Intégration et gestion de mobilité de bout en bout dans les réseaux mobiles de prochaine génération

Résumé - Pendant les dix dernières années, l'utilisation des systèmes de communication sans fil est devenue de plus en plus populaire tant chez les entreprises que chez les particuliers. Cette nouvelle tendance du marché est due, en grande partie, à la performance grandissante des réseaux mobiles qui concurrencent davantage les réseaux filaires en termes de bande passante, de coût et de couverture. Toutefois, cette catégorie de solutions sans fil est conçue pour des services spécifiques et utilise des technologies très variées. De plus, les usagers sont de plus en plus mobiles et requièrent des applications sensibles au délai (voix, multimédia, etc.). Dans ce nouveau contexte de mobilité, la prochaine génération des réseaux sans fil (4G) s'annonce comme l'ultime solution visant à satisfaire les exigences des usagers tout en tirant profit de la complémentarité des services offerts par les systèmes mobiles existants. Pour ce faire, la principale vocation de la future génération (4G) consiste en l'intégration et la convergence des technologies sans fil existantes et celles à venir. Cette intégration passe obligatoirement par l'utilisation du protocole IP (Internet Protocol) qui permet de cacher l'hétérogénéité des systèmes intégrés puisqu'il demeure l'unique couche commune à toutes les plateformes mobiles. Plusieurs solutions d'intégration ont été proposées dans la littérature. Celles-ci concernent des architectures d'intégration et des mécanismes de gestion de mobilité. Cependant, les approches proposées ne font pas l'unanimité et souffrent de plusieurs handicaps liés, en particulier, à l'interopérabilité et la garantie des relèves sans coupures.----------ABSTRACT During the last few years, the use of wireless systems is becoming more and more popular. This tendency can be explained by the fact that mobile technologies are gaining in performance in terms of bandwidth, coverage and cost compared to the traditional wired solutions. However, each mobile network is tailored for a specific type of services and users. Moreover, end users are expected to become more and more mobile and show an increasing interest to real-time applications. In these circumstances, the next generation of mobile networks (4G) appears to be the ultimate solution that will satisfy mobile user demands and take benefit of the existing wireless systems. Indeed, the future generation consists of integrating, in an intelligent manner, the existing/future wireless systems in a way that users can obtain their services via the best available network. This integration passes through the use of the Internet Protocol (IP) that will hide the heterogeneity pertaining to the integrated networks. To deal with this very important task, several solutions are available in the literature. The proposed approaches cover some basic topics such as interworking architecture and mobility management. Nevertheless, these proposals suffer from drawbacks relevant to the guarantee of QoS through heterogeneous technologies

Entrepreneuriat familial et stratégies de pérennité : contribution au concept d’innovation prudentielle

L’objectif de cette recherche est d’analyser les comportements en matière d’innovation d’entreprises familiales pérennes. Une analyse de données secondaires constituées detémoignages relatifs à l’innovation dans des firmes familiales pérennes met en évidence la recherche constante d’arbitrage entre stabilité et renouvellement, et le poids des traditionsagissant comme garde-fou des stratégies d’innovation. Puis, des choix stratégiques d’innovation réalisés par une entreprise familiale pérenne sont analysés en profondeur et permettentde spécifier le concept d’innovation prudentielle. Cette notion est ensuite précisée à l’aide de sept caractéristiques puisant toutes leur origine dans les traits communément acceptésdes firmes familiales pérennes.The objective of this research is to analyze the innovation strategy of sustainable family firms. An analysis of verbatim of managers in sustainable family firms showed that theyare constantly looking at a trade-off between stability and renewal. It highlights that the traditions act as safeguard against risky innovations. Afterward, a fine analysis ofstrategic choices in innovation made by a family firm was undertaken: it led to the specification of the concept of prudential innovation. This concept is then characterized throughseven features resulting from the commonly accepted characteristics of sustainable family firms.El objetivo de esta investigación es analizar los comportamientos en materia de innovación de las dinastías empresariales. Un análisis de los datos secundarios constituidos portestimonios relativos a la innovación dentro de las dinastías empresariales pone en evidencia la búsqueda constante de arbitraje entre estabilidad y renovación, y el peso de lastradiciones que actúa como pretil de las estrategias de innovación. Se analizan luego en profundidad las elecciones estratégicas de innovación realizadas por una dinastía empresarial,lo que permite especificar el concepto de innovación prudencial. Esta noción se precisa a continuación mediante siete características derivadas de los rasgos que suelen considerarsedefinitorios de las dinastías empresariales

E-diagnostic de processus physiques à base des méthodes de haute résolution Application : machines éoliennes

The expansion of systems using intelligent sensors has prompted the study of physical processes E-diagnosis based on high resolution methods. The automated control of modern wind machines requires proactive maintenance. We proposed several indicators measuring the performance level of a wireless protocol for routing data packets to the monitoring station. A study to design a diagnosis system entitled IESRCM for local or remote monitoring for the mentioned machines is achieved. A comparison has been realized to appreciate the performance of this system when it is integrated with GPRS or Wi-Max wireless modules. The obtained results by simulation using Proteus ISIS and OPNET software have favored the incorporation of Wi-Max module in the proposed system because its advantages over GPRS. The high resolution spectral estimation methods are effectively used for detecting electromechanical wind turbine faults. In front of the diversity of these methods, an investigation of each algorithm separately has been performed with a composite signal of stator current containing several types of defects and under different noisy environments. It was deduced in therein that the accuracy of the spectral estimation depends on the degree of the signal disturbance, the severity level of the faults, the frequency sampling and the number of data samples. The comparison with simulation in Matlab that we have made between these algorithms has proved the superiority of ESPRIT algorithm. However, this algorithm has a relatively large computing time and requires an important memory size to be executed. To overcome this problem, an improvement of ESPRIT-TLS technique has been proposed to make it applicable in real time. A new version of this method is developed in this thesis entitled Fast-ESPRIT. The proposed development is made by combining pass band recursive filtering technique IIR of Yule-Walker and decimation technique. The evaluation of the proposed technique for wind turbine fault detection of various types is performed. The analysis of the obtained results confirms that the Fast-ESPRIT algorithm provides a very satisfactory spectral accuracy in discriminating the studied faults harmonics. It resulted in a reduced complexity with an eligible ratio, a reduction of the required memory size for its implementation 5 times lower and a decrease of calculation time about 14,25 times less. This method provides better spectral resolution even in presence of a significant number of harmonics of different faults. However, this new method has some limitations because it does not recognize the type and the severity level of a detected fault. Therefore, another real time control approach has been proposed. It combines the developed Fast-ESPRIT method, the fault classification algorithm called CAFH and a fuzzy inference system interconnected with vibration sensors located on various wind turbine components. A new indicator of severity level for each studied fault type was formulated. It allows avoiding unnecessary alarms. Matlab simulation of this approach under four failure types with a noise shows that it provides a good robustness of faults classification.L’expansion des systèmes utilisant des capteurs intelligents a incité l’étude d’E-diagnostic de processus physiques à base des méthodes de haute résolution. Le contrôle automatisé des machines éoliennes modernes nécessite la maintenance proactive. On a proposé plusieurs indicateurs mesurant le niveau de performance d’un protocole d’acheminement sans fil des paquets de données vers la station de supervision. Une étude de conception d’un système de diagnostic IESRCM permettant la surveillance locale ou à distance des machines indiquées est réalisée. Une comparaison a été effectuée pour apprécier les performances de ce système lors de son intégration avec les modules sans fil GPRS ou Wi-Max. Les résultats obtenus avec simulation sous Proteus ISIS et OPNET ont favorisé l’incorporation du module Wi-Max dans le système proposé en raison de ses avantages par rapport au GPRS. Les méthodes d’estimation spectrale à haute résolution sont efficacement utilisées pour la détection de défauts électromécaniques d’éoliennes. Devant la diversité de ces méthodes, une investigation de chaque algorithme à part est réalisée avec un signal composite du courant statorique contenant plusieurs types de défauts et sous un environnement différemment bruité. On a déduit à cet égard que la précision de l’estimation spectrale dépend du degré de perturbation du signal, du niveau de sévérité d’un défaut, de la fréquence d’échantillonnage et du nombre d’échantillons de données. La comparaison avec simulation sous Matlab qu’on a effectuée entre ces algorithmes a prouvé la supériorité de l’algorithme ESPRIT. Cependant, cet algorithme présente un temps de calcul relativement grand et demande une taille mémoire importante pour être exécuté. Pour contourner cet obstacle, on a proposé une amélioration de la technique ESPRIT-TLS pour la rendre applicable en temps réel. Une nouvelle version est développée dans cette thèse intitulée Fast-ESPRIT. L’élaboration envisagée est effectuée en combinant la technique de filtrage passe bande récursif IIR de Yule-Walker et la technique de décimation. L’évaluation de la technique proposée dans la détection de quatre types de défauts d’une éolienne est réalisée. L’analyse des résultats obtenus confirme que l’algorithme Fast-ESPRIT offre une précision spectrale très satisfaisante dans la discrimination des harmoniques des défauts étudiés. On a abouti à une complexité réduite avec un rapport admissible, à une réduction de l’espace mémoire requis pour son exécution 5 fois inférieur et à la diminution du temps de calcul d’environ 14,25 fois moins. Cette méthode offre une meilleure résolution même en présence d’un nombre important d’harmoniques de défauts différents. Cependant, cette nouvelle méthode présente quelques limitations puisqu’elle ne permet pas de reconnaitre le type et le niveau de sévérité d’un défaut détecté. On a donc proposé une autre approche de contrôle en temps réel. Celle-ci combine la méthode Fast-ESPRIT développée, l’algorithme de classification de défauts intitulé CAFH et un système d’inférence flou interconnecté aux capteurs de vibration localisés sur les différentes composantes d’éolienne. Un nouvel indicateur du niveau de sévérité de chaque type de défaut a été formulé. Il permet d’éviter les alarmes inutiles. La simulation sous Matlab de cette approche avec quatre types de défaillances en présence d’un bruit montre qu’elle offre une meilleure robustesse dans la classification des défauts

La sauvegarde des préoccupations d’intérêt général dans le cadre de la régulation économique. En particulier le service postal universel

Peer reviewe

Suivi et localisation des marchandises en temps réel à partir des camions de transport sur longue distance

RÉSUMÉ La méthode actuelle de suivi et localisation des marchandises durant le transport par camion comporte certaines lacunes telles que la perte de marchandises et un retard imprévisible sur le délai de livraison. Dans cette recherche provenant d'un besoin industriel, un système permettant de localiser en temps réel différentes marchandises appartenant à différents clients à partir des camions de transport sur longue distance est proposé. Elle a été divisée en trois principales parties pour une investigation en parallèle : développement d’un principe de détection de la présence des marchandises à l’intérieur du camion par un dispositif, développement d’un principe de transfert de données entre ce dispositif de localisation cellulaire et l’extérieur du camion et application d’un algorithme de localisation pour le suivi des marchandises en temps réel. Pour la détection de la présence des marchandises à l’intérieur du camion, davantage de dispositifs cellulaires de localisation, des transmetteurs et récepteurs (modulation par déplacement d’amplitude) ASK de 433 MHZ ou la technologie RFID peuvent être utilisés. Des transmetteurs sans-fil peuvent être installés sur chacune des marchandises et transmettre l’information de présence au dispositif de localisation. Pour le transfert de données entre le dispositif cellulaire étudié et l’extérieur, les technologies LTE, GSM, HSPA et UMTS sont utilisées. Un circuit d’amplification de signal a été développé pour la sensibilité de réception et compenser l’atténuation du signal causée par la remorque qui agit comme une cage de Faraday. Pour la localisation du dispositif, le principe de triangulation et le principe de détection de l’identification des cellules sont utilisés. Les résultats actuels montrent qu’on peut atteindre l’objectif de fabrication d’un prototype et que le système peut localiser chacune des palettes la plupart du temps avec une précision inférieure à 1km par les méthodes de l’identification de la cellule et de la triangulation de tours cellulaire. La moyenne sur les distances entre le dispositif et les méthodes de localisation obtenues par le calcul est d’environ 560m dans un environnement urbain.----------ABSTRACT The current method for tracking and positioning of goods during truck transportation has some gaps such as loss of goods and an unpredictable delay in delivery time. In this research coming from an industrial need, a method for real-time tracking and localization of different goods in long-distance transportation trucks, which belong to different customers is proposed. It was divided in three parts to be investigated in parallel; development of a method for detection of the presence of goods inside trucks, development of a method for data transfer between the localization device and the outside of the truck and development of a localization algorithm for tracking of goods in real time. For the detection of the presence of the goods inside the truck, more cellular localization devices can be used or one or more in combination with 433 MHz (amplitude-shift keying) ASK transceivers and receivers or (radio frequency identification) RFID technology. Wireless transceivers could be found on each good and they would send their presence data to the localization device. For data transfer between the studied localization device and the outside of the truck; LTE, GSM, HSPA and UMTS technologies are used. A signal amplification circuit was developed to improve the sensibility of the device and compensate the attenuation caused by the signal loss caused by the passage through the truck’s metallic trailer acting as a closed box or as a Faraday cage. For the localization of the device, the method of cell localization, the triangulation and the GPS technology are studied. The actual results show that we can achieve the purpose of building a device prototype and that most of the time, we are able to localize each good with precision lower than 1km for cell identification and triangulation. The average distance between the device and the location methods obtained by measures is about 560m in an urban area

Capture opportuniste d'énergie micro-onde pour l'autonomie des objets communicants

In recent years, the decrease of electronic components consumption has led to the development of wireless devices. An interesting application concerns Internet of Things (IoT) and Wireless Sensor Networks (WSNs). Sensors are used in various scenarios such as intelligent monitoring systems for office, home automation, medical or military applications. Today these sensors are powered by batteries. Despite significant progress, batteries still have a limited lifetime and their replacement is often complicated. This explains the motivation to find alternative ways to power these objects. A promising method consists in harvesting energy from the ambient environment of the sensor nodes. For instance, thermal gradients, mechanical vibrations, light or electromagnetic waves could serve such a purpose. This thesis has been funded by PRACOM and has been held in this context. The thesis aim is to contribute to the development of innovative solutions to design self-powered sensor networks particularly by exploiting the energy of Radio Frequency (RF) waves. These sensors are located in ambient environment, i.e. an environment for which the RF power densities are not controlled and generally low. First of all, different sources and energy harvesting techniques have been investigated. This study helps to position the RF energy harvesting to other systems such as the mechanical, thermal, chemical, photovoltaic energy. After having demonstrated the added value of harvesting energy over a wide frequency band, a statistical study has been conducted to evaluate the RF power density in urban environment and countryside. The sensor environment involves choices for the chosen architecture, such as the addition of an energy storage cell or the use of a dc-dc converter. Several multi-band RF harvesters have been designed and tested in various environments. They show the feasibility of powering small sensors. The issue of autonomous sensors worn by the person is also addressed. The study highlights how the presence of the human body has an impact on RF harvester performance. Several solutions are proposed such as the improvement of the impedance matching network or the use of a high impedance surface.Les réseaux de capteurs sans fil (WSN: Wireless Sensor Network), l'Internet des objets (IOT), profitent des progrès récents en terme de consommation énergétique pour concevoir des entités de contrôle intelligentes. Les batteries ou piles ont permis le développement de ces systèmes en les rendant autonomes. Néanmoins, cette méthode d'alimentation est inadaptée pour les applications modernes. Une solution alternative pour alimenter ces capteurs est d'utiliser l'énergie disponible dans leur environnement, comme par exemple les gradients thermiques, les vibrations mécaniques, ou encore les ondes lumineuses ou Radio-Fréquences. C'est dans ce contexte que s'est déroulé ce travail de thèse financé par PRACOM. Cette thèse propose de contribuer au developpement de solutions innovantes visant à rendre autonome en énergie un réseau de capteurs en exploitant notamment l'énergie des ondes Radio-Fréquences (RF). Ces capteurs sont placés en environnement ambiant, c'est-à-dire dans un environnement pour lequel les densités de puissances incidentes ne sont pas maîtrisées et sont généralement faibles. Tout d'abord différentes sources et techniques de récupération d'énergie ont été étudiées comme l'énergie mécanique, thermique, chimique et celle des ondes lumineuses et Radio-Fréquences. Cette étude a permis de positionner les systèmes de récupération d'énergie des ondes Radio Fréquences par rapport aux autres systèmes. Après avoir démontré l'intérêt de collecter l'énergie sur une large bande de fréquence, une étude statistique a été menée sur l'évaluation de la densité de puissance RF présente dans un environnement urbain et à la campagne. L'environnement du capteur implique des choix pour l'architecture choisie, comme par exemple l'ajout de cellule de stockage d'énergie ou encore l'utilisation d'un convertisseur dc-dc. Plusieurs récupérateurs d'énergie RF multibandes ont été conçus et testés dans divers environnements. Ceux-ci montrent la faisabilité d'alimenter des petits capteurs en extérieur. La problématique des capteurs autonomes en énergie portés par la personne est également abordée. Il s'agit de voir comment la présence du corps humain a un retentissement sur les performances du système de récupération d'énergie RF. Plusieurs solutions sont proposées comme l'amélioration du réseau d'adaptation d'impédances du récupérateur d'énergie RF, ou encore l'utilisation d'une surface à hautes impédances

Méthodologie pour l'évaluation des signaux émis par les technologies émergentes. : Applications à la compatibilité électromagnétique des systèmes et à l'exposition des personnes.

The knowledge of human exposure, either general public or occupational, to radiofrequency electromagnetic fields, is still incomplete. Two issues are yet to be addressed:•Knowledge of the uses of communicating objects that are ever changing,•The evaluation of the potential impact that these new technologies could have on the environment.This document provides a synthesis of studies conducted to address the issues of electromagnetic compatibility and human exposure. In this context, it was necessary to evaluate, to characterize and to define the most relevant parameters of the radiated signals or the levels of electromagnetic fields emitted by devices that implement these emerging technologies. We additionally examined related issues such as exposure to electromagnetic fields at very low frequencies induced by high-voltage lines or emissions from domestic equipment integrating potentially radiating electronic devices. It also includes a summary of all results obtained from actual case studies, in terms of the knowledge of both the detailed electromagnetic compatibility of new or emerging systems and human exposure. Finally, solutions have been proposed that can help to improve the knowledge of signals and potential impacts, through updates of either current standards by taking into account more relevant new parameters or modification of calibration procedures of the instrumentation employed to characterize the exposure.La connaissance de l’exposition des personnes aux champs électromagnétiques radiofréquences, pour le public ou pour les professionnels, est encore aujourd’hui très parcellaire. Deux problématiques sont encore mal connues:•La connaissance des usages des objets communicants, en évolution constante et rapide,•L'estimation de l'impact potentiel que pourraient avoir ces nouvelles technologies sur l'environnement.Ce document est une synthèse des travaux de recherche conduits pour affiner les questions de compatibilité électromagnétique et d’exposition des personnes. Dans ce contexte, il a fallu évaluer, caractériser et définir les paramètres les plus importants des signaux rayonnés ou des niveaux des champs électromagnétiques émis par les dispositifs mettant en œuvre les technologies émergentes. Dans cette étude, on s’est également intéressé à des problématiques connexes comme l’exposition des personnes aux champs électromagnétiques de très basses fréquences induits par des lignes à très haute tension ou aux émissions rayonnées par des équipements domestiques intégrant des dispositifs électroniques potentiellement rayonnants. Il comprend également, une synthèse de tous les résultats obtenus à partir d'études de cas concrets, tant sur le plan des connaissances détaillées de la compatibilité électromagnétique des systèmes nouveaux ou émergents que sur la problématique de l’exposition des personnes. Enfin, des solutions ont été proposées, pouvant permettre d’améliorer les connaissances des signaux et des impacts potentiels par des modifications de normes, par la prise en compte de nouveaux paramètres plus pertinents, ou par la modification de procédures d’étalonnage de systèmes utilisés pour caractériser l’exposition

Gestion de la mobilité dans les réseaux denses de cinquième génération (5G)

Les réseaux de communications mobiles ont connu de profondes avancées technologiques au cours des deux dernières décénnies. La croissance du nombre d’abonnés mobiles ainsi que l’accès à des forfaits de données illimitées, souvent à des tarifs préférentiels, ont engendré une demande de bande passante, de vidéo et de données en forte croissance. Ces progrès significatifs ont favorisé le déploiement de nouveaux services et de nouveaux cas d’utilisation tels que l’Internet-des-objets (IoT), la réalité augmentée et virtuelle, les réseaux de villes intelligentes, les véhicules autonomes et l’automatisation industrielle. Aux technologies existantes, s’ajouteront de nouveaux modes de communication dans le but de répondre à plusieurs cas d’utilisation des réseaux mobiles qui sont encore difficiles à satisfaire à ce jour. Le résultat à long terme de cette nouvelle tournure dans le monde de la réseautique mobile est désigné sous le vocable de réseaux de cinquième génération (5G). Au-delà du déploiement d’applications avancées, les réseaux 5G offriront de nouvelles opportunités de revenus aux fournisseurs de services lorsqu’ils seront combinés aux fonctionnalités avancées telles que l’analyse de données, l’apprentissage automatique et à l’intelligence artificielle. Dans ce contexte, un large consensus est aujourd’hui établit sur la nécessité d’accroître la capacité du réseau par un déploiement massif de cellules de petite taille (Small Cell, SCs), d’un rayon de couverture réduit et à faible puissance. On parle alors d’une ultra-densification du réseau dont le but essentiel est de favoriser la proximité des points d’accès des utilisateurs finaux. Cependant, la densification du réseau implique des relèves fréquentes des usagers mobiles (MNs) entre les SCs et les zones de service. En effet, le rayon de couverture réduit des SCs rend plus complèxe la phase de sélection des relèves en plus d’accroître la fréquence de celles-ci. Ces relèves entraînent des dégradations, des perturbations et des déconnexions qui peuvent entraver l’objectif d’un accès transparent aux services du réseau. En outre, la fréquence des relèves engendre une latence et une charge de signalisation élevées dans le reseau. De plus, l’omniprésence d’applications temps réel exige une latence faible du réseau. Dans ce contexte, la gestion de la mobilité demeure encore un enjeux et il s’avère donc indispensable de concevoir de nouveaux protocoles de gestion de la mobilité capables répondre aux exigences de performances strictes des réseaux 5G.----------ABSTRACT : Mobile communications networks have experienced tremendous technological advances in the last two decades. The growth of the number of mobile subscribers and access to unlimited data plans, often at very affordable prices, have led to an increased demand for bandwidth, video and high-growth data. These significant advances have facilitated the deployment of new services and use cases such as Internet-of-things (IoT), augmented and virtual reality, smart city networks, autonomous vehicles, and industrial automation. On top of the existing technologies, new communication modes will arise to respond to several uses cases of mobile systems that are still difficult to meet today. The long-term result of this new trend in the world of mobile networking gives birth to a new paradigm called the fifth generation networks (5G). Beyond deploying advanced applications, 5G networks will offer new revenue opportunities to service providers, when combined with advanced features such as data analytics, machine learning, and artificial intelligence. In this context, a broad consensus is now established on the need to increase the network capacity through a massive deployment of small cells (Small Cell, SCs), with reduced coverage and low power. This requirement led to the ultra-densification of the network whose primary purpose is to promote the proximity of access points to the end-users. However, the densification of the cellular networks involves many mobile nodes (MNs) going through several handovers between the SCs and the service areas. The shorter SC’s radius makes the handover selection phase more complex while increasing its frequency. These handovers lead to service disruptions and disconnections that may hinder the provision of seamless mobility of network services. Moreover, the frequency of the handovers generates a high latency and signaling load in the network. Besides, the ubiquity of real-time applications requires low network latency. In this context, mobility management is still an issue, and it is, therefore, essential to design new mobility management protocols that can meet the stringent performance requirements of 5G networks

Projet Ecotic. Rapport final. Technologies numériques et crise environnementale : peut-on croire aux TIC vertes ?

La prise de conscience d’une crise environnementale majeure ainsi que la numérisation croissante denos modes de vie constituent deux éléments saillants des transformations actuelles de notre société.Notre étude a pour objectif de mieux comprendre la nature du lien entre ces deux facettes de notresociété et questionne les enjeux écologiques des technologies numériques de l’information et de lacommunication (TNIC).Le terme de « Green IT » ou « TIC vertes » commence à se diffuser, afin d’affirmer le potentielécologique de ces technologies ou, au contraire, d’en souligner le caractère usurpateur. La productionet l’usage des TIC participent-ils à rendre notre société plus écologique ou bien génèrent-il despollutions et des « effets rebonds » qui pourraient bien faire plus qu’annuler les bénéficesescomptés ? Notre étude vise à dresser un tableau de la réalité des TIC vertes et pose la question :peut-on croire aux « TIC vertes » ?Pour répondre à cette interrogation, notre étude s’appuie sur une approche interdisciplinaire relevant àla fois des sciences sociales (philosophie, sociologie, sciences politiques, gestion, marketing) et dessciences de l’ingénieur. La méthode de recherche mobilise conjointement une large revue de lalittérature académique et professionnelle, des entretiens avec des acteurs clés ainsi que destechniques de focus group auprès d’utilisateurs des TNIC.Dans la première partie de l’étude, un bilan des connaissances sur le domaine est réalisé. Suite à unpanorama des grands enjeux, un état des lieux est apporté sur la question environnementale en lienavec le développement des technologies numériques. Les chiffres clés sont présentés, montrantl’urgence de la question. Les méthodes d’analyse actuelles permettant d’évaluer le caractèreenvironnemental des technologies numériques sont étudiées d’un point de vue critique : centrées surles effets directs « de premier ordre » et sur le cycle de vie des technologies, ces méthodes d’analysene soulèvent généralement pas ou peu les questions sociales et sociétales qui s’imposent.La seconde partie de notre étude, plus empirique, vise à approfondir les représentations et lesengagements des acteurs socioéconomiques vis-à-vis des technologies numériques vertes. Cesinvestigations se penchent aussi bien sur les points de vue des producteurs, des distributeurs, despouvoirs publics que ceux du mouvement associatif ou des consommateurs. Nous abordons aussi leséléments quantitatifs qui sont mis en avant. Comment leurs rapports entre écologie et technologiesnumériques diffèrent, se complètent ou s’opposent-t-ils ? C’est là que réside toute la difficulté decompréhension de la notion de technologie numérique « verte ».La conclusion de l’étude apporte plusieurs réponses en soulignant les différentes priorités qui existentet le jeu de report de responsabilités qui s’opère entre acteurs. Ces résultats nous amènent à élargirle débat autour de la notion de consommation verte (consommer sa juste part de nature) etd’acception de la notion de modernité. Où la modernité ne se réduit pas à un tout numérique. (résumé exécutif

Optimisation de la gestion des interférences inter-cellulaires et de l'attachement des mobiles dans les réseaux cellulaires LTE

Driven by an exponential growth in mobile broadband-enabled devices and a continue dincrease in individual data consumption, mobile data traffic has grown 4000-fold over the past 10 years and almost 400-million-fold over the past 15 years. Homogeneouscellular networks have been facing limitations to handle soaring mobile data traffic and to meet the growing end-user demand for more bandwidth and betterquality of experience. These limitations are mainly related to the available spectrumand the capacity of the network. Telecommunication industry has to address these challenges and meet exploding demand. At the same time, it has to guarantee a healthy economic model to reduce the carbon footprint which is caused by mobile communications.Heterogeneous Networks (HetNets), composed of macro base stations and low powerbase stations of different types, are seen as the key solution to improve spectral efficiency per unit area and to eliminate coverage holes. In such networks, intelligent user association and interference management schemes are needed to achieve gains in performance. Due to the large imbalance in transmission power between macroand small cells, user association based on strongest signal received is not adapted inHetNets as only few users would attach to low power nodes. A technique based onCell Individual Offset (CIO) is therefore required to perform load balancing and to favor some Small Cell (SC) attraction against Macro Cell (MC). This offset is addedto users’ Reference Signal Received Power (RSRP) measurements and hence inducing handover towards different eNodeBs. As Long Term Evolution (LTE) cellular networks use the same frequency sub-bands, mobile users may experience strong inter-cellxv interference, especially at cell edge. Therefore, there is a need to coordinate resource allocation among the cells and minimize inter-cell interference. To mitigate stronginter-cell interference, the resource, in time, frequency and power domain, should be allocated efficiently. A pattern for each dimension is computed to permit especially for cell edge users to benefit of higher throughput and quality of experience. The optimization of all these parameters can also offer gain in energy use. In this thesis,we propose a concrete versatile dynamic solution performing an optimization of user association and resource allocation in LTE cellular networks maximizing a certainnet work utility function that can be adequately chosen. Our solution, based on gametheory, permits to compute Cell Individual Offset and a pattern of power transmission over frequency and time domain for each cell. We present numerical simulations toillustrate the important performance gain brought by this optimization. We obtain significant benefits in the average throughput and also cell edge user through put of40% and 55% gains respectively. Furthermore, we also obtain a meaningful improvement in energy efficiency. This work addresses industrial research challenges and assuch, a prototype acting on emulated HetNets traffic has been implemented.Conduit par une croissance exponentielle dans les appareils mobiles et une augmentation continue de la consommation individuelle des données, le trafic de données mobiles a augmenté de 4000 fois au cours des 10 dernières années et près de 400millions fois au cours des 15 dernières années. Les réseaux cellulaires homogènes rencontrent de plus en plus de difficultés à gérer l’énorme trafic de données mobiles et à assurer un débit plus élevé et une meilleure qualité d’expérience pour les utilisateurs.Ces difficultés sont essentiellement liées au spectre disponible et à la capacité du réseau.L’industrie de télécommunication doit relever ces défis et en même temps doit garantir un modèle économique pour les opérateurs qui leur permettra de continuer à investir pour répondre à la demande croissante et réduire l’empreinte carbone due aux communications mobiles. Les réseaux cellulaires hétérogènes (HetNets), composés de stations de base macro et de différentes stations de base de faible puissance,sont considérés comme la solution clé pour améliorer l’efficacité spectrale par unité de surface et pour éliminer les trous de couverture. Dans de tels réseaux, il est primordial d’attacher intelligemment les utilisateurs aux stations de base et de bien gérer les interférences afin de gagner en performance. Comme la différence de puissance d’émission est importante entre les grandes et petites cellules, l’association habituelle des mobiles aux stations de bases en se basant sur le signal le plus fort, n’est plus adaptée dans les HetNets. Une technique basée sur des offsets individuelles par cellule Offset(CIO) est donc nécessaire afin d’équilibrer la charge entre les cellules et d’augmenter l’attraction des petites cellules (SC) par rapport aux cellules macro (MC). Cette offset est ajoutée à la valeur moyenne de la puissance reçue du signal de référence(RSRP) mesurée par le mobile et peut donc induire à un changement d’attachement vers différents eNodeB. Comme les stations de bases dans les réseaux cellulaires LTE utilisent les mêmes sous-bandes de fréquences, les mobiles peuvent connaître une forte interférence intercellulaire, en particulier en bordure de cellules. Par conséquent, il est primordial de coordonner l’allocation des ressources entre les cellules et de minimiser l’interférence entre les cellules. Pour atténuer la forte interférence intercellulaire, les ressources, en termes de temps, fréquence et puissance d’émission, devraient être alloués efficacement. Un modèle pour chaque dimension est calculé pour permettre en particulier aux utilisateurs en bordure de cellule de bénéficier d’un débit plus élevé et d’une meilleure qualité de l’expérience. L’optimisation de tous ces paramètres peut également offrir un gain en consommation d’énergie. Dans cette thèse, nous proposons une solution dynamique polyvalente effectuant une optimisation de l’attachement des mobiles aux stations de base et de l’allocation des ressources dans les réseaux cellulaires LTE maximisant une fonction d’utilité du réseau qui peut être choisie de manière adéquate.Notre solution, basée sur la théorie des jeux, permet de calculer les meilleures valeurs pour l’offset individuelle par cellule (CIO) et pour les niveaux de puissance à appliquer au niveau temporel et fréquentiel pour chaque cellule. Nous présentons des résultats des simulations effectuées pour illustrer le gain de performance important apporté par cette optimisation. Nous obtenons une significative hausse dans le débit moyen et le débit des utilisateurs en bordure de cellule avec 40 % et 55 % de gains respectivement. En outre, on obtient un gain important en énergie. Ce travail aborde des défis pour l’industrie des télécoms et en tant que tel, un prototype de l’optimiseur a été implémenté en se basant sur un trafic HetNets émulé