Codage dans les réseaux

La fiabilité des transmissions est un des principaux problèmes qu’ont à résoudre les concepteurs de systèmes de communication. Parmi les mécanismes de fiabilité, les codes correcteurs d’erreurs permettent de protéger les données transmises de manière pro-active contre les erreurs de transmission. Historiquement, ces codes étaient principalement utilisés sur la couche physique. L’augmentation de la puissance des machines a permis de les intégrer sur les couches hautes des piles de protocoles de communication depuis le milieu des années 90. Cette intégration a ouvert de nouvelles problématiques de recherche. L’une d’entre elles est la conception de codes adaptés aux contraintes des systèmes dans lesquels ils sont intégrés. La première partie des travaux présentés dans ce mémoire concerne ce thème. Nous avons en particulier fait plusieurs propositions pour améliorer les vitesses de codage et de décodage en logiciel des codes MDS (dont les représentants les plus connus sont les codes de Reed- Solomon). Une RFC est en cours de publication à l’IETF sur ce sujet. Une modification de la structure de ces codes nous a permis de les adapter aux transmissions multimédia en introduisant des niveaux de protection variables entre les symboles d’un même mot de code. Enfin, en relâchant au maximum leur structure, nous avons construit un système de codage "à la volée" s’intégrant particulièrement bien dans des protocoles de communication classiques. La seconde thématique concerne la distribution des mécanismes de fiabilité et de la redondance sur les différentes couches protocolaires. Nous avons par exemple étudié la possibilité de laisser des paquets corrompus remonter les couches pour être corrigés ou simplement traités par les couches hautes. Lors de collaborations avec le CNES et Thalès Alénia Space, nous avons étudié le cas des transmissions multimédia de satellites vers des mobiles (SDMB et DVB-SH) en analysant les différentes solutions de distribution de la redondance sur les couches physique, liaison et les couches hautes. Différentes applications de ce travail ont débouché sur le dépôt de 2 brevets. Le dernier volet de nos recherches concerne les applications des codes à effacement. Nous avons présenté des contributions sur l’utilisation de codes à effacement dans les réseaux pairà-pair. En particulier, dès 2002, nous avons montré comment les codes permettaient d’accélérer les temps de téléchargement dans ce type de réseau. Nous avons aussi proposé une application particulière du codage réseau en montrant que cette technique peut réduire les bornes des délais de bout-en-bout des paquets dans des réseaux fournissant des garanties sur la qualité de service

Contributions à la fiabilisation du transport de la vidéo

Les applications vidéo rencontrent un franc succes dans les nouveaux réseaux de communication. Leur utilisation dans des contextes de plus en plus difficiles : réseaux de paquets non fiables (internet), diffusion vers des récepteurs mobiles via des canaux sans fil, ont requis le développement de nouvelles solutions plus efficaces et mieux adaptées. Les travaux de cette thèse sont une tentative de réponse à ces besoins. Les solutions qui ont été développées peuvent être regroupées en deux ensembles : des solutions issues de travaux nouveaux développés dans un contexte d'utilisation ordinaire et des solutions issues de l'amélioration et l'optimisation de travaux existants développés pour des contextes extrêmes.Le canal de Bernoulli a représenté pour nous le cadre de travail pour le développement des nouvelles solutions. Ainsi pour les applications de diffusion vidéo, nous avons ciblé la protection inégale et avons développé un mécanisme à protection inégale des données vidéo (DA-UEP). Ce mécanisme se situe à proximité de la source vidéo et adapte le niveau de protection des données à leur degré d'importance. Son originalité réside dans sa manière d'intégrer la particularité d'interdépendances des données vidéo dans le générateur de la protection inégale. Dans un travail d'approfondissement et d'exploration, nous avons combiné la protection inégale des couches hautes produite par DA-UEP avec de la protection inégale de la couche physique produite par de la modulation hiérarchique. L'optimisation de ce système a permis d'obtenir des gains significatifs et a validé le bien fondé de cette piste de recherche. Pour les communications vidéo interactives, nous avons évalué les performances du mécanisme Tetrys pour les communications vidéo. Ce mécanisme de codage à la volée avec intégration des acquittements a permis d'obtenir des résultats à la hauteur de ceux obtenus par la protection inégale dans un cadre de diffusion. Ces résultats ont aussi permis de mettre en avant tout le potentiel de ce mécanisme. Pour les canaux satellites mobiles, nous nous sommes intéressés à la diffusion vidéo vers des récepteurs mobiles. Dans ce cadre, nous avons évalué des mécanismes tels que les codes correcteurs d'erreurs, les entrelaceurs de la couche physique et de la couche liaison et les codes à effacement de niveau intermédiaire. Nous avons travaillé sur un canal réaliste en prenant en compte les contraintes pratiques telles que les temps de zapping et la vitesse de déplacement des récepteurs. Nous avons révélé les relations qui existent entre vitesse de déplacement, étalement spatial et qualité de réception. Ainsi, nous avons pu mettre en évidence les combinaisons de mécanismes qui permettent d'obtenir les meilleurs résultats en termes de fiabilité et de temps de zapping dans ce contexte particulier. ABSTRACT : Video applications are growing more and more successful in the new communication networks. Their utilization in growing harder context as lossy packet network (Interne), satellitemobile broadcasting wireless channel, call for the developments of more ecient and well adapted solutions. The work done in this thesis is an attempt to answer those new needs. The proposed solutions can be grouped into two sets : solutions based on new works developed for medium context and solutions based on the improvement and optimization of existing works developed for extremes contexts. The Bernoulli channel represented the working environment to develop new solutions. So for video streaming application, we targeted unequal protection mechanisms and developed dependency-aware unequal protection codes (DA-UEP). This mechanism is located near the source application and adapt the protection level to the importance of the data. Its originality comes from its ability to integrate video data dependencies into the protection generator. In a forward work of improvement and exploration, we combined DA-UEP unequal protection from high layers with hierarchical-modulation unequal protection from lower layer. The system optimization achieves substantial gains and validate the righteous of this research area. For conversational video applications, we evaluated the performances of Tetrys in the video communication context. This On-the-y coding mechanism with acknowledgment integration achieves performances as high as those obtained by unequal protection in streaming context. Those performances also advances the high potential of this mechanism. The land mobile satellite channels represented the working environment to improve and optimize existing solutions. We particulary focus on satellite to mobile video broadcasting applications. In this context, we evaluated mechanisms such as forward errors correcting codes (FEC), data interleaving at physical or link layers and forward erasures correcting codes at intermediates layers. The evaluation is made on a realistic satellite channel and takes into account practical constraints such as the maximum zapping time and the user mobility at several speeds. We reveal the existing relations between user velocity, data spreading and reception quality. Consequently, We identied the combinations of mechanisms that give the best performance in terms of reliability and zapping time in this particular framework

Gestionnaire de vie privée : un cadre pour la protection de la vie privée dans les interactions entre apprenants

L’évolution continue des besoins d’apprentissage vers plus d’efficacité et plus de personnalisation a favorisé l’émergence de nouveaux outils et dimensions dont l’objectif est de rendre l’apprentissage accessible à tout le monde et adapté aux contextes technologiques et sociaux. Cette évolution a donné naissance à ce que l’on appelle l'apprentissage social en ligne mettant l'accent sur l’interaction entre les apprenants. La considération de l’interaction a apporté de nombreux avantages pour l’apprenant, à savoir établir des connexions, échanger des expériences personnelles et bénéficier d’une assistance lui permettant d’améliorer son apprentissage. Cependant, la quantité d'informations personnelles que les apprenants divulguent parfois lors de ces interactions, mène, à des conséquences souvent désastreuses en matière de vie privée comme la cyberintimidation, le vol d’identité, etc. Malgré les préoccupations soulevées, la vie privée en tant que droit individuel représente une situation idéale, difficilement reconnaissable dans le contexte social d’aujourd’hui. En effet, on est passé d'une conceptualisation de la vie privée comme étant un noyau des données sensibles à protéger des pénétrations extérieures à une nouvelle vision centrée sur la négociation de la divulgation de ces données. L’enjeu pour les environnements sociaux d’apprentissage consiste donc à garantir un niveau maximal d’interaction pour les apprenants tout en préservant leurs vies privées. Au meilleur de nos connaissances, la plupart des innovations dans ces environnements ont porté sur l'élaboration des techniques d’interaction, sans aucune considération pour la vie privée, un élément portant nécessaire afin de créer un environnement favorable à l’apprentissage. Dans ce travail, nous proposons un cadre de vie privée que nous avons appelé « gestionnaire de vie privée». Plus précisément, ce gestionnaire se charge de gérer la protection des données personnelles et de la vie privée de l’apprenant durant ses interactions avec ses co-apprenants. En s’appuyant sur l’idée que l’interaction permet d’accéder à l’aide en ligne, nous analysons l’interaction comme une activité cognitive impliquant des facteurs contextuels, d’autres apprenants, et des aspects socio-émotionnels. L'objectif principal de cette thèse est donc de revoir les processus d’entraide entre les apprenants en mettant en oeuvre des outils nécessaires pour trouver un compromis entre l’interaction et la protection de la vie privée. ii Ceci a été effectué selon trois niveaux : le premier étant de considérer des aspects contextuels et sociaux de l’interaction telle que la confiance entre les apprenants et les émotions qui ont initié le besoin d’interagir. Le deuxième niveau de protection consiste à estimer les risques de cette divulgation et faciliter la décision de protection de la vie privée. Le troisième niveau de protection consiste à détecter toute divulgation de données personnelles en utilisant des techniques d’apprentissage machine et d’analyse sémantique.The emergence of social tools and their integration in learning contexts has fostered interactions and collaboration among learners. The consideration of social interaction has several advantages for learners, mainly establishing new connections, sharing personal experiences and receiving assistance which may improve learning. However, the amount of personal information that learners disclose in these interactions, raise several privacy risks such as identity theft and cyberbullying which may lead to serious consequences. Despite the raised concerns, privacy as a human fundamental right is hardly recognized in today’s social context. Indeed, the conceptualization of privacy as a set of sensitive data to protect from external intrusions is no longer effective in the new social context where the risks come essentially from the self-disclosing behaviors of the learners themselves. With that in mind, the main challenge for social learning environments is to promote social interactions between learners while preserving their privacy. To the best of our knowledge, innovations in social learning environments have only focused on the integration of new social tools, without any consideration of privacy as a necessary factor to establish a favorable learning environment. In fact, integrating social interactions to maintain learners’ engagement and motivation is as necessary as preserving privacy in order to promote learning. Therefore, we propose, in this research, a privacy framework, that we called privacy manager, aiming to preserve the learners’ privacy during their interactions. Considering social interaction as a strategy to seek and request peers’ help in informal learning contexts, we analyze learners’ interaction as a cognitive activity involving contextual, social and emotional factors. Hence, our main goal is to consider all these factors in order to find a tradeoff between the advantages of interaction, mainly seeking peer feedback, and its disadvantages, particularly data disclosure and privacy risks. This was done on three levels: the first level is to help learners interact with appropriate peers, considering their learning competency and their trustworthiness. The second level of protection is to quantify potential disclosure risks and decide about data disclosure. The third level of protection is to analyze learners’ interactions in order to detect and discard any personal data disclosure using machine learning techniques and semantic analysis

Le distanciel est-il le nouveau présentiel? Les effets de la pandémie sur les bibliothécaires de référence des universités en Turquie

La pandémie de la COVID-19, dont les effets se font ressentir à partir de la fin de l’année 2019, domine toutes les dimensions de la vie dans le monde entier. La communauté internationale à travers l’OMS incite les pays à se confiner, compte tenu du nombre de cas et de morts en augmentation. Malgré la découverte des vaccins, l’isolement et le confinement se poursuivent. La COVID-19 a également d’importantes conséquences sur la vie professionnelle. Pour nombre de groupes professionnels, la crise sanitaire se traduit par une adaptation à cette nouvelle forme de travail. Le confinement entraîne la mise en place de modes de travail inhabituels comme le télétravail auquel la plupart des cadres professionnels n’était pas préparée. La structure hybride du télétravail risque de réduire les frontières entre la vie professionnelle et la vie privée et de menacer le droit à la vie privée. Il est incontestable que la COVID-19 a aussi des impacts profonds sur les manières de travailler des professionnels d’information. Notre étude vise à obtenir une meilleure compréhension des effets du télétravail en confinement sur les services et les bibliothécaires de référence des bibliothèques universitaires dans la période pandémique en Turquie. Dans cette étude quantitative, la méthode privilégiée était l’enquête par questionnaire en ligne. Selon les données que nous avons collectées par l’intermédiaire d’un questionnaire en ligne, nous avons constaté que le télétravail en confinement estompait les frontières entre la sphère professionnelle et la sphère privée des bibliothécaires de référence surtout avec enfant(s) ou en couple. Cette étude nous a également permis de déterminer les types de services de référence et les ressources, surtout numériques, pour offrir ce service. Elle nous a aidé aussi à évaluer les effets des facteurs comme le genre et l’infrastructure technologique, et à voir à quel niveau le domicile convenait pour ce type de travail. Selon nous, les résultats de cette recherche pourraient être révélateurs pour déterminer la feuille de route dans ce processus. Aussi, notre étude contribuera à combler les manques dans ce domaine et à identifier des pistes de réflexion pour les recherches futures.The COVID-19 pandemic whose effects have been felt from the end of 2019, has dominated all aspects of public life across the globe. International community through the WHO incite countries to lock down because of the increasing number of cases and deaths. Despite the discovery of vaccines, isolation and lockdown continue. The global spread of the coronavirus has significant consequences on professional life. For many professionals, this health crisis resulted in adaptation to a new form of working. The lockdown introduced new and unusual ways of working like telecommuting for whom most of the professionals were not prepared. Hybrid structure of telecommuting could reduce boundaries between professional and personal life and threaten right to privacy. There is compelling evidence that COVID-19 has also deep impacts on the way that information professionals work. Our study aimed at understanding the effects of telecommuting on private sphere, and changes in reference services offered by university librarians during pandemic in Turkey. Our studies show the consequences of social distancing on reference services, which normally necessitate a proximity between librarian and user, and how telecommuting during the lockdown blur boundaries between professional and private sphere. In the “new normal”, private sphere is a hybrid space which includes both spheres. The method that we have adopted was online questionnaire survey to obtain a portrait of the impacts of telecommuting during the lockdown on references services and on reference librarians who are working at university libraries in Turkey. In our opinion, our study would fill the lack in this field and contribute to adopt measures especially for the future. Using data provided by an Internet-based survey questionnaire, our study aimed also aimed at grasping new definitions of work introduced by the “new normal” and at observing the effects of new professional perspectives on information sciences and especially on reference librarians in Turkey. Also, this study helped us to understand changes in factors like gender, social divide, and private life in this unprecedented period. In our opinion, the results of this study could be revealing to determine the roadmap in this process

Traffic and resource management in content-centric networks (design and evaluation)

Dans les dernières années, l utilisation d Internet a sensiblement changé en passant d un modèle de communication centré sur les machines á un centré sur les contenus. La plus part de services utilisés par les clients d Internet aujourd hui sont déjà centré sur les contenus même et pas sur leurs emplacement. Dans ce contexte, beaucoup de projets de recherche proposent un changement de l architecture de l Internet, en mettent des contenu identifié par leur nom au centre du réseau. Ce group de proposition est identifiés sous le nom de Information Centric Networking (ICN). Cette thèse se focalise sur la proposition Content-Centric Network (CCN). Dans une premier temps, nous analysons les performance du modèle de communication CCN en se concentrent sur le partage de la bande passante et de la mémoire et en proposant des formules pour la caractérisation du temps de transfert. Deuxièmement, nous proposons un protocole de contrôle de congestion et des mécanismes de forwarding pour CCN. En particulier on présent un premier mécanisme de contrôle de congestion, Interest Control Protocol (ICP), qui utilise une fenêtre contrôlé avec le mécanisme Additive Increase Multiplicative Decrease au récepteur. En complément avec ça, nous présentons un mécanisme distribué (hop-by-hop) pour obtenir une détection/réaction à la congestion plus rapide. Nous proposons aussi une modification d'ICP en implémentant le mécanisme Remote Adaptive Active Queue Management pour exploiter efficacement le multi-chemin. En fin, nous présentons un mécanisme de forwarding distribué qui base ses décisions sur des mesure de qualité d interface par chaque préfixe disponible dans les tableaux de routage.The advent of the World Wide Web has radically changed Internet usage from host-to-host to service access and data retrieval. The majority of services used by Internet s clients are content-centric (e.g. web). However, the original Internet revolves around host-to-host communication for which it was conceived. Even if Internet has been able to address the challenges offered by new applications, there is an evident mismatch between the architecture and its current usage. Many projects in national research agencies propose to redesign the Internet architecture around named data. Such research efforts are identified under the name of Information Centric Networking. This thesis focuses on the Content-Centric Networking (CCN) proposition. We first analyze the CCN communication model with particular focus on the bandwidth and storage sharing performance, We compute closed formulas for data delivery time, that we use in the second part of the thesis as guideline for network protocol design. Second, we propose some CCN congestion control and forwarding mechanisms. We present a first window based receiver driven flow control protocol, Interest Control Protocol (ICP). We also introduce a hop-by-hop congestion control mechanism to obtain early congestion detection and reaction. We then extend the original ICP congestion control protocol implementing a Remote Adaptive Active Queue Management mechanism in order to efficiently exploit heterogeneous (joint/disjoint) network paths. Finally, we introduce a distributed forwarding mechanism that bases its decisions on per prefix and per interface quality measurement without impacting the system scalability.PARIS-Télécom ParisTech (751132302) / SudocSudocFranceF

Un protocole de fiabilité basé sur un code à effacement "on-the-fly"

Transport protocol area has significantly evolved this last decade. Indeed, several TCP variants or minor enhancements have been proposed at the IETF. These multiple proposals can be explained by the numerous kind of access links in terms of bandwidth, loss rate and delay available today which allowed, for instance, the emergence of challenged networks. Furthermore, the Internet usage has also evolved. Although this network does not provide any guarantee, multimedia applications are pervasive today and Internet is used to carry delay constrained flows generated by Voice over IP or video-conferencing applications. Despite of this evolution, the reliability layer of transport protocols did not evolved and remains based on ARQ schemes. In this context, this thesis explores a novel erasure code concept named Tetrys which can be used as a generic reliability mechanism able to perform over both best effort and challenged networks. After a thorough study which both highlights the benefits brought by Tetrys and dissects its major characteristics (rate-less code, full-reliability capable, nearly optimal decoding delay), we illustrate its versatile behavior with several contributions in various domains. In particular, we present possible use of Tetrys by applying it to video-conferencing applications, Delay Tolerant Mobile Networks streaming applications and handovers management. As a prospective work, this thesis tackles existing issues from anarchic networks (i.e. networks characterized by an absence of congestion control). In this context, we propose a Tetrys-based optimal transmission mechanism for such networks and show that Tetrys is able to complete congestion-less protocol stack and allows the deployment of anarchic networks as an alternative to congestion controlled networks in terms of efficiency and fairness.Le monde du protocole de transport a fortement évolué depuis la création de l'internet. On retrouve désormais une grande diversité de liens avec des caractéristiques hétérogènes en termes de débit, taux de pertes et délais. Plus récemment, le caractère ubiquitaire des périphériques sans fil a permis d'envisager un nouveau mode de transfert prenant en compte la mobilité des utilisateurs pour propager l'information dans le réseau. Ce paradigme de communication rompt définitivement avec les hypothèses de conceptions des protocoles de transport classique. Les applications qui utilisent l'internet ont également évolué. Les réseaux best effort sont maintenant utilisés pour transporter des flux à contrainte de délai tels que la voix sur IP et la vidéo conférence. Cependant, malgré ces changements importants, le principe de fiabilité utilisé n'a guère évolué et se base toujours sur des retransmissions. C'est dans ce contexte que s'inscrit cette thèse qui vise à fournir une brique de fiabilité novatrice pour le support de tout type d'application sur les réseaux best effort et les challenged neworks qui font de plus en plus partie du paysage de l'internet. A cette fin, nous proposons un mécanisme de codage dénommé Tetrys. Ce code est sans rendement et ses symboles de redondance sont générés à la volée. Il permet à la fois une fiabilité totale et un délai de reconstruction quasi-optimal. Après une étude détaillée de ses propriétés, nous illustrons la généricité de ce mécanisme. Nous verrons que ses caractéristiques mènent à des contributions aussi bien sur le transport de flux de vidéo-conférence que sur le support du streaming dans les DTN ou encore la fiabilisation des handovers. De manière plus prospective, cette thèse reconsidère les hypothèses initiales du contrôle de congestion. Tetrys est utilisé comme code optimal dans le cas de réseaux dit "anarchiques" (i.e. caractérisés par une absence totale de contrôle de congestion). Nous montrons que le concept de réseau anarchi que est une alternative viable au contrôle de congestion et qu'il le remplace mÆeme avantageusement