Conception of dynamic fault tolerant networks
Conception de Réseaux Dynamiques Tolérants aux Pannes
Résumé
This thesis deals with different aspects of the conception of telecommunication networks. Such networks are a patchwork of various technologies : antenas-satelite links, radio links and optical links, but also onboard networks of satellites. The problematics differ according to the part of the networks on which we focus, to the type of request and to the objective. Paquet requests are studied in the case of grid networks, but this thesis mainly deal with connection requests (either unicast or multicast). The objectives considered are : the conception of onboard, minimal and fault tolerant networks for telecommunication satellites; the estimation of needed links capacities so that the network is resilient to corelated failures or offers a good quality of service or when it accepts multicast connections; the estimation of the size of buffers in radio access networks and the optimisation of the usage of the ressources of a connection oriented dynamic network. My approach consists in using the complementarity of algorithmics, combinatorial optimisation and tools from graph theory such as pathwidth and other related notions as process number, search number and treewidth, but also expandeurs, quasi partitioning, and colouring problems as proportional, weighted improper and directed star colouring.
Cette thèse aborde différents aspects de la conception d'un réseau de télécommunications. Un tel réseau utilise des technologies hétérogènes : liens antennes-satellites, radio, fibres optiques ou bien encore réseaux embarqués dans un satellite. Les problématiques varient en fonction de la partie du réseau considérée, du type de requêtes et de l'objectif. Le cas des requêtes de type paquets est abordé dans le cadre des réseaux en forme de grille, mais le thème principal est le routage de requêtes de type connections (unicast et multicast). Les objectifs considérés sont : la conception d'un réseau embarqué dans un satellite de télécommunication, de taille minimum et tolérant des pannes de composants; le dimensionnement des liens d'un réseau afin qu'il supporte des pannes corrélées ou qu'il offre une bonne qualité de service, ou s'il autorise des connections {\em multicast}; le dimensionnement de la taille des buffers d'un réseau d'accés radio; et l'optimisation de l'utilisation des ressources d'un réseau dynamique orienté connections. Dans tous ces cas la problématique du routage de connections est centrale. Mon approche consiste à utiliser la complémentarité de techniques algorithmique et d'optimisation combinatoire ainsi que d'outils issus de la théorie des graphes tels la pathwidth et des notions reliées -process number, jeux de captures et treewidth-, différents types de coloration -impropre et pondérée, proportionnelle, directed star colouring-, les graphes d'expansion et des techniques de partitions telle la quasi partition.
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