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Qualité de service et Communication dans les systèmes à retard
Les problèmes liés aux transports des données (énergie ou information) : retards et détection d’erreurs lors de la transmission et l’introduction de l’intelligence au niveau des protocoles. Dans ce domaine les travaux de recherche se portent sur :
- L'étude de nouvelles architectures de communication des réseaux (Problème lié aux retards de traitement et de transfert de l’information) et le transport des données numériques, ainsi que sur de nouvelles approches qui introduisent de l'intelligences dans les réseaux de communication que ce soit au niveau du retard ou au niveau des débits de transmission. Application à la téléphonie mobile ou fixe.
- Les techniques modernes de la communication comme par exemple la vidéoconférence télé-opérée ou tout simplement la téléopération via internet (Problème lié aux retards oscillants dus à la ligne de transmission liaison internet)
Mots clés :
Téléopération via Internet et/ou Réseaux ISDN…, Transmission, QoS, Delay, Lattice Filters, Delta-flat nonlinear delay system, Turbo-Egalisation, CDMA, Optimisation, iterative turbo processing.
Theme1 : Analyse d'outils de contrôle de la qualité de service dans les réseaux de paquets haut débit
Pour offrir des garanties de qualité de service dans un réseau en mode paquet, il faut différencier les flux rigides et les flux élastiques. Les flux rigides correspondent aux applications ayant des contraintes temporelles. Il faut leur garantir un faible délai de traversée du réseau, et parfois les resynchroniser avant de les remettre à l'application. Cette resynchronisation induit une attente supplémentaire, dont la valeur est liée à l'amplitude de la variation du délai de traversée du réseau.
Nous étudions dans la partie B les pertes de paquets induites par cette resynchronisation. Nous y déterminons une borne pour la proportion moyenne de perte. Si la connexion est de bas débit, nous calculons la distribution du nombre de cellules perdues ainsi que de la longueur des périodes de perte. Offrir des garanties suppose une bonne connaissance des flux entrants. Le réseau a recours à des algorithmes spécifiques pour estimer les besoins de chaque flux rigide, ce qui peut s'accompagner d'une modification de la forme du flux.
Un contrôleur espaceur assure ces deux rôles. Nous étudions son dimensionnement dans la partie C. Nous montrons l'absence de perte pour un flux conforme. Le cas échéant, nous établissons une borne pour la probabilité de perte au niveau cellule. Les flux élastiques pouvant s'adapter aux ressources instantanément disponibles dans le réseau, celui-ci est libre de les traiter à son gré.
Nous définissons dans la partie D un protocole distribué qui gère dynamiquement l'allocation du débit à un tel flux, dans des boucles de type source virtuelle-destination virtuelle. Nous développons un modèle de ce protocole grâce aux réseaux de Petri stochastiques. L'analyse stationnaire est menée via l'étude d'un processus régénératif de Markov. Ce modèle nous permet de calculer de nombreuses mesures de performance. Malheureusement, la capacité de calcul ne nous permet pas de modéliser de configuration suffisamment étendue pour analyser le comportement du protocole au cœur du réseau.
Thème 2 : Traitements conjoints par méthodes itératives/Turbo (Treillis) et améliorations des algorithmes “à la turbo”
Afin d'améliorer les performances des récepteurs de télécommunications numériques, les systèmes de transmission peuvent être développés à l'aide d'une optimisation conjointe (par exemple égalisation et décodage conjoints, modulation et décodage...) pour ne plus optimiser séparément et de manière antagoniste les différents éléments de la chaîne de transmission. Si le récepteur optimal associé au système conjoint est de complexité trop importante, il existe une solution sous-optimale de complexité réduite maintenant de bonnes performances. Cette technique itérative avec propagation d'information pondérée est appelée turbo.
Les algorithmes itératifs (dits “turbo”) ont été un des progrès majeurs en communications numériques ces dernières années. Leur principe consiste à itérer des “estimations souples” des quantités à transmettre entre deux étapes de l’algorithme de réception. Ceci est rendu nécessaire par l’impossibilité d’effectuer le traitement en une seule étape (trop de complexité), ainsi que le besoin que chacun des blocs influence le fonctionnement de l’autre (pour améliorer les performances). Cette procédure a été étudiée tout d’abord dans le contexte du codage canal (on itère le décodage de deux codes simples, combinés en un code produit), de la turbo-égalisation (on itère le décodage canal et l’égalisation de type MAP), et a récemment été appliqué à une situation de type turbo-détection des modulations à bits entrelacés (BICM).
C’est cette dernière situation qui sera étudiée,
car la simplicité de l’une des étapes permet de dériver
des résultats théoriques beaucoup plus facilement que dans
les autres cas.
Lors d’un travail précédent, il a déjà
été montré que la première itération
d’une turbo-détection pouvait s’interpréter
comme une minimisation d’une distance de Kullback (démodulation
“soft”, suivi d’une projection sur l’ensemble
des mots de code). Le premier sujet d’étude consiste à
approfondir ce travail, en particulier en s’appuyant sur le parallèle
des algorithmes de turbo-détection avec l’algorithme de Blahut
utilisé en estimation de la capacité des canaux non traditionnels.
