Dissertations / Theses on the topic 'Radiocommunication service mobile'

Avec l'avènement de la troisième génération, les réseaux de télécommunications mobiles entrent dans une nouvelle phase de leur évolution, d'un réseau omniprésent axé sur la téléphonie mobile, vers des systèmes de fourniture de services à grande échelle. Ces systèmes doivent permettre à des usagers (éventuellement mobiles) d'accéder à leurs services et leur environnement personnalisés quels que soient le réseau et le terminal qu'ils utilisent. Le constat actuel est que la mise en place de la fourniture de services pour ces systèmes nécessite la conception d'une plate-forme distribuée complexe faisant intervenir des éléments hétérogènes (grand choix de réseaux, plusieurs types de terminaux de capacités différentes, multiples opérateurs réseau et fournisseurs de services, contenus de services hétérogènes, etc.). Par ailleurs, l'évolution des terminaux mobiles (ordinateurs portables, assistants personnels, téléphones portables, etc.) et des réseaux mobiles (émergence des réseaux sans fil) permet le développement d'applications fondées sur la mobilité. L'environnement d'exécution de ces applications doit prendre en compte la variété des équipements et des ressources (ex: bande passante) ainsi que la mobilité de l'utilisateur. De plus, les usagers mobiles veulent pouvoir personnaliser les services et les utiliser de la même manière qu'en environnement fixe et ce, quel que soit le service à traiter et quelles que soient les capacités du terminal utilisé. L'objectif de cette thèse est de donner des éléments de solution à ces problèmes. Elle traite de la découverte et la fourniture de services adaptables dans les environnements mobiles. Elle a pour but de proposer une architecture permettant aux usagers mobiles de découvrir et d'exécuter des services sensibles au contexte de leur exécution. Les services proposés sont adaptés aux préférences de l'usager, aux capacités de son terminal, à sa localisation, et enfin, aux ressources réseau disponibles. Dans un premier temps, nous nous intéressons à l'utilisation des agents mobiles pour la fourniture de services dans les environnements mobiles. Ce modèle, bien adapté aux contraintes des environnements mobiles, s'avère intéressant, principalement, dans les applications qui entraînent la consultation de plusieurs services successifs sur le réseau (ex: visite de plusieurs prestataires de services dans le cadre d'une découverte de services). Par la suite, nous proposons une plate-forme de fourniture de services sensibles au contexte appelée CASP (Context Aware Service Provision). Dans cette plate-forme, la sensibilité au contexte est prise en compte dans les deux phases de fourniture de services suivantes: la découverte de services et l'exécution du service sur le terminal mobile. CASP utilise un mécanisme de découverte de services qui permet à l'usager mobile de personnaliser la fourniture de services et de l'adapter à ses exigences. Ce mécanisme, mis en oeuvre par un élément médiateur entre l'usager mobile et les fournisseurs de services, permet de ne proposer à l'usager que les services qui sont adaptés à ses préférences, aux capacités de son terminal et à sa localisation. L'implémentation de ce mécanisme de découverte de services est basée sur des concepts tels que VHE (Virtual Home Environment) et les profils, et utilise des outils standard tels que XML et CC/PP (Composite Capabilities/ Preference Profiles). La sensibilité au contexte dans la plate-forme CASP est également utilisée pour adapter les services, une fois découverts par l'usager, à leur environnement d'exécution. Cette adaptation est réalisée au moment de l'exécution du service sur le terminal mobile. La solution proposée est basée sur l'utilisation de serveurs intermédiaires (Serveur Proxy) entre le terminal mobile et le fournisseur du service. Un service multimédia a été développé pour valider les concepts proposés dans cette thèse. Enfin, nous terminons par une ouverture sur l'utilisation d'une approche de conception de services à base de composants.

Les réseaux cellulaires de télécommunications se développent considérablement depuis 1994. Afin d'écouler le trafic généré dans les zones à forte densité, les opérateurs déploient des micro-cellules. Celles-ci ont une forte capacité en Erlang/km2 mais leur faible taille les rend peu adaptées à l'accueil de terminaux à vitesse rapide à cause de la difficulté à assurer un transfert intercellulaire fiable. Les réseaux hiérarchiques comblnent les couvertures macro-cellulaires et micro-cellulaires sur une même zone de service. Cette étude, orientée télétrafic, porte sur l'étude de modèles analytiques pour évaluer les performances et réaliser le dimensionnement de ces réseaux. Dans un premier temps, nous proposons une modélisation de la mobilité et du trafic pour les systèmes à deux niveaux de couverture. Cette modélisation est susceptible d'être intégrée dans des outils informatiques d'analyse de performance. Nous étudions ensuite trois possibilités d'affectation des terminaux aux couches d'un réseau hiérarchique: réseau à couches séparées où les terminaux sont affectés à une couche donnée; réseau, dit non réversible, où les macro-cellules accueillent le trafic non écoulé par les micro-cellules mais où le retour sur la micro-cellule n'est pas autorisé; réseau réversible où tous les types de transfert sont autorisés. Pour chaque stratégie d'affectation, un modèle est proposé. On calcule la probabilité d'échec d'un appel, de coupure intempestive d'une communication et le nombre moyen de transferts intercellulaires. Les différents résultats analytiques sont confirmés par des simulations. Le modèle analytique est ensuite utilisé pour comparer les stratégies réversibles et non réversibles. Il permet de déterminer des configurations qui maximisent le trafic écoulé en garantissant une qualité de service donnée.

Dans cette thèse, nous étudions certains aspects des algorithmes de contrôle de puissance (PC) équilibrés ainsi que leur interaction avec le contrôle d'admission et l'affectation des mobiles aux stations de base. Pour ces algorithmes, les puissances obtenues à la convergence sont telles que toutes les liaisons ont le même rapport signal sur bruit (SIR) à la réception. Nous étendons les algorithmes équilibrés aux réseaux où plusieurs objectifs de qualité sont envisagés. Nous donnons la condition de réalisation de l'objectif de qualité par l'ensemble du réseau. Un algorithme est proposé et étudié en simulation, avec une variante prenant en compte les types d'abonnement. D'autre part, nous établissons analytiquement une limite supérieure pour la dégradation due à l'auto-interférence puis nous évaluons l'effet de cette dernière sur les algorithmes de PC équilibrés. Dans la suite, le PC des réseaux cellulaires CDMA est étudié en particulier. Nous remarquons que, pour la liaison uplink, le PC optimal est tel que tous les mobiles d'une station de base donnée sont reçus avec le même niveau de puissance sur cette dernière. Les méthodes proposées pour le PC de la liaison downlink sont subdivisées en deux groupes. Dans le premier, la puissance transmise vers un mobile est fonction de la distance base-mobile alors que le second contient les contrôles du type boucle fermée. Nous étudions un algorithme presque optimal de PC pour la liaison downlink. L'association de la sélection (I'affectation) de station de base et du PC est étudiée. Nous définissons une valeur pour la meilleure performance de SIR d'un réseau mobile, puis nous montrons que cette dernière peut être calculée à l'aide d'un algorithme distribué, exigeant moins de calculs que la méthode directe. A partir de cette meilleure performance, nous proposons un algorithme de contrôle d'admission pour un réseau cellulaire CDMA

Les réseaux mobiles ont envabi notre vie quotidienne et la troisième génération (IMT 2000) est en cours de déploiement. Ces futurs réseaux sont caractérisés par l'omniprésence de la mobilité et du multimédia. Ce dernier point nécessite une efficacité spectrale conséquente. Notre étude s'est portée sur l'interface DS-WCDMA du mobile de troisième génération Européen: L'UMTS (Système de Télécommunication Mobile Universel). Plus précisément, notre recherche s'est décomposée en quatre parties interdépendantes. Avant toutes analyses d'un système mobile, il faut étudier dans quelles conditions il va évoluer. La modélisation du canal radio mobile est un facteur déterminant pour la conception et l'optimisation d'algorithmes pour des mobiles opérant dans leurs environnements. Le deuxième intérêt fût la synthèse exhaustive de bibliographie du sujet qui facilitera la tâche des nouveaux chercheurs et ingénieurs.

Les besoins sans cesse croissants de transmission de l'information nécessitent une utilisation efficace des ressources fréquentielles. Les transmissions radioélectriques s'effectuent au travers de canaux de propagation qui, lorsque les débits sont importants, dégradent de façon sévère les signaux émis. Ce phénomène, couple avec une volonté de partager au mieux le spectre, a amené le cdma à être choisi comme la technique d'accès multiple des futurs systèmes de téléphonie mobile. Afin de garantir de bonnes performances aux systèmes cdma dans le contexte radio-mobile, il est indispensable d'utiliser des techniques de démodulations avancées ainsi que d'avoir une bonne connaissance des canaux de propagation. Afin de garantir la meilleure qualité de transmission possible, nous développons le récepteur qui estime les séquences de symboles émises les plus probables. Malheureusement, ce récepteur est d'une complexité algorithmique trop importante et, en pratique, il est nécessaire de développer des structures sous optimales. Ces récepteurs sous optimaux sont développes en introduisant de nouveaux critères permettant d'obtenir une complexité de traitement inférieure a celle du récepteur optimal. Les performances de ces divers récepteurs sont ensuite comparées en termes de taux d'erreur binaire. La mise en ouvre de récepteurs coopératifs nécessite la connaissance du canal de propagation. Nous développons différentes techniques d'estimation des canaux exploitant au mieux la connaissance des systèmes. Ces estimateurs de canaux sont développes au sens du maximum de vraisemblance en les adaptant a la connaissance des signaux transmis et ce dans un cadre MIMO (multiple input multiple output). Nous développons dans les différents cas les études de performances, les bornes de Cramer-Rao et nous montrons que les estimateurs proposes sont efficaces a fort rapport signal sur bruit (rsb).

Dans le cadre de ma thèse, je me suis intéressé à deux problèmes d'optimisation combinatoire : le placement d'émetteurs / récepteurs pour les réseaux de radio-communication et l'allocation de fréquences pour ces mêmes réseaux. Ces deux problèmes peuvent être traités à l'aide d'outils issus de la théorie des graphes. Pour le placement d'émetteurs / récepteurs, j'ai utilisé une modélisation basée sur un graphe non orienté où les sommets représentent les émetteurs / récepteurs et les arêtes différentes règles d'interdiction. J'ai mis en place une méthode basée sur la recherche du stable maximum. Les algorithmes développés pour la recherche de solutions dites sous-optimales font partie des algorithmes heuristiques. Ce choix se justifie par le fait que le problème de la recherche du stable maximum pour la famille de graphes obtenus avec notre modélisation, est np-complet. Il n'existe donc pas d'algorithme exact permettant de résoudre le problème du stable maximum en temps polynomial. Les algorithmes heuristiques testés sont des algorithmes gloutons et génétiques. Ils utilisent les caractéristiques du problème de placement. Les résultats obtenus montrent que les algorithmes hybrides deviennent plus performants dès que le nombre de sommets dans le graphe initial augmente de façon significative (plusieurs centaines). En ce qui concerne le problème de l'allocation de fréquences, il peut être étudié comme un problème de partage de ressources. A la différence des problèmes de k-coloriage classiques, l'allocation de fréquences dans le cas particulier des réseaux de téléphonie mobile que j'ai étudiés, est un problème de multi-coloriage (plusieurs couleurs par sommet) avec contraintes. Ce problème étant aussi np-complet, je me suis orienté vers trois algorithmes. Le premier découle des résultats obtenus par l'algorithme glouton d'extraction de stables. Il décompose l'ensemble des sommets du graphe en k stables maximaux. Cette décomposition n'étant pas unique, l'algorithme essaie de construire celle qui contient le moins de stables. Le deuxième est un algorithme stochastique randomisé qui, partant d'un coloriage donné, essaie de diminuer le nombre de couleurs utilisées. Le dernier est un algorithme hybride parallèle travaillant avec une population divisée en ilots. Tous ces algorithmes produisent trois résultats : une borne supérieure pour le nombre chromatique, un coloriage et l'empan de l'ensemble des fréquences utilisées. Le nombre chromatique n'est pas suffisant pour juger d'un résultat de multi-coloriage avec contraintes. J'ai confronté les résultats obtenus par optimisations successives des deux problèmes (placement puis allocation) aux résultats issus d'un processus global d'optimisation

Le but de cette etude est d'appliquer la methode d'etalement de spectre par sequence directe, en utilisant essentiellement la propriete d'acces multiple, a un systeme de telephone portable grand public. Deux modeles a structures differentes de telephone sans fil sont decrits

On etudie principalement la faisabilite d'une antenne adaptative simple et de faible cout utilisee en communication mobile. Le principe de fonctionnement consiste a minimiser l'ecart entre le signal recu et un signal de reference le plus proche possible du signal utile que l'on cherche a recevoir. La commande de l'antenne est realisee par microprocesseur a partir des produits d'intercorrelation entre les signaux issus de chacun des elements de l'antenne et entre ces memes signaux et le signal de reference

Cette thèse apporte une contribution au domaine des protocoles de contrôle d'accès au médium (MAC) for réseaux ad hoc sans fil. Ces réseaux sont par définition créés pour l'occasion et ne nécessitent aucune infrastructure a priori. La norme IEEE 802. 11 permet de réaliser aisément des réseaux ad hoc mais souffre de faiblesses en termes de capacité et d'équité, en particulier à forte charge. Cette thèse propose des alternatives à la norme. Le chapitre 1 dégage de la littérature une classification des protocoles MAC et distingue deux familles : les protocoles basés sur la compétition et ceux sans conflit. Le chapitre 2 évalue les performances de IEEE 802. 11, avec des trafics TCP, UDP et voix sur IP en présence d'un point d'accès (PA). Les effets du phénomène de champ proche-champ lointain sont étudiés. Un exemple de déploiement pour zones peu denses est présenté. Enfin, nous montrons que les concepts du réseau multi-bond peuvent être utilisés pour étendre la couverture d'un PA. Le chapitre 3 propose un nouveau protocole MAC, appelé CROMA, pour réseaux ad hoc fortement chargés. L'analyse théorique et les simulations montrent que CROMA permet d'atteindre des débits plus importants et une plus grande équité. Le chapitre 4 étudie des mécanismes qui utilisent les interactions entre couches protocolaires pour une augmentation de la capacité et pour les évolutions de CROMA : (i) une version simplifiée de CROMA et une politique d'ordonnancement tirent partie de la mobilité des terminaux. (ii) La diversité multi-utilisateur améliore la phase de réservation de CROMA basée sur l'ALOHA slotté. (iii) La détection multi-utilisateur offre également des gains important en terme de capacité<br>This thesis contributes to the domain of medium access control for wireless ad hoc networks. These networks are by definition created for the occasion and usually have to operate without any existing fixed infrastructure. Chapter 1 gives a synthesis of contention-based and conflict-free MAC protocols. IEEE 802. 11 DCF, heir of the first family, is able to address single and multi-hop communications. The foremost objective of this dissertation is to find alternative schemes for improved MAC performance in highly loaded networks. Chapter 2 studies the capacity of IEEE 802. 11b in case of access point (AP) centric networks with TCP, UDP, and Voice over IP traffic. The performance degradation due to the near-far effect is highlighted and some solutions are proposed. A real world deployment is presented for outdoor proviosining of high speed Internet to low density areas. Advantage of using the multi-hop concept to extend the coverage range of an AP and the corresponding issues of degradation in throughput and fairness at high input loads have been analysed in detail. In chapter 3, we propose a new slotted protocol, called CROMA, to overcome the weaknesses of IEEE 802. 11 in highly loaded multi-hop ad hoc networks. An analytical study and extensive simulations show that CROMA clearly outperforms IEEE 802. 11 in the targeted environments. Chapter 4 explores three examples of cross-layer mechanisms. Capacity improvments have been demonstrated in three cases: (i) A scheduling policy can take advantage of node mobility. (ii) Multi-user diversity improves CROMA reservation scheme based on slotted ALOHA. (iii) Multi-user detection can offer additional improvment for reservation too

Les domaines des télécommunications et de l'informatique ont été marqués ces dernières années par des avancées majeures avec, en particulier, l'internet et les réseaux mobiles. Ces avancées ont donné naissance à l'idée d'une convergence entre l'internet et les réseaux mobiles, ceci dans le but de fournir plus de services et de fonctionnalités aux usagers. Pour arriver à cette convergence, il a été nécessaire de concevoir de nouveaux protocoles et équipements. Ces éléments (protocoles, équipement, services. . . ) peuvent être issus de concepteurs différents ce qui complique parfois leur bon fonctionnement. Il est important donc, avant qu'ils ne soient introduits dans les réseaux, de les faire passer par un ensemble d'étapes de production. Parmi ces étapes figure celle du test. Cette étape permet de détecter les erreurs pour les corriger et de garantir le bon fonctionnement de ces éléments. Dans la phase de test, le système passe par plusieurs étapes que l'on regroupe sous la dénomination de méthodologie de test. Cette dernière peut différer selon les types de tests que l'on veut effectuer. De plus, il est important d'automatiser ces étapes dans le but de réduire le temps et le coût de développement et surtout d'augmenter la fiabilité des produits proposés. Dans cette thèse, nous proposons deux méthodologies de test pour le domaine des télécommunications mobiles : une, pour le test de conformité des services et l'autre, pour le test d'interopérabilité. Ces deux méthodologies couvrent de manière automatique toutes les étapes de la production de tests (de la spécification du système à tester à leur exécution sur une plate-forme réelle)<br>The domains of telecommunications and computing were marked these last years by major evolutions, in particular, with Internet and the mobile networks. These evolutions gave rise to the idea of a convergence between the Internet and the mobile networks, with the goal of providing more services and functionalities to the users. To reach this convergence, it was necessary ti think for new protocols and equpements. These elements (protocols, equipments, services. . . ) may be developed by different designers and this may complicate sometimes these elements correct work. Thus , before bringing them into the network, it is important to make them go through several steps of production. Among these steps appears the test step. The test step is provided in order to detect errors in the system, to correct them and to guarantee the correct operation of these elements. In the test phase, the system goes through several stages which we gather under the denomination of methodology of test. This methodology can be different according to the different test types we want to carry out. Moreover, it is important to automate these steps in order to reduce the time and the development cost an, mainly, to increase the reliability of the proposed products. In this thesis, we present two test methodologies for the mobile telecommunications domain : the services conformity test and the interoperability test. These two methodologies cover in an automatic way all the test production steps (from the systemunder test specification to the execution on a real platform)

Bien que les NGN apportent de nouvelles caractéristiques aux services et réseaux de télécommunication, ils font face à un certain nombre de limitations. En fait, la spécification actuelle des NGN ignore l'orchestration de services invoqués pendant une session. Cela cause un comportement imprédictible des services et empêche la coopération entre différentes composantes de service. Dans cette thèse, nous nous concentrons sur les défis de la gestion des interactions entre les services. L'orchestration des services est un moyen pour contrôler les interactions consécutives entre les services. Nous distinguons dans le problème de la gestion des interactions de services les deux thématiques suivantes : 1) La gestion des interactions négatives qui cause les conflits entre les services, 2) La gestion des interactions positives qui permettent la composition de services. Pour chacun de ces problèmes, après avoir évoqué les besoins d'IMS pour un mécanisme de gestion de ces interactions, nous avons présenté un état de l’art exhaustif des solutions déjà proposées dans ce sujet. Ensuite, nous avons décrit les exigences et les principes qui régissent un mécanisme de gestion des interactions en IMS. En fonction de l’analyse effectuée sur les propositions existantes, nous avons proposé une solution, basée sur SIP, qui fournit IMS avec les mécanismes de gestion des conflits et la composition. Ces solutions sont basées sur les modifications architecturales et fonctionnelles sur le mécanisme d’invocation de service en IMS. Afin d’évaluer la performance de ces solutions, nous avons effectué une étude analytique de l’impact de ces solutions en IMS. Finalement, comme preuve de nos solutions par prototypage, nous les avons implémentées sur une plate-forme IMS open source et nous avons discuté à-propos des résultats expérimentés<br>In the Next Generation Networks the control plane and the service plane are entirely separated. This separation ensures the autonomy of each plane and enables their independent development and deployment. The specification of the IP Multimedia Subsystem (IMS), as a unique service control overlay over the heterogeneous networks, eases the interaction between these planes. However, this interaction becomes challenging when multiple services are invoked during a session. The goal of this thesis is to provide IMS, with mechanisms to manage the interactions between services. We addressed two problems in this field: the negative interactions that are due to the conflicts between services and the positive interactions that enable the composition of services. The service conflicts occur as services invoked during an IP session behave correctly when processed separately from each other, but not when running together. We defined a SIP-based algorithm and the associated mechanisms to enhance IMS service invocation. This algorithm is the core of the Service Broker, a new functional entity in charge of managing the service conflicts. We validated our proposal through a performance evaluation and prototyped the Service Broker on an open source IMS platform. By means of service composition all kinds of service inter-working scenarios, independently of the underlying control functionalities, can be achieved. We defined a SIP-based service composition management algorithm, over the Service Capability Interaction Manager (SCIM) of IMS. This algorithm enables the interoperability and cooperation between different services and allows enriching and personalizing the services based on the user needs and preferences. We presented the application of our proposition in different use cases and validated it through the analytical studies

Le sujet de cette thèse se situe au cœur de la problématique posée actuellement dans le contexte de la mobilité de réseaux IP et plus précisément NEtwork MObility (NEMO). Les utilisateurs de réseaux mobiles exigent potentiellement une Qualité de Service (QoS) pour leurs applications en temps réel. Afin d’assurer cette exigence, on doit d’une part assurer une continuité de session transparente (seamless handover) et d’autre part réserver les ressources de bout en bout. Dans cette thèse, nous proposons une nouvelle approche consiste à utiliser deux routeurs mobiles (MR) dans le but d’optimiser la procédure de handover. La réservation de ressources, dans cette thèse, est divisée en trois sous tâches : la tâche de la libération de réservation obsolète, la tâche de réservation par avance et la tâche de réservation agrégée. Nous proposons tout d’abord nos solutions pour ces trois sous tâches. Ensuite, nous combinons ces solutions dans le cas de réseaux NEMO afin de garantir la QoS pour les applications en temps réel. Enfin, nous proposons une architecture générale pour réserver des ressources pour deux types de mobilités : la mobilité d’un nœud et la mobilité d’un réseau<br>NEtwork MObility (NEMO) introduces a new communication paradigm that provides sets of mobile hosts moving collectively as a unit with high mobility. The users of these networks may require Quality-of-Service (QoS) guarantees for their real-time multimedia services. To grant this requirement, seamless handover must be provided. Moreover, end-to-end resources should be reserved. In this thesis, we address both of these issues. To reduce the loss of packets and the latency involved in handover, when a mobile network moves from one access router to another, handover delay should be minimized. Our proposition lies in the cooperation of multiple mobile routers which are located in the same mobile network. That is, the traffic of the mobile router which is performing handover is transported by the other mobile router(s) which is (are) not performing handover. The task of resource reservation in NEMO, in this thesis, is split into three sub-tasks. The first is to release obsolete reservations along the old path. These obsolete reservations are caused by the departure of the mobile router. The second is to reserve resource for the next location in advance to avoid service interruption. The service may be interrupted when the mobile router moves to the new location, but resources for this new location are not yet reserved. The third is to aggregate individual per-flow reservations into one reservation

This thesis addresses the phenomena of Mobile Virtual Network Operators (MVNO): often MVNO do not come from the telecom sector but they rent the network to mobile operators to become fully mobile operators on their own. So they compete directly not only with the other mobile operators but also with their hosting mobile operator.<p><p>Hosting MVNOs, supporting them from both operational and commercial perspectives are new challenges for the mobile operators: they have to set up a specific internal organization because they used to be a vertically integrated industrial structure. All of this represents tremendous changes for them.<p><p>This thesis describes first the strategic models for hosting MVNOs. The regulatory aspects, that are an essential driver for the liberalization of network economies, are then analyzed. The key point is: are the MVNO able to increase the efficiency and competitiveness of mobile markets.<p><p>Another important aspect is the modelling of a mobile network: the MVNOs will use some components while other components are unuseful for them. Without such model, it is impossible to derive the right costs and price to be charged to the MVNO in order to have a win win industrial model for both the MVNO and its hosting operator.<p><p>A case study of a corporate MVNO focusing on needs of multinationals is analyzed. Such case study describes all the steps for an economic actor to become MVNO from scratch. Such MVNO are not yet present although there is a market demand.<p>The last chapter makes a comparative study of the MVNO markets in the European Union.<p><p>Cette étude aborde le phénomène des opérateurs de réseaux mobiles virtuels ;il s’agit d’acteurs économiques - parfois sans lien aucun avec les télécommunications - qui louent le réseau d’opérateurs mobiles ;ils deviennent à leur tour opérateurs à part entière au point de devenir concurrent non seulement des autres opérateurs mobiles mais aussi de l’opérateur mobile qui leur a loué une partie de son réseau.<p><p>L’hébergement technique de l’opérateur virtuel, son support opérationnel et commercial, l’organisation que doit mettre en place l’opérateur mobile pour héberger son opérateur virtuel afin de partager avec lui son réseau sont des nouveaux défis auxquels les opérateurs mobiles, habitués à être des structures industrielles totalement intégrées verticalement, font face pour la première fois.<p><p>Cette étude traite des modèles d’implémentation des opérateurs de réseaux mobiles virtuels :elle aborde d’abord les aspects stratégiques qui fixent le cadre pour les opérateurs mobiles qui veulent ou sont forcés à héberger des opérateurs virtuels. Les aspects réglementaires, une composante essentielle des économies de réseaux en voie de libéralisation, sont ensuite étudiés, en particulier, comment les opérateurs virtuels peuvent contribuer à améliorer la compétitivité et la libéralisation de ces marchés.<p><p>L’étude modélise ensuite le réseau d’un opérateur mobile de façon à mettre en évidence les éléments à partager qui seront utilisés par l’opérateur virtuel. Cette modélisation est essentielle pour déterminer le coût de l’hébergement et du partage du réseau de façon à créer les conditions de rentabilité de ce modèle d’opérateur virtuel.<p><p>On aborde enfin un cas d’étude d’un candidat à devenir opérateur de réseau mobile virtuel qui souhaite répondre à la demande transnationale des grandes entreprises. Ce type d’opérateur virtuel est encore inexistant de nos jours.<p>Enfin, nous terminons par une étude comparée de la situation des opérateurs mobiles virtuels à travers l’Union Européenne.<p><p><br>Doctorat en sciences appliquées<br>info:eu-repo/semantics/nonPublished

L’Homme est aujourd’hui au centre d’une sphère électronique composée de terminaux hétérogènes capables d’offrir des services similaires. Il choisit désormais l’interface adaptée à ses besoins, passant librement d’un terminal à un autre pour bénéficier d’un même service. Cette liberté induit de nouvelles problématiques de mobilité ayant un impact direct sur l’expérience utilisateur. L’état de l’art fait apparaître deux catégories de services aux caractéristiques propres : des services applicatifs revêtant diverses formes (applications locales et distantes) et des services de télécommunications reposant sur des infrastructures standardisées. L’étude des contraintes de mobilité et des approches existantes révèle que les solutions actuelles dans ce domaine sont incomplètes et ne peuvent assurer une continuité de bout en bout : désignation, transfert, adaptation, etc. Nous avons implémenté des mécanismes de continuité dans les environnements ims et web pour des services de télécommunications et multimédias afin de mettre en évidence les lacunes des solutions existantes, et identifier les fonctions élémentaires d’une gestion globale de la mobilité. Le résultat de ces travaux révèle qu’une approche plus abstraite du concept de service est nécessaire dans la définition d’un modèle générique de continuité adapté au milieu hétérogène de l’utilisateur. Nous avons introduit de nouveaux concepts et des mécanismes de mobilité originaux que nous avons ensuite implémentés dans un "distributed Service Manager". Enfin nous avons évalué ce modèle grâce à des tests qualitatifs et quantitatifs sur un prototype selon un scénario de transfert d’un service d’édition de texte dans un milieu hétérogène. Les résultats particulièrement satisfaisants prouvent la faisabilité de notre solution et son adéquation avec les contraintes de continuités temporelle et contextuelle<br>People now live within an electronic sphere of heterogenous devices providing similar services. From now on they can freely choose the best interface corresponding to their needs, switching from a device to another while enjoying a same service. This freedom leverage new mobility issues that directly impact the user experience. The state of the art introduces two services types with specific properties : applicative services commonly known as local or remote applications and telecommunication services based on standardised infrastructures. The study of the mobility constraints and the existing approaches shows that current solutions in this domain are incomplete and cannot assure an end-to-end continuity : selection, transfer, adaptation, etc. We implemented continuity mechanisms in the ims and web environments for telecommunication and multimedia services in order to emphasize the lacks of the existing solutions and identify the basic features of a unified mobility management model. These works led to a more abstract vision of the service concept, required to define a generic continuity model adapted to the user’s heterogeneous environment. We introduced innovative concepts and original mobility mechanisms, which we implemented in a "distributed Service Manager". Finally, we evaluated this model with qualitative and quantitative tests on a prototype according to a transfer scenario of text-edition service in a heterogeneous environment. Results are very satisfying, they prove the feasibility of our solution and its adequacy with the temporal and contextual constraints

Cette thèse est consacrée à la gestion de la QoS et de la mobilité dans les réseaux d'accès IP. Elle s'inscrit dans l'optique de la définition d'un réseau radio-mobile tout IP aussi bien au niveau du réseau d'accès que dans le coeur du réseau. Le coeur du réseau est supposé ici construit autour de DiServ et du protocole Mobile IP. Nous nous intéressons donc principalement aux réseaux d'accès et en particulier à la signalisation de la QoS et à la gestion de handover. Le premier travail de cette thèse consiste à étudier les solutions proposées pour la gestion de la QoS et de la mobilité dans un réseau sans fils IP, à en faire l'analyse et à les comparer. Puis, nous définissons les nouveaux défis pour les opérateurs de réseaux sans fils et nous identifions certaines problématiques à résoudre pour mettre en oeuvre la gestion de la QoS et de la mobilité dans les réseaux sans fils IP. Enfin, nous proposons un nouveau protocole afin de fournir un ensemble de scénarios et de fonctions nécessaires pour coupler la gestion de la QoS et de la mobilité. Le protocole proposé, appelé " gestion de la QoS et de la micro mobilité " (Q3M en anglais) permet à un opérateur réseau de maximiser l'utilisation des ressources réseaux, d'améliorer la performance du réseau et de réduire le trafic de signalisation. Le protocole Q3M prend en considération les mécanismes de signalisation et le concept de contrôle par le réseau. L'implémentation du protocole Q3M sur une maquette de mobilité de France Télécom R&amp;D (Rennes) ainsi que les résultats analytiques et des simulations montrent que le protocole Q3M donne de bons résultats en terme de délai d'établissement d'une session de QoS et en terme de probabilité de blocage. Les performances du protocole Q3M présentent des valeurs raisonnables comparées aux autres solutions. Les avantages du protocole Q3M deviennent plus importants lorsque le mobile change fréquemment son point d'attachement et lorsque le réseau est congestionné.<br>This study deals with QoS and mobility management in the wireless access networks. It is interested in the definition of wireless mobile IP networks both on the access network and the core network. The core network is supposed built on DiffServ and Mobile IP Protocol. We are thus focus mainly in the access network and in particular in the QoS signaling and handover management. The first part of this thesis consists in studying the basic concepts and proposals of QoS and mobility management in wireless IP networks. Then, we give an analysis and comparison of the main frameworks. Next, we define the new challenges for wireless operators and we address some important issues that arise when managing QoS within a wireless IP network. Lastly, we propose a new protocol to provide a set of scenarios and functions needed to couple QoS and mobility management. The proposed protocol, called QoS and Micro Mobility Management (Q3M), enables a network operator to use its network resources more efficiently, increase network performance and minimize signaling traffic. The implementation of Q3M protocol on the France Telecom R&amp;D (Rennes) testbed, as well as the analytical and simulation results, show that Q3M protocol has a good performance in terms of delay establishment of QoS session and blocking probability. The performance of Q3M protocol is very reasonable compared to other related works. The Q3M advantage becomes more important when mobility is high and the network is congested

Le réseau mobile est un réseau hybride avec une partie d’accès radio et le réseau central de liaison fixe. Les algorithmes de contrôle de congestion (CCA) conçus pour un type de système spécifique peuvent ne pas fonctionner aussi bien dans l’autre type de réseau, en particulier le réseau avec un dispositif de fonctionnalité hybride comme le réseau de périphérie mobile. Généralement, le goulot d’étranglement dans un réseau mobile est la partie accès radio. Cependant, ce n’est pas toujours le cas puisque plusieurs stations de base radio ou passerelle de réseau de livraison de paquets peuvent partager le même goulot d’étranglement dans le backhaul de livraison de paquets. Dans cette thèse, nous partons d’une méthode cross-layer et abordons le problème avec une solution omniprésente. Le premier algorithme que nous avons analysé est appelé CQIC, qui implique la couche PHY de l’UE dans la conception du contrôle de la congestion. Une amélioration du scénario 3G CQIC au scénario LTE est proposée sous le nom de DCIC. Cet algorithme utilise l’indicateur de commande de liaison descendante (DCI) au lieu de l’indicateur de qualité de canal (CQI) pour économiser la puissance de calcul sur l’UE et prendre en compte le résultat de la planification d’eNB. En outre, nous avons évalué l’algorithme BBR actuel, qui se concentre sur le réseau du centre de données, dans le scénario mobile. La plupart des CCA conventionnels ne prennent pas en compte la dégradation du BW de liaison montante et les autres caractéristiques du système cellulaire dans sa méthode d’estimation de la largeur de bande. Sur la base de cet examen, nous avons proposé les cinq objectifs de compromis pour guider la conception de l’ACC dans un type de réseau hybride mobile: utilisation de la bande passante, délai (où la perte est l’expression extrême du retard), équité, simplicité et généricité. Sur la base des compromis et des objectifs, nous avons proposé le CDBE, une estimation de la bande passante pilotée par le client TCP (CDBE) et une boucle de rétroaction de rapport. La méthode d’estimation BW côté client ne prend que peu de capacité de calcul dans la deuxième version, par rapport à la première version ou CQIC et DCIC. Coopérer avec la transition d’état côté serveur améliorée CDBE peut atteindre une part équitable de BW dans le réseau central `a paquets fixes ou le réseau mobile avec un coût de RTT inférieur à celui des CCA conventionnels. Aucune unité / application de boîtier de médiation ou de périphérie n’est requise dans l’architecture CDBE<br>The mobile network is a hybrid network with Radio Access part and the fixed backhaul core network. The congestion control algorithms(CCA) designed for a specific type of system may not work as well in the other kind of network, especially the network with hybrid feature device like the mobile edge network. Generally, the bottleneck in a mobile network is the Radio access part. However, this is not always the case since multiple radio base stations or packet delivery network gateway can be sharing the same bottleneck in the packet delivery backhaul. In this thesis, we start from a cross-layer method and address the issue with a ubiquitous solution. The first algorithm we analysed is called CQIC, which get the PHY layer of UE involved in the congestion control design. An improvement from 3G CQIC to LTE scenario is proposed named DCIC. This algorithm uses the Downlink Control Indicator(DCI) instead of Channel Quality Indicator(CQI) to save the computation power on UE and take the scheduling result of eNB into consideration. Further, we evaluated current BBR algorithm, which focuses on the data centre network, in the mobile scenario. Most conventional CCA does not take the uplink BW degradation and other features in the cellular system into consideration in its bandwidth estimation method. Based on the review, we proposed the five tradeoff objectives to guide the CCA design in a mobile hybrid type of network: Bandwidth Utilisation, Delay (where loss is the extreme expression of delay), Fairness, Simplicity and Genericity. Based on the tradeoffs and goals, we proposed CDBE, a TCP clientside driven bandwidth estimation(CDBE) and report feedback loop. The client-side BW estimation method takes only little computation capability in the second version, compared to its first version and the DCIC. Cooperate with the enhanced server-side state transition CDBE can achieve a fair share of BW in both fixed packet core network or mobile network with a lower cost of RTT compared to conventional CCAs. No extra middlebox or edge computing unit/applications is required in CDBE architecture

La conception des systèmes de communication dits 5G cible une efficacité énergétique ambitieuse, au moins 1000 fois supérieure à celle du système 4G actuellement disponible, tout en offrant un débit de transmission de données supérieur et un temps de latence très faible. Il est donc nécessaire de développer des modèles représentatifs et précis des grands réseaux cellulaires afin d’évaluer leur performance et d’identifier les principaux facteurs impliqués dans la consommation d'énergie comme l’atténuation de signal, le type et la qualité de la couverture cellulaire radio. Nous avons utilisé la modélisation fluide spatiale pour développer des modèles représentatifs et calculables afin de calculer la métrique d'efficacité énergétique. Notre modèle considère un réseau composé de plusieurs cellules opérant en OFDMA sur les liens descendants, et de multiples équipements utilisateurs répartis aléatoirement. Une expression analytique de l'efficacité énergétique a été dérivée pour prendre en compte les principaux facteurs liés à la communication : coefficient d’atténuation de signal, probabilité de couverture, type du réseau. Des simulations numériques ont permis de comparer les résultats avec ceux obtenus par les simulations Monte Carlo et ainsi, montrer l'efficacité et la précision de la modélisation fluide pour de grands réseaux cellulaires. Les résultats numériques montrent que l'efficacité énergétique est indépendante de la densité des équipements utilisateurs. Par ailleurs, l'efficacité énergétique est plus importante dans les environnements suburbains que dans les milieux urbains où l'effet de shadowing est grand et ce, quel que soit le type de réseaux (macro, micro ou femto). Cependant, et d’une façon plus générale, le déploiement de petits réseaux (small cells) offre une meilleure efficacité énergétique comparée au réseau macro classique. En outre, nous avons évalué l'effet de la technique de transmission conjointe multipoint (JT-CoMP) sur l'efficacité énergétique, qui est considérablement améliorée lorsque le nombre de stations de base coordonnées augmente. En revanche, la coordination entre les stations de base n’est efficace que pour les équipements utilisateurs éloignés de leur station de base. En résumé, nos résultats numériques mettent en évidence l'efficacité et la précision de la modélisation fluide qui peut être considérée comme un outil mathématique par les opérateurs pour évaluer l'efficacité énergétique des réseaux cellulaires<br>The design target of energy efficiency for 5G networks is at least 1000-fold than the currently available 4G system, while offering higher data transmission rate and very low latency. To evaluate the performance of large representative cellular networks and capture the main factors involved in the energy consumption process, representative and accurate models must be developed. To develop tractable and efficient models, we use the spatial fluid modeling framework and compute the energy efficiency metric. Our model consists of a downlink transmission of an OFDMA cellular network, composed of several base stations and multiple user equipments randomly distributed over the area. An analytical expression of energy efficiency is then derived to study the impact of the major factors involved in the energy consumption process such as fading and shadowing attenuation, cellular coverage type and quality. Extensive numerical simulations were run to compare the results obtained by Monte Carlo simulations and demonstrate the effectiveness and accuracy of the fluid modeling for large cellular networks. The numerical results indicate that user density does not affect energy efficiency. Besides, energy efficiency is more important in suburban environments than in urban environments where the shadowing effect is great, regardless of the cellular coverage type. However, and more generally, micro-cellular networks’deployment offers better energy efficiency than the conventional macro-cellular ones. Besides, we evaluated the effect of the promising Joint Transmission Coordinated MultiPoint (JT-CoMP) technique on energy efficiency, which is significantly improved as the number of coordinated BSs increases. On the other hand, coordination between base stations is only effective for user equipment that is remote from their base station. To resume, our numerical results illustrate the effectiveness and accuracy of fluid modeling, which can be considered a mathematical tool by operators to benchmark cellular networks’energy efficiency

Les réseaux radio maillés/ad hoc offrent de bonnes performances et une simplicité d’installation grâce aux fonctions d’auto-organisation mais restent limités coté usager n’offrant ni un bon support de la mobilité ni celui des applications temps réels. Aussi, nous proposons une architecture de réseau ellulaire auto configurable, auto organisé pour l’opérateur pour un déploiement rapide de ’infrastructure et cellulaire pour l’usager pour le support de la mobilité. Les performances sont évaluées, avec un modèle de mobilité pour un backbone WiMAX mesh, et avec NS2 pour un réseau ad hoc WiFi et pour un réseau satellitaire. La partie suivante concerne l’accès usager en mode cellulaire pour un meilleur support de la téléphonie. Il s’agit d’abord de modifier le support de la voix dans les réseaux WiMAX grâce à un accès statistique qui réduit les délais d’accès et la bande consommée. Enfin, un algorithme distribué tire profit du lien descendant pour améliorer l’accès sur le lien montant<br>Mesh/ad hoc networks allow high performances and fast deployment thanks to self configuring capabilities but suffer from the lack of user mobility management and telephony support. We then propose a mixed architecture, cellular for users, and meshed for the operator. Appropriate functions related to configuration and mobility management are defined for the network. Performance evaluations were done for a WiMAX meshed infrastructure using an analytical model and under NS2 tool for ad hoc Wi-Fi and satellite networks. Then, we were interested in the cellular access between user and the base station for a good support of telephony applications. We first propose to enhance WiMAX voice support with a statistical multiple access scheme that takes advantage of the whole frame structure. Thereafter, we generalised the statistical access scheme and proposed a distributed scheduling algorithm that takes into account the downlink state. A 3 states source model was used for a refined prediction

Nos travaux de thèse ont pour objectif la conception, la mise en Suvre et l'évaluation d'architectures pour la mobilité et la qualité de service (QoS) dans des systèmes satellites DVB-S2/RCS. Ces systèmes peuvent constituer une solution alternative efficace aux réseaux terrestres dans des zones reculées à faible densité de population mais ils doivent pour cela offrir les mêmes services tout en tenant compte de leurs caractéristiques spécifiques, en particulier leur long délai de transmission qui peut s'avérer problématique dans le cadre d'applications multimédias interactives. Notre première contribution a donc été de développer une architecture de QoS adaptée à ce type d'applications, utilisant le modèle DiffServ et se basant essentiellement sur l'interaction entre l'architecture liée au protocole d'initiation de session SIP et différentes entités du système satellite. La QoS peut alors être configurée de façon précise au niveau des STs, par le biais de l'outil TC, en analysant les descripteurs de session SDP compris dans les messages SIP et en déduisant leurs caractéristiques (débit, gigue max, délai max, etc...) soit localement si elles sont connues, soit à partir d'un service Web que nous avons développé. Nous avons ensuite proposé et développé une solution de mobilité basée sur SIP, adaptée au système satellite ainsi qu'à la solution de QoS précédemment décrite. Les performances de cette solution ont alors été comparées, en termes de temps d'interruption et de consommation de ressources, avec celles obtenues par Mobile IPv6 et certaines de ses extensions, démontrant ainsi de réelles améliorations pour le cas des applications multimédias interactives. Enfin, notre dernière contribution a été de développer deux architectures couplant QoS et mobilité, une spécifiquement conçue pour les applications interactives et basée sur la combinaison de notre solution de mobilité SIP avec notre architecture de QoS SIP et une autre basée sur Mobile IPv6 ou FMI Pv6 et sur l'interaction d'un QoS Agent mobile avec les entités de QoS du système satellite. Ces architectures ont été évaluées et comparées sur la plateforme d'émulation PLATINE développée dans le cadre du projet SATSIX.

Les transactions électroniques ont ouvert la voie à une multitude de possibilités déclinées sous diverses formes : le portail internet d’une banque pour consulter ses comptes, une carte à puce permettant d’ouvrir une porte ou de valider son titre de transport en commun, une application téléchargée sur un ordinateur ou un équipement mobile comme un assistant personnel numérique ou un téléphone portable. Cette dernière catégorie d’´equipement mobile est extrêmement porteuse en termes d’offres de services. En effet, un mobile est un équipement nomade, connecté à l’Internet avec des débits de plus en plus élevés, et il est aussi de plus en plus puissant. Avec l’avènement de la technologie NFC (Near Field Communication) et des architectures sécurisées, le mobile a maintenant la possibilité d’héberger des applications sensibles dans une puce sécurisée, appelée « Secure Element ». Contrairement aux facteurs de formes plastiques, le Secure Element est un environnement dynamique sur lequel on peut charger des applications qui seront accessibles par un lecteur comme un terminal de paiement ou un lecteur de badge d’accès à un bâtiment. On parle alors de service mobile sans-contact ou de service mobile NFC. Nous proposons dans cette thèse d’apporter plusieurs contributions pour faciliter le déploiement de services mobiles exploitant un Secure Element. L’adoption de ce type de service pour des applications `a forte valeur ajoutée passe par une infrastructure et des outils partagés par les différents acteurs. Dans un premier temps, nous proposons trois contributions pour l’aide au déploiement de services mobiles basé sur un Secure Element afin de : faciliter la personnalisation d’un Secure Element par un TSM non propriétaire de celui-ci, faciliter l’échange de clés pour le TSM et réaliser une transaction avec un téléphone mobile comme Terminal de Paiement Electronique). Dans un second temps, nous nous intéressons à l’analyse de la sécurité des transactions de paiement<br>Electronic transactions have paved the way for a multitude of services in various forms : a home banking web portal, an access control smart card opening a door or paying a transit fare, or an application downloaded onto a computer or a mobile device such a personal digital assistant or a mobile phone. The latter category of mobile equipment is extremely promising in terms of service offers. Indeed, a mobile handheld device is connected to the Internet with speeds higher and higher and is also more powerful. With the advent of the NFC (Near Field Communication) technology and secure architectures, mobile devices now has the ability to host sensitive applications in a secure chip, called « Secure Element ». Unlike plastic form factors, the Secure Element is a dynamic environment where you can download applications that will be accessible by a reader such as a point of sale or an access control reader. Those services are called mobile contactless services or NFC mobile services. We propose in this thesis several contributions to facilitate the deployment of mobile services based on a Secure Element. The adoption of this high added value services relies on an infrastructure and tools shared by different actors. As a first step, we propose three contributions to aid the deployment of mobile services Secure Element based allowing to: facilitate the personalization of a Secure Element by a TSM non-owner thereof, facilitate the exchange of keys for the TSM and perform a transaction with a mobile phone as a point of sale. In a second step, we focus on the analysis of payment transactions

L’émergence et l’évolution des réseaux de nouvelles génération (NGN) a soulevé plusieurs défis surtout en termes d’hétérogénéité, de mobilité et de sécurité. En effet, l’utilisateur est capable, dans un tel environnement, d’avoir accès à plusieurs réseaux, à travers différents terminaux, avec un choix vaste de services fournis par différents fournisseurs. De plus, les utilisateurs finaux demandent à être constamment connectés n’importe où, n’importe quand et n’importe comment. Ils désirent également avoir un accès sécurisé à leurs services à travers une session dynamique, seamless et continue selon leurs préférences et la QoS demandée. Dans ce contexte, la sécurité représente une composante majeure. Face à cette session user-centric sécurisée, plusieurs défis se posent. L’environnement est de plus en plus ouvert, de multiples services ne sont pas connus d’avance et nous avons une diversité de communications entre les services et les utilisateurs. L’hétérogénéité des ressources (terminaux, réseaux et services) impliquées dans la session de l’utilisateur accentue la complexité des tâches de sécurité. Les différentes déclinaisons de mobilité (mobilité de l’utilisateur, mobilité du terminal, mobilité du réseau et mobilité du service) modifient la session user-centric que l’on veut unique, sécurisée et seamless avec la délivrance d’un service continu<br>The emergence and evolution of Next Generation Networks (NGN) have raised several challenges mainly in terms of heterogeneity, mobility and security. In fact, the user is able, in such environment, to have access to many networks, via multiple devices, with a vast choice of services offered by different providers. Furthermore, end-users claim to be constantly connected anywhere, anytime and anyhow. Besides, they want to have a secure access to their services through a dynamic, seamless and continuous session according to their preferences and the desired QoS. In this context, security represents an important concern. In fact, this user-centric session should obviously be secured. However, many challenges arise. In such environment, system boundaries, which were well delimited, become increasingly open. Indeed, there are multiple services which are unknown in advance and multiple communications between services and with users. Besides, heterogeneity of involved resources (terminals, networks and services) in the user session increases the complexity of security tasks. In addition, the different types of mobility (user, terminal, network and service mobility) affect the user-centric session that should be unique, secure and seamless and ensure continuity of services

Ces dernières années, la popularité croissante de terminaux mobiles de plus en plus intelligents a provoqué une hausse considérable du trafic supporté par les réseaux de télécommunications cellulaires. Dans ce contexte, le déploiement de réseaux dits de quatrième génération basés sur le standard LTE (Long Term Evolution) et offrant des capacités significativement plus élevées que les réseaux de générations précédentes peut sembler être une solution idéale. Cependant, dans le cas d’un service à délivrer à un très grand nombre d’utilisateurs, ce standard, malgré la disponibilité de la technologie eMBMS (Evolved Multimedia Broadcast Multicast Services), n’est pas forcément le plus adapté. Dans le même temps, la télévision a achevé dans de nombreux pays sa transition vers le numérique. L’abandon de la transmission analogique a permis non seulement d’améliorer la qualité du service mais aussi d’occuper moins de spectre. En France, une partie du spectre libéré a déjà été attribué au déploiement de réseaux LTE. Une autre méthode permettant d’exploiter ce spectre au profit des réseaux de communications mobiles est proposée dans cette thèse : le réseau hybride. Le réseau hybride est constitué d’un réseau cellulaire au standard LTE accompagné d’un émetteur DVB-T2 (Digital Video Broadcasting – Second Generation Terrestrial). Les aires de couverture de ces deux composantes se superposent et un service peut être transmis aux utilisateurs présents dans ces aires indifféremment par l’une ou l’autre des composantes. Ce concept permet de pallier un point faible du standard LTE, c’està- dire la capacité à délivrer efficacement un même service à un grand nombre d’utilisateurs simultanément. Après une étude approfondie des deux standards utilisés, un modèle mathématique du réseau hybride est proposé. Ce modèle se base sur les propriétés géométriques du réseau hybride, les performances des deux types de signaux utilisés, et sur plusieurs types de répartition des utilisateurs pour évaluer les performances du réseau hybride selon différents critères. Le premier critère étudié est un critère énergétique. Le modèle proposé permet de comparer les efficacités énergétiques des deux composantes pour transmettre un service en fonction de son nombre d’utilisateurs. L’efficacité de la composante DVBT2 dépasse celle de la composante LTE à partir d’un seuil dont la valeur varie avec les propriétés géométriques du réseau et le type d’affaiblissement de propagation auquel sont soumis les signaux. Il est de plus possible, dans certaines circonstances, d’améliorer encore l’efficacité énergétique du système en utilisant conjointement les deux composantes. Le second critère étudié est celui de l’encombrement du réseau cellulaire. En effet, un service consommé par un grand nombre d’utilisateurs peut avoir un impact conséquent sur le trafic à transmettre par un réseau LTE. Utiliser la composante DVB-T2 pour distribuer un tel service permet de réduire la charge du réseau cellulaire, et ceci même dans le cas où la composante DVB-T2 ne couvre pas l’ensemble de la zone à desservir globalement. Ces différentes études ont permis de bien mettre en évidence les avantages et inconvénients des deux types de réseaux broadcast et unicast. En particulier, l’intérêt d’une approche reposant sur l’utilisation d’un réseau hybride exploitant la complémentarité des deux composantes broadcast et unicast a été démontré<br>During the last few years, the growing popularity of smarter and smarter mobile devices has led to a tremendous growth of cellular data traffic. In such a context, the deployment of fourth generation networks based on the LTE (Long Term Evolution) standard and with capacities significantly higher than previous generations networks can be seen as an ideal solution. However, when the number of users requiring a given service is large, this standard, despite the availability of the eMBMS (Evolved Multimedia Broadcast Multicast Services) technology, is not necessarily the most suitable. Meanwhile, television has completed its transition to the digital transmission in many countries. The analog switch-off has not only allowed a better quality of service but has also freed some spectrum. In France, some of this spectrum has already been used for the deployment of LTE networks. This thesis introduces another way to use this spectrum to the benefit of mobile data networks: the hybrid network. The hybrid network consists of a LTE cellular network and a DVB-T2 (Digital Video Broadcasting – Second Generation Terrestrial) transmitter. The coverage areas of the two components are overlapping and a service can be delivered to the users located in these areas by either one or the other of the components. This concept can compensate one weakness of the LTE standard, which is the ability to deliver efficiently the same service to a large number of users simultaneously. After a thorough study of the two standards in use, a mathematical model of the hybrid network is proposed. This model is based on the geometrical properties of the network, the performances of the two types of signal, and different types of users distribution to measure the performances of the hybrid network using different criteria. The first criterion is the energy efficiency. The proposed model allows the comparison of the two components in terms of energy efficiency for one service depending of the number of its users. The DVB-T2 component outperforms the LTE component when the number of users exceeds a given threshold whose value depends on the geometric properties of the network and the type of path loss attenuating the signals. It is possible, in some cases, to further improve the energy efficiency of the system by using both components together. The second criterion is the network congestion. Indeed, a service with a great number of users can induce significant data traffic for the LTE network. Transmitting such a service through the DVB-T2 component can decrease the cellular data traffic even if the DVB-T2 component does not cover the whole area of interest. These studies have brought out the benefits and drawbacks of both broadcast and unicast networks. Especially, the interest of the hybrid network based on the complementarities between the two components has been demonstrated

A partir de la cinquième génération, les réseaux mobiles devront supporter une croissance exponentielle du nombre d'appareils connectés de différents types, ceci étant l'un des piliers d'une stratégie globale de numérisation accélérée. En plus de cette croissance de connectivité, ces réseaux devront également supporter et offrir divers services pour de nouvelles industries aux exigences hétérogènes. Les concepteurs et développeurs de réseaux 5G sont alors contraints de fournir de nouvelles solutions et d'optimiser celles qui existent pour contenir les demandes croissantes de bande passante et les attentes plus élevées en termes de qualité d'expérience (QoE). Ces réseaux doivent également être hautement personnalisables pour s'adapter au divers cas d'usage et hautement automatisés pour raccourcir les délais de mise sur le marché. Les caractéristiques attendues des réseaux 5G ont incité les fournisseurs de réseaux mobiles à changer radicalement la façon dont ils conçoivent et développent leurs solutions, en adoptant une stratégie où les solutions logicielles sont privilégiées. Le domaine des réseaux mobiles et le reste du monde IT sont alors en train de converger et les fournisseurs de réseaux mobiles peuvent alors bénéficier de pratiques et outils à la pointe d'écosystèmes logiciels et d'informatique en nuage en plein essor. Les fonctions de réseau logicielles permettraient à ces fournisseurs d'avoir les niveaux de programmabilité et de reconfigurabilité dont ils ont besoin pour faire face à une évolution aussi rapide de la connectivité mobile. Cette thèse a pour objectif de fournir quelques optimisations de différentes parties des réseaux 5G et de la façon dont ils sont déployés et gérés, en espérant que cela contribuera à résoudre certains des problèmes auxquels sont confrontés les concepteurs de réseaux mobiles. Cette thèse propose des solutions à des problèmes spécifiques liés au traitement de la couche physique dans les réseaux 5G pour l'atténuation des interférences, ainsi qu'aux problèmes génériques liés à l'automatisation et à la personnalisation du réseau. Nous avons construit dans cette thèse une plateforme, qui sert à créer des réseaux mobiles de bout en bout, composée d'une plateforme réseau d'accès radio (RAN), coeur de réseau et orchestration, en utilisant les concepts et outils de la métaplateforme. La première partie traite la question d'interférence intercellulaire, qui risque d'être un handicap avec une densification prévue d'antennes dans les réseaux 5G. Nous proposons une solution pour atténuer les effets de cette interférence pour les transmissions du mobiles vers les stations de base. Cette solution est basée sur la technique de détection multi-récepteurs (JD). Elle répond aux exigences architecturales, fonctionnelles et techniques de l'intégration de JD dans des réseaux pratiques. Nous intégrons la solution JD dans une plateforme RAN dans la deuxième partie et étendons cette plateforme avec d'autres fonctionnalités. Nous adoptons la même approche dans la troisième partie de cette thèse pour fournir une solution pour automatiser le déploiement du coeur de réseau et la gestion du cycle de vie dans un environnement de virtualisation des fonctions réseau (NFV) et créer une plateforme de coeur de réseau réutilisable et orchestrée par open network automation platform (ONAP)<br>5G networks and beyond will have to support an exponential growth in numbers of connected devices of different types, as a pillar of a global accelerated digitization movement. In addition to hyperscale characteristics, these networks will also have to support a diverse set of connectivity services for new industries with heterogeneous requirements. 5G network designers and developers are then compelled to provide new solutions and optimize the existing ones to contain increasing bandwidth demands and higher Quality of Experience (QoE) expectations. These networks also need to be highly customizable to adapt to varying use-cases and highly automated to shorten time-to-market delays. The expected characteristics of 5G networks inspired mobile network providers to radically change the way they design and develop their solutions by adopting an extensive softwarization strategy. Mobile networking domain and the rest of the IT world are then converging and mobile network providers can then benefit from thriving software and cloud computing ecosystems with state-of-the-art practices and tools. Software-based network functions would allow these providers to have the necessary levels of programmability and reconfigurability they need to deal with such a fast-paced evolution of mobile connectivity. This thesis aims at providing a few optimizations of different parts of 5G networks and the way they are deployed and managed, hoping that it would contribute in solving some of the problems that network designers are facing. It proposes solutions to specific problems related to the physical layer processing in 5G networks for interference mitigation, as well as generic issues related to network automation and customization. We built in this thesis an end-to-end network service fabric composed of a Radio Access Network (RAN), core and orchestration platform using Metaplatform concepts and tools. The first part treats the issue of Intercell Interference (ICI), which is expected to be a liability with a foreseen antenna densification in 5G networks. We propose a solution to mitigate ICI in Uplink (UL) transmissions, based on Joint Detection (JD) technique. The proposed solution satisfies the architectural, functional and technical requirement of JD integration in practical networks. We incorporate the JD solution in a RAN platform in the second part and extend this platform with other capabilities. We adopt the same approach in the third part of this thesis to provide a solution to automate core network deployment and life-cycle management in a Network Function Virtualization (NFV) environment and create a reusable core network platform orchestrated by Open Network Automation Platform (ONAP)

L'utilisation de récepteurs radiofréquence agiles est devenue incontournable dû au contexte orienté vers la mobilité et à la demande de haut débit. Cependant, les différentes solutions proposées afin d'augmenter le débit supporté par les terminaux mobiles induisent une augmentation de la consommation électrique de ces équipements de télécommunication. En prenant en compte le fait que l'augmentation des capacités des batteries ait un relativement faible taux de croissance, on comprend le compromis à faire entre le débit et la consommation électrique au niveau de la conception des terminaux mobiles destinés aux radiocommunications. Dans le cadre de la standardisation de la quatrième génération de téléphonie mobile, une des solutions techniques proposées afin d'augmenter le débit des transmissions radiofréquence est la transmission de signaux agrégés ayant des composantes spectrales non adjacentes. Par conséquent, la tête radio réalisant la translation en fréquence au niveau du récepteur doit pouvoir traiter simultanément plusieurs bandes de fréquence. Dans un premier temps, l'étude bibliographique menée sur les architectures de ce type de récepteurs souligne l'utilisation systématique d'une structure très gourmande en termes de consommation : l'empilement de chaînes de traitement, chacune dédiée à une unique bande de fréquence. Afin de limiter la consommation électrique due au processus de parallélisation des différentes étapes de traitement, une nouvelle architecture de récepteur à chaine de traitement unique est proposée et brevetée dans le cadre des travaux réalisés durant cette thèse de doctorat. Différentes études permettent de réaliser une évaluation théorique des gains en termes de performances ainsi que de consommation électrique suite à l'utilisation de l'architecture proposée à la place de l'empilement de chaînes de réception dédiées. Dans un premier temps, la validation de ces études théoriques se fait par le biais de simulations ADS (Agilent Technologies). Dans un deuxième temps, la validation des résultats théoriques repose sur la mesure utilisant un prototype de ce récepteur. Le design ainsi que la mesure de ce prototype représentent une partie conséquente en termes de charge de travail. Compte tenu des résultats obtenus, cette étape est considérée cependant essentielle dans le processus d'évaluation des performances d'un récepteur radiofréquence utilisant l'architecture proposée. Ainsi, suite à une étude comparative entre un récepteur bibande utilisant l'architecture proposée et un récepteur à empilement de deux chaines de traitement, on estime obtenir un gain en termes de consommation électrique variant entre 20 % et 30 % en faveur du récepteur proposé. Cette estimation est valable pour le cas ou les performances des deux récepteurs sont identiques. La dernière partie du travail mené dans le cadre de cette thèse est consacrée à la présentation d'une architecture de récepteur à front-end unique capable de supporter une transmission MIMO d'un signal bibande. Le cas d'étude choisie pour valider les performances de ce type de récepteur est celui d'une transmission MIMO LTE-Advanced à spectre discontinu.

Le SDN (Software-Defined Networking) émerge comme une nouvelle architecture pour la programmation des réseaux. A l'origine, l'idée du SDN est de déplacer le plan de contrôle à l'extérieur des équipements, et de permettre ainsi un contrôle déporté de l'ensemble depuis une entité logicielle logique nommée "contrôleur". Le principal avantage d'une telle approche est de centraliser donc toute l'intelligence de gestion du réseau dans le contrôleur, qui s'appuie pour cela sur des protocoles standard et assure par ce biais la reprogrammation de la totalité de la partie du réseau sous son contrôle. L'évolution technologique vers le SDN est toujours en cours dans des scénarios de déploiement programmable et flexible des réseaux mobiles. Le NFV (Network Function Virtualization) est le processus de déplacement ou de migration des fonctions réseau d'un équipement dédié de réseau vers des serveurs génériques dans le Cloud. Les SDN et NFV sont deux technologies étroitement liées qui sont souvent utilisées ensemble. Le couplage fort entre les plans de contrôle et de données, ainsi que les limitations en matière de passage à l'échelle et de flexibilité, font que la virtualisation des réseaux mobiles actuels nécessite non seulement l'utilisation du Cloud Computing mais aussi les récentes innovations telles que SDN et NFV pour pouvoir permettre un déploiement à la demande des services réseaux (Network-as-a-Service) aux utilisateurs. Les lignes de recherche globales de cette thèse s'inscrivent dans deux principaux cas d'utilisation. Ces cas d'utilisation, bien qu'appelés de la "prochaine génération de réseaux mobiles", sont le "Telco" et le "Vertical", qui apparaissent ici couplés, les deux étant traditionnellement complètement séparés. Dans les cas d'utilisation de "télécommunications", nous exploitons les avantages de SDN pour avoir un cadre de contrôle flexible pour les réseaux d'auto-organisation (SON) et la division de traitement dynamique des utilisateurs. Dans le cas d'utilisation de "verticale", nous appliquons divers avantages du protocole SDN et OpenFlow pour utiliser efficacement les ressources radio du réseau de backhaul dans le système de communication train-sol. Notre cadre d'étude du SDN, en général, peut être une solution efficace et alternative pour la gestion RAN (Radio Access Network), c'est-à-dire pour des objectives comme l'optimisation des ressources radio, l'optimisation du réseau, la gestion de la mobilité et l'équilibrage de la charge, peuvent être atteint avec ce cadre. Grâce à l'analyse et l'expérimentation concrète des SDN et NFV pour le RAN, nous montrons que les solutions proposées dans ce travail peuvent apporter un faisceau d'avantages évidents aux réseaux mobiles tels que la flexibilité, la programmabilité, la gestion unifiée et la mise en œuvre de nouveaux services<br>Software-Defined Networking (SDN) has emerged as a new intelligent architecture for network programmability. The primary idea behind SDN is to move the control-plane outside the switches and enable external control of data-plane through a logical software entity called controller. Such approach benefits mobile network management by brining complete intelligence to the logically centralized controller. Network Function Virtualization (NFV) is the process of relocating or migrating network functions from dedicated hardware to generic servers. SDN and NFV are two closely related technologies that are often used together. The traditional mobile network architecture due to its strongest coupling between control and data planes along with limitations in scalability and flexibility requires the usage of cloud computing along with the recent revolutionary approaches in networking such as SDN and NFV to have an architecture that deploys on demand "Network-as-a-Service" for users. The global research focus of this thesis falls in to two main use cases of next generation mobile networks such as Telco and Vertical. In the telco use cases, we exploit the advantages of SDN to have flexible control framework for both Self-Organizing Networks (SON) and dynamic user processing split. In vertical use case, we apply various advantages of SDN and OpenFlow protocol to efficiently utilize the scare radio resources of wireless backhaul network in the train-to-ground communication system. Our SDN framework in general can be an efficient and alternative solution for RAN management i.e. Radio Optimization, Network Optimization, Mobility Management and Load Balancing can be achieved with such framework. Through analysis and experimentation of SDN frameworks for RAN, we shows that the proposed solutions can bring set of advantages to wireless networks such as flexibility, programmability, unified management, and enables new services

Récemment, la localisation statique et dynamique d'un objet ou d'une personne est devenue l'un des plus importantes fonctionnalités d'un système de communication, du fait de ses multiples applications. En effet, connaître la position d'un terminal mobile (MT), en milieu extérieur ou intérieur, est généralement d'une importance majeure pour des applications fournissant des services basés sur la localisation. Ce développement des systèmes de localisation est dû au faible coût des infrastructures de réseau sans fil en milieu intérieur (WLAN). Les techniques permettant de localiser des MTs diffèrent selon les paramètres extraits des signaux radiofréquences émis entre des stations de base (BSs) et des MTs. Les conditions idéales pour effectuer des mesures sont des environnements dépourvus de tout obstacle, permettant des émissions directes entre BS et MT. Ce n'est pas le cas en milieu intérieur, du fait de la présence continuelle d'obstacles dans l'espace, qui dispersent les rayonnements. Les mesures prises dans ces conditions (NLOS, pour Non Line of Sight) sont imprévisibles et diffèrent de celles prises en condition LOS. Afin de réduire les erreurs de mesure, différentes techniques peuvent être utilisées, comme la mitigation, l'approximation, la correction à priori, ou le filtrage. En effet, l'application de systèmes de suivi (TSs) constitue une base substantielle pour la navigation individuelle, les réseaux sociaux, la gestion du trafic, la gestion des ressources mobiles, etc. Différentes techniques sont appliquées pour construire des TSs en milieu intérieur, où le signal est bruité, faible voire inexistant. Bien que les systèmes de localisation globaux (GPS) et les travaux qui en découlent fonctionnent bien hors des bâtiments et dans des canyons urbains, le suivi d'utilisateurs en milieu intérieur est bien plus problématique. De ce fait, le problème de prédiction reste un obstacle essentiel à la construction de TSs fiable dans de tels environnements. Une étape de prédiction est inévitable, en particulier, dans le cas où l'on manque d'informations. De multiples approches ont été proposées dans la littérature, la plupart étant basées sur un filtre linéaire (LF), un filtre de Kalman (KF) et ses variantes, ou sur un filtre particulaire (PF). Les filtres de prédiction sont souvent utilisés dans des problèmes d'estimation et l'application de la dérivation non entière peut limiter l'impact de la perte de performances. Ce travail présente une nouvelle approche pour la localisation intérieure par WLAN utilisant un groupement des coordonnées. Ensuite, une étude comparative des techniques déterministes et des techniques d'apprentissage pour la localisation intérieure est présentée. Enfin, une nouvelle approche souple pour les systèmes de suivi en milieu intérieur, par application de la dérivation non entière, est présentée

L'un des challenges le plus important pour les opérateurs des réseaux mobiles est de dimensionner le réseau de la manière la plus efficace possible, c'est-à-dire, bien planifier les ressources pour fournir une bonne couverture et une meilleure capacité. Afin de mieux gérer le trafic généré dans le réseau, les opérateurs déploient des petites cellules pour aider les macro-cellules à délester les zones de la cellule où le trafic de données est significativement supérieur au trafic moyen dans la cellule. Cependant, le problème majeur de ces réseaux hétérogènes consiste à bien localiser ces hotspots et puis de mettre en place la meilleure solution pour les absorber. Dans cette thèse, on traite le sujet de localisation de hotspot et on étudie l'impact de son imperfection sur les performances des déploiements des réseaux hétérogènes. Dans une première étape, on propose une nouvelle méthode de localisation de hotspot. Puis, on propose d'évaluer l'impact d'une mauvaise localisation de trafic sur le déploiement des petites cellules à travers une analyse de performances au niveau statique et dynamique. Sachant qu'une grande quantité de trafic de données dans le réseau mobile est générée par des utilisateurs qui sont en mouvement, on propose d'évaluer les performances des petites cellules mobiles. Enfin, la quatrième étape consiste à améliorer encore la solution de déploiement de petites cellules en utilisant les drones. On propose un mécanisme de décongestion du réseau et on discute les avantages et les points à explorer. Une analyse de performance est aussi réalisée pour comparer cette solution avec les solutions classiques de macro cellules et de petites cellules<br>The continuous increasing traffic in cellular networks has forced the mobile operators to look for efficient and viable options to manage their networks so as to ensure more efficiency over the network life cycle while also evolving with the implementation of new technologies. Traffic hotspot localization can help operators to identify the areas where deploying small cells can reduce the congestion. We firstly propose and assess a new traffic hotspot localization method based on the projection of O&amp;M KPIs on the coverage map. Compared to probing methods, the computational costs and the equipment expenditures are reduced. Moreover, the localization accuracy is improved. Next, in order to evaluate the impact of the limited accuracy of traffic localization tools on small cell deployment, we study the performances of three different scenarios. The first one considers a network of macrocells only and represents a benchmark to decide about the usefulness of small cells. The second one is based on a network of macrocells with a perfectly deployed small cell allowing to identify the limitations of small cell deployment and the last one is with an imperfectly deployed small cell. Realizing that a significant amount of cellular demand is generated on the go and suffers deteriorating quality, we investigate the potential performance gains of using moving small cells. The major outcome is to understand if moving cells leverage the relative operators' investments. Finally, we propose a new mobile data offloading mechanism which capitalizes on drone small cells to alleviate the data traffic load. We realize a performance evaluation and comparison with classic small cell deployment