Équipe Ingénierie des Réseaux et des Télécommunications


 
Emmanuel CHAPUT
ENSEEIHT, Laboratoire IRIT
2, rue C. Camichel, BP 7122
F-31071 Toulouse Cedex 7
Tel (+33) 5.61.58.82.10
Fax (+33) 5.61.58.80.14
Email:
Emmanuel.Chaput@enseeiht.fr

Curriculum Vitae
Thématique
Encadrement
Activité contractuelle
Production
Enseignements

Curriculum Vitae

Formation
  • Ingénieur informaticien
  • Diplômé de l'ENSEEIHT en 1992
  • Diplôme d'études Approfondies
  • Diplômé de l'UPS en 1992
  • Doctorat en Informatique
  • Diplômé de l'UPS en 1996


État civil
  • Marié, deux enfants



Thématique de recherche

Mes activités de recherche au sein de l'équipe IRT s'articulent autour de l'architecture et des performances de réseaux sans fil. Les domaines d'application auxquels je m'intéresse plus particulièrement dans ce cadre sont dans un premier temps les communications par satellite, puis les réseaux véhiculaires et, plus récemment, les réseaux de capteurs.
Cette évolution devrait transparaître dans les pages qui suivent et qui contiennent la liste des doctorants et étudiants de master que j'ai (co)encadrés puis dirigés ou co-dirigés suivie d'une brève description de contrats industriels auxquels j'ai contribué, puis de la liste de mes communications et rapports.
La validation des propositions faites dans le cadre de ma recherche se fait au travers de plusieurs approches, selon le contexte
  • de façon fonctionnelle, par exemple par le déroulement de scénarios représentatifs ;
  • par prototypage, en guise de preuve de faisabilité ;
  • par simulation pour obtenir une évaluation quantitative des mécanismes d'allocation de ressources ;
  • au travers d'outils mathématiques, lorsque les modèles peuvent être résolus.
Les réseaux par satellite

L'objectif de cet axe de recherche est de permettre l'utilisation d'un lien satellite dans un réseau de type IP. Le contexte est celui des normes ETSI de diffusion de vidéo par satellite, qui sont peu propices à une telle interconnexion. L'architecture est en effet extrêmement spécifique, et fondée sur un mode de diffusion unidirectionnelle de type circuit. Les protocoles eux-mêmes sont mal adaptés à la transmissions de paquets.

Architecture d'interconnexion

Du point de vue de l'architecture, l'idée maîtresse est donc de permettre une évolution de ces réseaux leur offrant une interopérabilité avec d'autres technologies jusque là parfaitement disjointes. Cette évolution ne doit évidemment pas remettre en cause les services qui ont fait leur succès. Deux thèses ont ainsi été soutenues consécutivement selon cet axe principal, se fondant en particulier sur IP ou MPLS comme socle commun de convergence (Emmanuel Dubois et Julien Fasson).
Dans ces travaux, la validation s'est faite en particulier de façon qualitative en déroulant des scénarios significatifs. Nous avons ainsi montré qu'il était possible de proposer une architecture fondée sur IP à même de permettre une interconnexion avec des réseaux terrestres sans compromettre l'utilisation traditionnelle du satellite.
L'élaboration d'une architecture est un élément important dans la (re)définition d'un système de communication opérationnel. Elle ne permet cependant pas de déterminer a priori si un tel système peut être instancié et offrir des services satisfaisants. Nous avons donc également étudié les conséquences d'une telle architecture sur la mise en oeuvre de la qualité de service. Ce point a constitué l'un des axes de la thèse de Fabrice Hobaya.

Ordonnancement

Un élément central dans la garantie d'une qualité de service acceptable pour les utilisateurs est la gestion des ressources de transmission et ses interactions avec l'ordonnancement. Les premiers travaux que nous avons mené sur ce sujet l'ont été au travers d'études meneés avec Thales Alenia Space. La question que nous nous posions alors était de déterminer un algorithme d'ordonnancement des paquets permettant d'offir un service performant à l'utilisateur au travers d'un lien DVB-S2. L'approche que nous avons adoptée était fondée sur les fonctions d'utilité, permettant d'intégrer de façon unifiée les contraintes de qualité de service et les caractéristiques du lien (variabilité des débit, RTT, taille de la trame, ...)
Cet axe d'étude a été poursuivi au travers de la thèse de Jean-Baptiste Dupé. Il a proposé une structure et des algorihmes d'ordonnancement pour la voie aller fondés sur les règles d'ordonnancement et sur les fonctions d'utilité pour lesquelles l'ordonnancement est modélisé comme solution à long terme d'un problème d'optimisation. Il a en particulier montré l'intérêt d'une solution fondée sur la prise en compte simultantée de plusieurs trames.
La thèse de Patrice Raveneau, se place également dans cet axe, avec un domaine d'application plus précis : celui de l'utilisation de capteurs sans fil.

Transport

Nous avons enfin proposé des mécanismes permettant d'améliorer les performances au niveau transport. Ces mécanismes peuvent être mis en place sur des passerelles dans le réseau (ce que nous avons étudié et analysé par simulation dans la thèse d'Alexandra Niculae) ou sur les machines d'extrémité (approche adoptée dans la thèse de Renaud Sallantin et validée par un modèle analytique, des simulations et une implantation).

Réseaux véhiculaires

Dans le contexte des réseaux véhiculaires, les organismes de normalisation ont défini des architectures et proposé un certain nombre de technologies. Les applications visées peuvent être classées sommairement en deux catégories : les applications visant à accroître la sécurité routière, et les applications de confort.
Nous nous sommes intéressés dans la thèse de Razvan Stanica à la pertinence, pour les applications de sécurité, de la méthode d'accès (directement héritée de Wifi) proposée dans la norme 802.11p. Nous avons montré que les principes de cette méthodes n'étaient pas adaptés aux spécificités de ces applications qui utilisent des messages périodiquement diffusés, sans notion de priorité, et visant des destinataires géographiquement proches. Nous avons alors proposé une nouvelle méthode d'accès et montré, aussi bien par simulation qu'au travers d'un modèle probabiliste, sa supériorité sur la méthode normalisée.
Pour les applications de confort, nous nous sommes intérogés, dans la thèse de Fabian Astudillo, sur l'opportunité, pour une application de diffusion de contenu, d'utiliser de façon intelligente l'architecture. Nous avons étudié plus particulièrement l'utilisation des communications infrastructure à véhicule. Nous avons montré par simulation et par un modèle probabiliste que les performances de l'application sont essentiellement contraintes par le phénomène des doublons. Nous avons alors proposé une méthode fondée sur le Network Coding et avons montré qu'elle offrait d'excellentes performances.

Vers l'Internet des objets

La généralisation de l'accès à un réseau de type Internet, y compris pour des objets aux capacités extrêmement variées et en quantités potentiellement gigantesques, est un défi majeur.
L'Internet des objets soulève de nouvelles questions et nécessite de revisiter certaines questions classiques à la lumière de contraintes fortes : grand nombre d'utilisateurs, faible énergie, mobilité, nouveaux modèles de trafic, nouvelles applications, ...
Cette évolution de la problématique est présente dans les études que nous menons. La thèse de Fabian Astudillo s'intéressait à la transmission de données vers un grand nombre de récepteurs non humains. De même, la thèse de Patrice Raveneau se plaçait dans un contexte de collecte de données transmises par des capteurs sans fil.
L'utilisation d'une architecture de type ICN dans un contexte de communicatios machine à machine est au coeur de notre contribution au projet ESA SatNex.
Enfin, la thèse de Dorin Rautu s'intéresse à l'utilisation de drones pour bâtir une infrastructure réseau permettant en particulier des communications machine à machine.

(Mes travaux de thèse portaient sur une thématique différente, j'en garde une trace ici.)

Encadrement (thèses et masters)

Thèses
  • Julien Fasson
  • a soutenu sa Thèse en décembre 2004 sur le sujet Étude d'une architecture IP intégrant un lien satellite géostationnaire. Il s'est donc essentiellement intéressé à la définition d'une architecture réseau à même d'intégrer un lien satellite et ses évolutions.
    (Encadrement à 50 %, directeur : Christian Fraboul)
  • Emmanuel Dubois
  • a soutenu en novembre 2008 sa thèse de Doctorat sur le sujet Convergence dans les réseaux satellite. Ce travail, financé par Alcatel Alenia Space est dans la continuité de la thèse de Julien Fasson et vise à définir l'architecture et les mécanismes permettant d'assurer une convergence effective des services et communications par satellite.
    (Encadrement à 50 %, directeur : André-Luc Beylot)
  • Alexandra Niculae
  • actuellement en Thèse, travaille sur le thème Mécanismes cross-layer pour les systèmes de communication par satellite. Elle cherche donc à accroître les performances de communications utilisant un lien satellite au travers d'une approche cross-layer.
    (Encadrement à 50 %, directeur : André-Luc Beylot)
  • Tarek Bchini
  • a soutenu sa Thèse sur le sujet Architectures de convergence et satellite . Il travaille sur le thème de l'interopérabilité des systèmes de communication terrestres (types cellulaires, 3G, 4G, WiMax, ...) et satellite. Il s'intéresse en particulier aux problèmes liés aux handovers entre ces différentes technologies. Cette thèse fait l'objet d'une co-tutelle avec SUP'COM, en Tunisie.
    (Encadrement à 50 %, directeur : André-Luc Beylot)
    Thèse soutenue le 10 Juin 2010 (durée : 32 mois)
  • Fabrice Hobaya
  • A soutenu sa Thèse (débutée en octobre 2008) en septembre 2011. Sa thèse, cofinancée par Thalès Alénia Space France et le CNES, est intitulée Système tout IP. Elle se place dans la continuité des travaux réalisés dans les thèses de Julien Fasson puis Emmanuel Dubois. Il s'agit maintenant d'étudier précisément les enjeux et les opportunités d'un système de communication par satellite entièrement fondé sur la pile IP.
    (Encadrement à 50 %, directeur : André-Luc Beylot)
    Thèse soutenue le 30 Septembre 2011 (durée : 36 mois)
  • Razvan Stanica
  • a soutenu sa thèse le 17 novembre 2011 dans laquelle il s'est intéressé aux performances des méthodes d'accés pouvant être mises en oeuvre dans des réseaux véhiculaires (VANET). Il a en particulier montré les faiblesses du standard 802.11p et proposé des évolutions de la méthode d'accès dont il a montré la grande pertinence dans un contexte véhiculaire.
    (Encadrement à 50 %, directeur : André-Luc Beylot)
  • Fabian Astudillo
  • a soutenu le 27 septembre 2013. Il a évalué les opportunités d'utilisation d'un réseau avec infrastructure dans le cadre de communications inter-véhiculaires.
    (Encadrement à 50 %, directeur : André-Luc Beylot)
  • Patrice Raveneau
  • a soutenu sa thèse le 20 juin 2014 sur le thème de l'hybridation des réseaux de capteurs et du satellite au service de l'environnement
    (Encadrement à 33 %, directeur : André-Luc Beylot)
  • Renaud Sallantin
  • a soutenu sa thèse le 29 septembre 2014 cofinancée par le CNES et Thales Alenia Space sur le sujet ``Protocoles de transport pour des réseaux hybrides satellite/terrestre''.
    (Encadrement à 50 %, directeur : André-Luc Beylot)
  • Jean-Baptiste Dupé
  • a soutenu sa thèse le 1 octobre 2015 sur le sujet ``Ordonnancement et gestion des ressources pour un système de télécommunication bidirectionnel haut débit : optimisation de l'utilisation de la bande passante satellite''. Il a proposé des techniques d'ordonnancement sur un lien DVB-S2.
    (Encadrement à 50 %, directeur : André-Luc Beylot)
  • Yoan Couble
  • est en thèse depuis le 1 octobre 2015. Il s'intéresse à la gestion des ressources sur un lien retour par satellite de type DVB-RCS2. La mise en place de techniques flexibles permettant d'optimiser la capacité globale du système nécessite la prise en compte de nombreux paramètres tels que les besoins des utilisateurs ou les interférences intra système.
    (Encadrement à 50 %, directeur : André-Luc Beylot)
  • Dorin Rautu
  • est en thèse sous ma direction depuis le 1 octobre 2015. Il étudie les opportunités d'utiliser des drones afin de déployer une infrastructure réseau. Une telle infrastructure pourrait alors être déployée dans des scénarios de type gestion de crise ou événement sportif de sorte à assurer une communication entre des intervenants, mais également dans une cadre de type collecte de données.
    (Encadrement à 50 %, directeur : moi)
  • Adrien Thibaud
  • vient de commencer sa thèse sous ma direction le 1 février 2017. L’objectif de cette thèse est d’étudier les conséquences sur le transport de l’utilisation d’un lien satellite dans une architecture de type ICN.
    (Encadrement à 50 %, directeur : moi)
Master recherche
  • Alexandre Matei
  • a soutenu, en septembre 2001, son stage de DEA sur le sujet Étude de protocoles multicast fiables - Application à un environnement de téléformation. Ce travail, réalisé dans le cadre du groupe SIGMA, visait à étudier et évaluer des protocoles multicast fiables dans le cadre d'une application de télé-formation.
  • Malika Moulessehoul
  • a soutenu, en septembre 2003, son stage de DEA sur le thème Étude et modélisation d'un lien DVB dans un réseau IP multipoint. Elle s'est essentiellement attachée à décrire la chaîne de transmission mise en oeuvre sur un satellite DVB.
  • Tarek Bchini
  • étudie plus précisément comment (et dans quelle mesure) les architectures proposées permettent d'offrir un service de type diffusion télé sur un lien satellite avec une qualité de service comparable à celui des architectures classiques. (Ordonnancement de trafics IP sur une liaison DVB-S)
  • Daniel Testa
  • cherche, quant à lui, à définir et évaluer des mécanismes d'ordonnancement capables d'utiliser au mieux un lien satellite présentant un débit variable tel que défini par les normes DVB-S2. (Ordonnancement de trafics IP sur une liaison DVB-S2)
  • Fabian Astudillo
  • étudie et évalue les opportunités d'utilisation d'un réseau satellite dans le cadre de communication inter-véhiculaires. Ses capacités de couverture permettent en effet d'utiliser un tel réseau d'une part dans un rôle de "backbone", mais également dans un rôle de réseau d'accès, en particulier en zones peu denses. (Communications opportunistes dans les réseaux véhiculaires Quand utiliser l'infrastructure satellitaire ?)

Activité contractuelle

Étant donné le contexte applicatif ciblé par nos activités de recherche, la validation de la pertinence de ces travaux au travers d'une reconnaissance industrielle nous semble nécessaire. Pour cette raison, nos travaux intègrent une activité contractuelle importante. A ce titre, je participe ou ai participé à différents contrats :

DIPCAST est un projet labellisé par le RNRT en 1999 (mais qui nous a occupé jusqu'en 2004, en particulier du fait de retards administratifs) comme projet précompétitif. Le maître d'oeuvre en était Alcatel. L'objectif était d'étudier l'utilisation de communications par satellite pour le transfert de données multicast.(1999-2004) Qualité de service dynamique (collaboration Alcatel Alenia Space). Il s'agit ici d'étudier la possibilité de mise en oeuvre d'une gestion dynamique de la qualité de service dans une architecture réseau fondée sur un lien satellite. Cette étude étant directement appliquée à une vaste plate-forme d'émulation existante.(2005-2006)
IMS et satellite (collaboration Alcatel Alenia Space). C'est la convergence au niveau des services (telle que pronée par le projet IMS du groupe 3GPP) qui est au coeur de cette étude qui se focalise sur le déploiement d'une telle architecture dans un réseau intégrant un lien satellite. (2006-2007) Fiabilisation de communications multicast (collaboration Alcatel Alenia Space) . L'objectif de cette collaboration est l'étude et le dimensionnement d'algorithmes de calcul de time-out pour la retransmission des messages SatIPSec. (2004-2005)
Applicabilité des standards télécoms terrestres aux réseaux MANET tactiques (collaboration Rockwell-Collins France). Cette étude vise à déterminer la pertinence, dans le cadre de réseaux MANET tactiques, des techniques cross-layer de gestion de la qualité de service. Les résultats de cette étude ne sont pas publiables. (2005) Ordonnancement DVB-S2 (collaborations Alcatel Alenia Space) . Il s'agit ici de proposer et d'évaluer des techniques d'ordonnancement permettant d'utiliser efficacement la nouvelle génération de la norme DVB-S qui intègre des techniques FMT permettant une augmentation significative de la capacité du lien au prix d'un débit disponible variable.(2007-2012)
Compression d'en-tête et satellite (RT CNES). Nous étudions ici l'impact des techniques de compression d'en-tête sur un lien satellite : accroissement des performances, meilleure prise en charge de certaines applications, meilleure interopérabilité. (2006-2007) Systèmes NGN et Qualité de Service (RT CNES, réponse faite avec Thales Alenia Space, le LAAS et B2i) . L'objectif est ici de proposer une politique de QoS de bout en bout fédérant des gestions de QoS variées selon une approche horizontale et optimisant cette QoS sur chaque réseau d'accès grâce à une approche verticale type cross-layer.(2008-2009)
Intégration du satellite dans les réseaux terrestres par MPLS (RT CNES, avec Astrium et le LAAS) L'objectif visé par cette étude est d'étudier les intérêts à étendre cet outil d'ingénierie de trafic qu'est MPLS sur un réseau d'accès satellite. Systèmes NGN et Satellite (R&T CNES, réponse faite avec Thales Alenia Space, le LAAS et B2i). L'objectif de cette étude est de conduire une réflexion sur le rôle et l'intégration du satellite dans un contexte de réseaux de type IMS (IP Multimédia Sub-system). Elle s'est focalisée du point de vue système sur l'interaction entre les couches "basses" d'accès des réseaux satellite. (2008-2009)
Hybridation du satellite avec les réseaux de capteurs sans fil (RT CNES avec Thales Alenia Space et Vivéris) L'objectif de cette étude est d'exploiter les techniques réseaux pour traiter la complémentarité des réseaux de communication par satellite avec les réseaux de capteur sans fils satellite et terrestres dans le domaine de l'environnement et de la sécurité. Impact de l'adaptativité sur la gestion de la ressource et de la Qualité de Service (RT CNES avec Thales Alenia Space et Vivéris) La deuxième génération de standards ETSI de communication par satellite intègre des mécanismes d'adaptativité aux conditions de propagation. L'objectif de cette étude est d'en évaluer les conséquences et de proposer des techniques permettant de les atténuer.
Convergence par ethernet (RT CNES avec Thales Alenia Space et Vivéris) Le but de cette étude est de définir une architecture de convergence permettant l'intégration d'un segment d'accès par satellite au travers d'ethernet. Cette architecture se doit d'être fondée sur des solutions éprouvés dans les réseaux terrestres, d'intégrer les spécificités du segment satellite et d'offrir des outils de virtualisation des réseaux. Composante satellite du NGH (RT CNES) L'objectif est ici de s'intéressé à la composante satellite de la prochaine génération de normes de transmissions de vidéo à destination de petits terminaux type mobile : NGH.
Dimensionnement DVB-S2 bi-directionnel (RT CNES avec Thales Alenia Space et Vivéris) Parmi les évolutions de DVB-RCS, deux approches se distinguent : le DVB-RCS2, une évolution offrant de meilleures performances au prix d'une plus grande complexité, et l'utilisation du DVB-S2 pour en mode burst avec accès MFTDMA. L’objectif est de mettre en évidence leurs points forts et difficultés respectifs au travers du dimensionnement système de référence. Satnext IV (Projet ESA) Le Satellite Network of Experts (SatNEx) IV est un projet ESA donnant suite aux activités du réseau d'excellence du même nom. Parmis les 5 grands axes définis par l'ESA, nous avons plus particulièrement travaillé sur l'impact du trafic ICN sur les méthodes d'accès dans un contexte satellite.
Partage de charge et reroutage dynamique (RT CNES avec Thales Alenia Space et Vivéris) La première étape de cette étude est de proposer, au regard de l'état de l'art, une évaluation précise de l’écart encore existant entre les solutions applicatives bout-en-bout (HTTP 1.1 et HTTP 2.0) et les solutions avec accélérateurs de type PEP. L’objectif est alors de proposer de nouvelles pistes visant l’amélioration de la QoE en environnement satellite. CDN par satellite (RT CNES avec Thales Alenia Space et Vivéris) L’objet de l’étude est d’analyser les intérêts d’utiliser les techniques de caching dans des réseaux intégrant une composante par satellite. Les caches sont utilisés depuis assez longtemps dans les réseaux à commutation. La question qui est posée est de faire un état de l’art sur les techniques utilisées et d’identifier des scénarios d’intérêt dans un contexte par satellite.

Au delà de la participation scientifique à ces contrats, j'en assure également souvent la responsabilité auprès de mon établissement, seul , ou avec un ou deux collègues.

Production scientifique

Vous trouverez sur le site de mon laboratoire une liste complète de ma production scientifique.