources and destinations; the challenge is to compute paths for all cars so none of them take the same route that day. It is 7:59 am, you have 1 minute, and some bridges are under road work: here is the list. This simplistic example gives an idea of the orders of magnitude of the problem that need to be solved for this application. A routing algorithm takes as input: a graph (or interconnection network) made of nodes and edges, and a netlst, a list of electrical nodes with starting and ending points physically placed. Therefore, instead of cars, the problem consists of routing electrical signals with points of departure and arrival dictated by the pin position of components placed on the prototyping system. A regular, multi-dimensional mesh (also called "interconnection network") serves as a road network, which contains defective roads and inaccessible bridges. Indeed, the interconnection network is an electronic circuit integrated across a full wafer, implying the presence of defects within each manufactured circuit. Unlike conventional electronic circuits, where each is tested and defective ones are set apart, wafer scale integrated applications require lots of redundancy in the circuit to minimize the rejection rate. In the WaferBoard, a number of elements of the interconnection network will be defective in each circuit; the routing algorithm must take into account these very specific elements. This constraint is not found in the classic applications of routers found in PCB, FPGA or VLSI circuits. Other restrictions apply to this particular project: the latency induced by the technology is about one order of magnitude greater than that in the circuits of PCBs, which requires a routing oriented towards computation time reduction. This constraint partly explains the network architecture used. Within the WaferIC, the shortest distance is not necessarily the one that offers the smallest latency. This property of the network complexifies the routing problem. Balancing delays within a group of arbitrary size nets is a necessary feature of the routing algorithm, and the difficulty is amplified by the computation time limit. Indeed, the interest of the application is to reduce the time for a user to test a circuit: the time of setup is extremely short, and estimated at a few minutes only

Diversité et traitements non-linéaires pour les récepteurs modernes

Depuis le doctorat, les travaux de recherche auxquels j'ai contribué ont porté essentiellement sur des problèmes d'estimation d'un signal d'intérêt noyé dans du bruit. Les domaines d'application visés sont majoritairement le radar, mais aussi le GNSS et l'imagerie ultrasonore. Bien que différents, ces domaines sont soumis à des tendances similaires qui caractérisent ou caractériseront certainement les récepteurs modernes. En effet, les enjeux applicatifs requièrent de repousser sans cesse les limites de performance des traitements : le radariste cherche à détecter des petites cibles dans des environnements de plus en plus difficiles ; en GNSS, des solutions de positionnement haute précision sont recherchées dans des milieux très contraints tels les canyons urbains ; en imagerie médicale, une qualité accrue des images est recherchée pour améliorer les diagnostics, pour ne citer que quelques exemples. Parmi les tendances qui permettront de repousser les performances des récepteurs modernes, deux sont particulièrement présentes dans les travaux conduits jusqu'ici : la diversité des signaux et les traitements non linéaires. Le document illustre ceci en se focalisant sur deux des thématiques de recherche conduites jusqu’ici, à savoir « Le traitement du signal pour des radars de détection à large bande instantanée » et « La poursuite robuste de la phase d'un signal GNSS multifréquence ». Pour conclure, les perspectives de recherche d’un point de vue méthodologique et applicatif sont discutées

Investigations into the dynamics of the ICT ecosystem in Luxembourg

Information and Communication Technologies (ICTs) are increasingly acknowledged as a General-Purpose Technology touching all sectors of the economy and offering the potential of technological improvements, increases in productivity and innovation as well as economic growth. Nevertheless, there is an on-going, fervent debate amongst scholars, practitioners and policy makers about the relevance of ICT as a sector of the economy in its own right. Consequently, researchers have shown great interest in examining the importance and the development of ICT ecosystems in different countries and regions of the world. Up until now, however, smaller countries have often been overlooked, perhaps guided by an assumption that findings from larger economies could simply be transposed to such settings. This thesis set outs to address this research gap by investigating the ICT industry in Luxembourg, focusing on key developments since the telecommunications market was liberalised in the late 1990s as a means of identifying the main forces shaping developments within the sector in the period between 2000 and 2017. This research aim has been broken down into four specific research objectives, which were: to examine the size and the structure of the ICT ecosystem in Luxembourg; to understand the role of the state as policy maker, regulator and as actor within the ecosystem; to analyse the current strengths and weaknesses of the ICT ecosystem and, to identify the needs for specific changes and improvements. Overall, a critical realist approach has been adopted for the research, applying a quantitative analysis on existing data and complementing this with a qualitative approach building on new empirical data. Working for over 30 years as a manager and executive within media, telecommunication and ICT in Luxembourg, the author was able to interact with many senior professionals within the ICT industry in Luxembourg. Thus over 70 interviews have been conducted with a sample of executives from ICT organisations and institutions such as regulators, policy makers or promotion agencies. The outcomes of these interviews were complemented and triangulated with the help a 4-year long press review and an analysis of publicly available secondary sources. One of the primary research outcomes has been a detailed identification and discussion of the strengths and weaknesses of Luxembourg’s ICT ecosystem. Luxembourg has done well to focus on developing its ICT infrastructures and triggering the use of these infrastructures. Luxembourg has also performed well in liberalising its telecommunication sector and encouraging competition. In doing so, Luxembourg has been able to improve its position in terms of its ranking in international ICT related indices. However, Luxembourg’s weaknesses have been identified in terms of marketing and communication in the context of international competition, limited risk taking and the lack of creativity and entrepreneurship. An unexpected finding arose as it appeared that Luxembourg had neglected to develop or sustain a labour force with the necessary underlying e-skills and ICT competences. This problem has been acknowledged since and some initial remedial actions have been taken. A major contribution to knowledge is a new conceptual and methodological framework to analyse the strengths and weaknesses of ICT ecosystems. This framework can be seen as a development and extension of the ICT ecosystem model developed by Martin Fransman. It may also potentially be applied to similar environments in order to make sense of their ICT ecosystem, or indeed to other network related ecosystems. Finally, the author has determined some implications for policy makers and suggested avenues for further research