Benoît Darties. Post Doctorant - LIG, Grenoble (anciennement IMAG) Equipe Drakkar LIG/INPG, Université Joseph Fourier, UMR 5217, Grenoble

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1 Benoît Darties Post Doctorant - LIG, Grenoble (anciennement IMAG) Equipe Drakkar LIG/INPG, Université Joseph Fourier, UMR 5217, Grenoble LIG - Drakkar 681 Rue de la passerelle Saint Martin D Heres Tél : Mail : Benoit.Darties@imag.fr Table des matières 1 Résumé Formation Activités pédagogiques Recherche Charges collectives Liste des publications

2 Résumé Curriculum Vitae Situation actuelle : Post Doctorant, Equipe Drakkar, LIG Grenoble. Titres et Diplômes : Doctorat informatique, problèmes algorithmiques et de complexité dans les réseaux sans-fil encadré par Jean-Claude König et Sylvain Durand - Equipe APR, Montpellier DEA Informatique, Montpellier Ingénieur Maître, IUP Génie Mathématique et Informatique, Montpellier Licence informatique, Montpellier Enseignement : 348 h. eq. TD Année Fonction Volume horaire Depuis Oct Vacations, ENSIMAG Grenoble 60h Oct Juin 2008 A.T.E.R., université Montpellier III 96h Oct Juin 2007 Moniteur, université Montpellier II 64h Oct Juin 2006 Moniteur, université Montpellier II 64h Oct Juin 2005 Moniteur, université Montpellier II 64h Tab. 1 Récapitulatif des volumes horaires exercés en enseignement ENSIMAG, Grenoble : vacations TD réseaux projets réseaux tutorat de PFE Université des lettres et sciences humaines Montpellier III : A.T.E.R. Informatique débutant et avancé, C2I Université des sciences Montpellier II : Monitorat Réseaux Système d Exploitation, Programmation objet, Service et Qualité dans les réseaux, Base de données relationnelles, Graphes et relations, multiples encadrements de stage et TER 2

3 Recherche Contexte technologique : Réseaux informatiques réseaux sans-fil multi-sauts Domaine théorique : Théorie des graphes Algorithmique, complexité, approximabilité Ordonnancement Optimisation combinatoire, programmation linéaire Publications : 3 conférences internationales avec comité de lecture et actes 5 conférences nationales avec comité de lecture et actes 3 conférences sans comité de lecture et actes 4 soumissions en attente d acceptation (conférences nationales/internationales avec comité de lecture et actes ) Charges collectives Représentant des doctorants du LIRMM de 2005 à

4 Formation Curriculum vitae Benoît Darties Né le 17 juillet 1981 à Montpellier (34) Nationalité Française Célibataire sans enfant Adresse professionnelle : LIG, Bâtiment D 681, rue de la Passerelle, Saint Martin d Hères Téléphone : +33 (0) Adresse électronique : benoit.darties@imag.fr Page web : http ://membres-liglab.imag.fr/darties/ Titulaire de l Attestation de Formation aux Premiers Secours (AFPS) Situation antérieure et actuelle J ai entrepris mes travaux de recherche en 2004 dans l équipe Algorithmique et Performances dans les Réseaux (APR) du Laboratoire d Informatique, de Robotique et de Micro-électronique de Montpellier (LIRMM), sous la direction de Sylvain Durand et Jean-Claude König. Durant mes trois années de thèse, j ai été allocataire moniteur à l université des Sciences Montpellier II. À la rentrée 2007, J ai obtenu un demi-poste d ATER à l université des Lettres Montpellier III, ce qui m a permi de continuer mes travaux de recherche tout en gardant une activité d enseignement. Depuis juillet 2008, je suis en poste de recherche post-doctorale au sein de l équipe DRAKKAR du Laboratoire d Informatique de Grenoble (LIG), et travaille actuellement sur des protocoles d auto-organisation dans les réseaux sans-fil multi-sauts. Occasionnellement, je dispense des activités d enseignement au sein de l Ecole Nationale Supérieure d Informatique et de Mathématiques Appliquées de Grenoble (ENSIMAG). Cours universitaires Thèse en Informatique Effectuée au LIRMM, Montpellier Problèmes algorithmiques et de complexité dans les réseaux sans-fil, Encadrée par Jean-Claude König et Sylvain Durand, Soutenue le 14 décembre 2007, avec mention très honorable. Composition du jury : Jean-Claude König (LIRMM) : Directeur de thèse Sylvain Durand (LIRMM) : Co-directeur de thèse Dominique Barth (PRISM) : Rapporteur Pascal Berthomé (LRI) : Rapporteur David Coudert (INRIA) : Examinateur Olivier Cogis (LIRMM) : Examinateur 4

5 DEA Informatique, École Doctorale I2S, Montpellier Obtention du Diplôme D Études Approfondies, mention Bien. Mémoire : arbre de diffusion dans les réseaux sans-fil, encadré par Jean-Claude König et Sylvain Durand IUP Génie Mathématique et Informatique, Montpellier Obtention du Diplôme D Ingénieur Maître, mention Bien (2003). Obtention de la Licence, mention Assez Bien (2002) IUT Informatique, Montpellier Obtention du Diplôme Universitaire Technologique. Juin 1999 Baccalauréat S, Lycée Clemenceau, Montpellier Option Mathématique. Mention Assez Bien. Compétences informatiques particulières Au delà des compétences acquises durant ma formation universitaire, je possède un très bon niveau en programmation, particulièrement dans le langage C. J ai notamment utilisé ce langage durant ma thèse pour programmer diverses applications pointues, parmi lesquelles un algorithme génétique, ou une méthode de séparation et évaluation dédiée interfacés avec une librairie de programmation linéaire en nombres entiers (GLPK). Plus récemment, j ai mis à profit mes compétences dans l utilisation d un simulateur réseau à événements discrets (WSNET) pour mes travaux de recherche. Je maitrîse également le langage JAVA que j utilise essentiellement dans la conception d interfaces graphiques et d outils de visualisation. Mes solides connaissances en PHP m ont conduit à développer durant mon ATER un logiciel web de détection de triches : ce logiciel a pour objet de répertorier les différents projets soumis par les étudiants, et d analyser leur contenu afin de rechercher les similitudes entre eux. Un rapport est ensuite transmis par mail avec le pourcentage de similitudes lorsque deux entrées sont suffisament proches. Je me suis également formé, dans un cadre personnel, à l administration de réseaux hétégorènes et possède quelques connaissances dans le déploiement de fermes de calcul, ainsi que de bonnes connaissances des serveurs de base de donnée (mysql PgSQL, Access, Oracle, ODBC). Enfin mes activités d enseignement m ont permis d utiliser considérablement des plate-formes d apprentissage à distance (e-learning) type WebCT. 5

6 Activités pédagogiques Résumé de mes activités d enseignement Mes activités d enseignement ont débuté en septembre 2004 en tant que Moniteur de l Université des Sciences Montpellier II. J ai dispensé des enseignements en informatique pendant trois années à l UFR Sciences de l Université Montpellier II. Ces enseignements étaient proposés aux filières informatiques, et s adressaient par conséquent à un public averti. Ils ont été organisés dans le but de toucher un éventail aussi large que possible de matières informatiques, et à différents niveaux de compétence. Durant l année universitaire 2007, j ai exercé des fonctions d enseignement à l Université des Lettres Montpellier III dans le cadre d un contrat de demi-ater. Le contexte d enseignement y fut très différent, puisque le public visé était essentiellement littéraire et que les cours dispensés visaient à initier les étudiants aux outils de base de l informatique. Ces étudiants n ayant pour la majorité qu une connaissance marginale de l outil informatique, la pédagogie a représenté un aspect primordial de ces enseignements. J ai exercé dans deux niveaux d enseignement : le niveau débutant qui constitue une première initiation à l informatique, et le niveau avancé qui reprend dans le détail les éléments présentés en niveau débutant. L étudiant qui aura validé son niveau avancé se voit remettre le Certificat Informatique et Internet (niveau 1). Depuis l année universitaire 2008, je dispense quelques enseignements à l Ecole Nationale Supérieure d Informatique et de Mathématiques Appliquées de Grenoble (ENSIMAG). J exerce principalement au sein de la filière TELECOM de l ENSIMAG, qui vise les métiers liés aux télécommunications et grands réseaux de données, et par conséquent composée d étudiants qui ont une connaissance approfondie les technologies de l information. Le tableau 2 récapitule les volumes horaires que j ai effectués par année universitaire. Année Fonction Volume horaire Depuis Oct Vacations, ENSIMAG Grenoble 60h Oct Juin 2008 A.T.E.R., université Montpellier III 96h Oct Juin 2007 Moniteur, université Montpellier II 64h Oct Juin 2006 Moniteur, université Montpellier II 64h Oct Juin 2005 Moniteur, université Montpellier II 64h Tab. 2 Récapitulatif des volumes horaires exercés en enseignement 6

7 Descriptif des enseignements dispensés Les enseignements que j ai dispensés sont regroupés en trois parties, correspondant à chacun des établissements dans lesquels j ai exercé. I - Enseignements dispensés à L ENSIMAG, Grenoble : Projet réseau : Niveau : TELECOM 3A (équivalent M2) Responsable : Olivier Alphand Nombre d étudiants : 2 groupes de 4 étudiants Charge : Encadrement (22.5 heure/ groupe) Contenu du cours : L objectif de ce projet est de permettre aux étudiants de mettre en application leurs connaissances par le développement d un projet d envergure significative, dans des conditions comparables à celles rencontrées en entreprise. Deux sujets ont été proposés sous ma tutelle : Développement d un simulateur de réseaux inspiré d OSPF : les étudiants doivent développer des processus simulant le comportement de routeurs au sein d un AS, et doivent mettre en place des protocoles inspirés d OSPF (diffusion des voisins, construction locale d une topologie, d une table de routage, gestion des pannes de liens) afin de faire transiter des paquets de données sur un réseau virtuel. Établissement d une carte de l internet : les étudiants développent une aplpication capable de référencer les liens (potentiels) existants sur l internet au moyen de traceroute. Un des objectifs est d essayer de mettre en évidence le caractère dynamique de l Internet. Un problème à traiter consiste à résoudre l aliasing, c est à dire déterminer lorsque deux ips différentes correspondent à la même machine. Réseaux : Niveau : TELECOM 2A (équivalent M1) Responsable : Olivier Alphand Nombre d étudiants : 24 Charge : TDs (15 heures) Contenu du cours : Concevoir un réseau, tirer des câbles, relier les machines, mettre à jour les fichiers de configuration... tout cela est nécessaire, mais les machines ne communiqueront pas pour autant. D autres problèmes sont à résoudre, notamment : quelle technique utiliser pour avoir l accès exclusif au médium ; quel chemin doit prendre le message pour parvenir à destination ; comment s adresser à une application lancée sur une autre station. L objectif de ces TP est d observer et comprendre comment deux machines communiquent à travers un réseau. Sont notamment abordés les protocole Ethernet, TCP-IP, UDP, ainsi que des notions sur les VLAN, l interconnexion de réseaux, et les firewalls. 7

8 II - Enseignements dispensés à l Université des Lettres Montpellier III : Initiation à l informatique : niveau Débutant : Niveau : L1, L2, L3 Responsable : Patrice Seebold Nombre d étudiants : 30 Charge : Cours et TDs - 20 heures Contenu du cours : Cet enseignement doit permettre aux étudiants de maîtriser les compétences informatiques qui sont indispensables à la poursuite d études supérieures et d être capables de faire évoluer ces compétences en fonction des développements technologiques. L enseignement se fait sous Mac OS X, un environnement souvent méconnu des étudiants. Les logiciels classiques de bureautique (traitement de texte, tableur) sont particulièrement étudiés. Initiation à l informatique : niveau Avancé : Niveau : L1, L2, L3 Responsable : Patrice Seebold Nombre d étudiants : 30 Charge : Cours et TDs - 20 heures Contenu du cours : Le contenu de cet enseignement est la suite logique du niveau débutant, et reprend en les approfondissant les thèmes abordés dans le précédent niveau. Les cours sont dispensés sur le système d exploitation Windows. Une partie HTML vient compléter cette formation. Au terme des enseignements un étudiant est capable de : réaliser un petit site internet en HTML, établir un document répondant aux règles strictes de rédaction, construire une présentation à l aide d outils de type PAO. III - Enseignements dispensés à l Université des Sciences Montpellier II Services et Qualité dans les réseaux : Niveau : M1 Responsable : Ehoud Ahronovitz Nombre d étudiants : 30 Charge : TDs (15 heures) et TPs (12 heures) Contenu du cours : Le contenu de cet enseignement rappelle tout d abord les principes élémentaires sur les réseaux (Couches réseau, transport et modes de transmissions), puis s intéresse aux problèmes de congestion et de routage dans les réseaux de communication. Diverses évolutions technologiques y sont étudiées, ainsi que les besoins correspondants en qualité de service et en communications de groupe dans les réseaux optiques, satellitaires, sans fils, ad-hoc et pair à pair. Enfin sont abordés les problèmes d évaluation de performance comme les processus d arrivées aléatoires, et les réseaux de files d attente. 8

9 Programmation Objet : Réseaux : Niveau : L3 Responsable : Marianne Huchard Nombre d étudiants : 20 Charge : TDs (15 heures) et TPs (24 heures) Contenu du cours : Ce cours présente les concepts essentiels de l approche à objets à l aide d un langage de modélisation et d un langage de programmation. Il aborde la modélisation statique (classes, instances, associations, spécialisation/généralisation, visibilité, généricité paramétrique) ainsi que la modélisation dynamique (opérations, messages, diagrammes de séquence, de collaboration, d états, d activités). Le langage C++ est un langage complexe, avec de multiples facettes et qui reste une référence pour la programmation d applications efficaces dans le domaine scientifique notamment. Dans ce cours, nous développons les aspects du langage concernés par la programmation par objets : classes, héritage simple et multiple, généricité paramétrique, programmation générique, exceptions et protection statique (visibilité). Nous présentons une réflexion sur ces concepts en comparant C++ à d autres langages de programmation par objets. Niveau : M1 Responsable : Ehoud Ahronovitz Nombre d étudiants : 25 Charge : TDs (16 heures) Contenu du cours : L objectif de cet enseignement est de familiariser l étudiant aux concepts de la programmation réseau, par la réalisation d un projet regroupant les notions de client-serveur, de principe d interconnexion et routage, ou encore de serveurs de noms. Une grande partie de l enseignement est consacrée à la programmation sur machine, mais également à la valorisation du travail produit, par l établissement de rapports et d une présentation. Système d Exploitation : Niveau : L3 Responsable : Ehoud Ahronovitz Nombre d étudiants : 25 Charge : TDs (24 heures) et TPs (36 heures) Contenu du cours : Cet enseignement présente aux étudiants des notions primordiales en système informatique, parmi lesquelles : Besoin et rôles d un système mono-processeur Composantes du système Vie des processus Gestion des fichiers : représentation, manipulation Communications et synchronisations entre processus : formes simples et évoluées Gestion de la mémoire et mémoire virtuelle Gestion des entrées-sorties Ces nombreuses notions sont mises en pratique dans des TPs de programmation réalisés en langage C/C++. 9

10 Base de données relationnelles : Niveau : L3 Responsable : Jean-François Vilarem Nombre d étudiants : 25 Charge : TDs (17 heures) et TPs (9 heures) Contenu du cours : Cet enseignement poursuit un enseignement initial en bases de données. Il s agit de présenter la théorie du modèle relationnel et d aborder les aspects essentiels en termes de gestion physique des données (techniques d indexation) et de concurrence d accès. Graphes et relations : Niveau : L2 Responsable : Hervé Dicky Nombre d étudiants : 25 Charge : TDs (48 heures) Contenu du cours : Cet enseignement offre une introduction complète à la théorie des graphes et la théorie des ensembles. Y sont notamment abordées les notions de graphes, graphes orientés, isomorphisme ainsi que quelques problèmes classiques de la théorie des graphes comme le problème de la coloration propre de sommets. Activités d encadrement J ai été amené à encadrer à de multiples reprises des stages et travaux écrits rédactionnels : Tuteur de projet de fin d étude : Je suis tuteur accadémique de deux étudiants de l ENSIMAG, qui réalisent actuellement leur projet de fin d étude en entreprise Stage : améliorer les outils de communication au sein d une équipe de recherche (suite) : L objectif de ce stage visait à compléter le travail de stage entrepris l année précédente sur l amélioration des outils de communication au sein d une équipe de recherche. Également proposé aux étudiants de SCR de l IUT de Beziers, ce stage a vu notamment le déploiement d une plate-forme de travail collaboratif et la maintenance des outils précédemment développés Stage : améliorer les outils de communication au sein d une équipe de recherche : J ai été tuteur de ce stage proposé aux étudiants de l IUT Services et Réseaux de Communication (SRC) de Béziers. L objectif était d améliorer les outils de communication au sein d une équipe de recherche, en perfectionnant les outils existants et en proposant de nouvelles solutions. Au terme de ce stage, de multiples outils, dont un site web, ont été développés TER : Réalisation d un outil de visualisation : J ai encadré pendant trois mois un groupe d étudiants de L3 dont l objectif était de concevoir un logiciel capable de visualiser efficacement la propagation d un message dans un réseau sans-fil modélisé par un graphe. Durant ce stage, ces étudiants ont été initiés aux rudiments de la programmation linéaire en nombres entiers (PLNE). 10

11 Activités liées à l enseignement : Parmi les différentes activités liées à l enseignement auxquelles j ai pu partciper, citons : la rédaction des sujets de TP (Université Montpellier II), la création des sujets d examen pour le module Graphes et relations (Univ. Montpellier II), la rédaction et l encadrement de stages et de TER, la présence à des jurys de soutenance de projets et de TER, la présence aux jurys semestriels (Université Montpellier III). Je me suis par ailleurs activement impliqué dans la correction de la majorité des sujets d examens des modules que j ai donné. 11

12 Recherche Mes activités de recherche ont débuté en mai 2004 par la réalisation de mon stage de DEA Informatique au sein de l équipe Algorithmique et Performances dans les Réseaux (APR) du LIRMM, Montpellier. L objet de mon stage consistait à étudier le problème de diffusion dans les réseaux sans-fil et à déterminer les conditions d existence d une stratégie de diffusion particulière, dite stratégie en arborescence. Ce stage s est poursuivi par une thèse, dans la même équipe d accueil, qui est déroulée grâce à un financement ministériel (MENRT) complété par un monitorat pour une période allant d octobre 2004 à septembre La thématique abordée s est étendue à l étude de problèmes algorithmiques et de complexité dans les réseaux sans-fil - parmi lesquels le problème de la diffusion -. Mon financement s est ensuite prolongé par un demi-poste d ATER, tout en restant rattaché à la même équipe. J ai ensuite intégré l équipe DRAKKAR du LIG de Grenoble, pour un post-doc d une durée de 1 an, ce qui constitue ma situation actuelle. Le descriptif de mes activités de recherches est scindé en deux grandes sous-sections, correspondant respectivement aux activités que j ai exercées dans chacun des deux laboratoires où j ai travaillé à 2008 : doctorat au LIRMM, Montpellier Les travaux entrepris durant mon stage de DEA informatique et poursuivis pendant ma thèse ont consisté à étudier des problèmes algorithmiques inspirés des contraintes de fonctionnement rencontrées des réseaux de télécommunication. Je me suis en particulier intéressé aux réseaux sans-fil, qui ont connu un intérêt motivé par leur facilité de déploiement et des possibilités sans précédent en terme de mobilité des nœuds. J ai présenté et étudié dans le manuscrit de ma thèse deux problèmes algorithmiques inhérents à ces réseaux, ainsi qu un problème de conception de réseaux radio multi-sauts proposé par une entreprise du domaine. I - Problèmes de communication dans les réseaux sans-fil : Dans mon étude, je considère le modèle de communication suivant : lorsqu un nœud émet un message, ce dernier se propage de manière omnidirectionelle en s aténuant, et peut donc être reçu par l ensemble des nœuds adjacents. En considérant que les nœuds utilisent le même canal, deux émissions trop proches entrainent la présence d interférences dûes à la superposition de signaux de même fréquence : un nœud est alors dans l impossibilité de recevoir simultanément deux transmissions sur le même canal. Puisqu un nœud ne peut également pas émettre et recevoir simultanément, l établissement d une communication entre une paire de nœuds interdit, le temps de la transmission, l établissement d autres communications adjacentes. Dans un contexte concret, les nœuds n ont qu une vision locale des transmissions adjacentes. Aussi, pour garantir l intégrité de la réception d un message, il est nécessaire d utiliser des accusés de réception entre émetteur et récepteur, au risque cependant d entretenir la saturation du canal radio. Une approche couramment utilisée pour prévenir l apparition d interférences consiste à partager l accès au média afin d éviter que des émissions conflictuelles occurent simultanément. Une idée générale de cette approche est par exemple utilisée dans le mode de multiplexage TDMA. Pour reprendre la terminologie utilisée par Guillaume Chelius dans sa thèse, ce modèle est : -port émission : les émissions sont omnidirectionnelles, aussi l émission d un nœud peut toucher l ensemble de ses voisins ; 12

13 1-port réception : un nœud ne peut recevoir un message que si un seul de ses voisins émet à un instant donné ; Half-duplex : un nœud ne peut émettre un message et en recevoir un autre simultanément. Supposons un réseau synchrone (le temps est découpé en slots de taille identique) opérant sur le modèle de communication précédemment décrit. Durant chaque slot, chaque nœud agit soit comme un émetteur (auquel cas transmet un message durant le slot), soit comme un récepteur (est susceptible de recevoir un message transmis). Une transmission occure ici intégralement durant un slot. Résoudre les conflits d émissions consiste à attribuer à deux émissions concurrentes deux slots différents de sorte que les deux communications ne s interfèrent mutuellement. Durant ma thèse, j ai étudié la résolution de deux problèmes de communication que sont la diffusion et la satisfaction de requêtes dans de tels modèles. Supposons la topologie du réseau ainsi qu un objectif connus par un superviseur (ou par l ensemble des nœuds), comment attribuer de manière efficace des dates d émissions à chaque transmission, de sorte à garantir l intégrité des communications? Dans la suite, je développe le contexte, les objectifs, ainsi que les résultats obtenus sur chacun des deux problèmes de communication étudiés. I - a) Problème de la diffusion dans un réseau radio sans-fil : ce problème, qui contitue la première partie de mon manuscrit de thèse, consiste à diffuser un message émis d une source unique vers l ensemble des nœuds d un réseau sans-fil multi-sauts synchrone, avec les contraintes de communication précédemment énoncées. Nous utilisons les atout de la diffusion locale (un seul message pour informer le voisinage) pour réaliser une diffusion globale. Dans cette problématique, deux ressources sont particulièrement critiques : le nombre d émissions réalisées, ainsi que la durée totale de diffusion, qui dans un modèle synchrone correspond au nombre de slots nécessaires à la diffusion. Ce problème dans le cas synchrone a été initié en 1985 par Chlamtac et Kutten, par la suite repris dans nombreux travaux. La résolution de ce problème consiste généralement à proposer des ordonnancement d émissions, ce qui nécessite pour chaque nœud de connaître l ensemble des dates auxquelles il doit émettre, et se limite à un modèle de communication synchrone. Une de mes contributions a été de proposer une nouvelle approche de diffusion dite en arborescence, consistant à définir une arborescence particulière enracinée au nœud source du message, et servant de support à la diffusion : lorsqu un nœud reçoit une transmission adjacente durant le slot t, il la rediffuse au slot t + 1 si et seulement s il n est pas feuille de l arborescence, et que le message était émis par son parent dans l arborescence. Le temps de diffusion est alors clairement proportionnel à la profondeur de l arborescence. N importe quelle arborescence ne saurait suffire ici, puisqu il convient ici d éviter l apparition d interférences en suivant cette méthode. À noter que l une des forces de cette stratégie est qu elle peut s appliquer dans un modèle asynchrone, à l inverse des stratégies classiques d ordonnancement. Dans un premier temps, mon travail a été de caractériser les conditions auxquelles devait répondre une telle arborescence, aussi bien dans le cas synchrone qu asynchrone, ainsi que la complexité du problème visant à déterminer l arborescente de profondeur minimum. J ai également proposé des heuristiques distribuées de construction d une telle arborescence dans le modèle asynchrone pour les topologies de la grille et du tore. Une autre partie des travaux présentés dans la première partie de mon manuscrit de thèse s intéresse au problème de diffusion à distance 2 dans le modèle synchrone : lorsque le nœud source émet un message, celui-ci est reçu au terme d un slot par l ensemble des nœuds à distance 1 de la source. Il convient alors d ordonnancer les émissions des nœuds à distance 1 de sorte à couvrir l ensemble des nœuds situés à distance 2. De nombreux auteurs ont étudié ce problème, parmi lesquels Chlamtac et Weinstein, qui ont proposé un algorithme produisant ordonnancement en O(log 2 n) étapes pour une complexité temporelle O(nm log 2 n), où n est le nombre de nœuds et m le nombre de liens du réseau. Parmi les résultats présentés dans ma thèse, sont proposés deux algorithmes : le premier produit un ordonnancement en O(log 2 n) étapes pour une complexité 13

14 temporelle O(nm log 2 n), améliorant ainsi le résultat de Chlamtac et Weinstein d un facteur n. Le second construit un ordonnancement en O( (G)) 1 étapes pour une complexité temporelle en O(m), avec comme caractéristique importante un nombre d émissions minimal. La principale publication associée à ces travaux est parue dans la conférence internationale Theoretical Computer Science 2008 (TCS 2008). I - b) Satisfaction de requêtes dans un réseau radio sans-fil : ce problème est présenté dans la seconde partie de mon manuscrit de thèse. Opérant sur le même modèle de communication que le problème précédent, il consiste à se demander comment satisfaire sur un réseau radio multisauts une collection de requêtes de communication en un nombre d étapes minimum. Nous avons appelé ce problème DAWN, acronyme de Date Assignment in Wireless Networks. Chaque requête r est un message qui doit transiter d une source s r vers une destination t r. Aucun multiplexage n est ici possible : un seul message peut être transmis par slot et par nœud. Le chemin que va suivre un message pour rejoindre sa destination depuis sa source peut être imposé ou non, ce qui nous conduit à définir deux sous-problèmes, que sont DAWN-paths et DAWN-requests, selon que les politiques de routages sont imposées, ou non. Dans ce second cas, déterminer la route que doit emprunter chaque requête constitue une partie du résultat. Dans une première phase nous avons montré que trouver l ordonnancement d émissions qui minimise le nombre de slots utilisés est un problème NP-difficile et non approximable dans le cas général même lorsque sources et destinations sont adjacentes. Mon travail a ensuite consisté à évaluer l impact de certains paramètres, comme la topologie, le nombre de requêtes, ou le nombre maximal de slots autorisés D, sur la complexité de ces problèmes. Il ressort de mes travaux que le problème devient très vite dur pour de très petites valeurs de D, et que la perte de l information de routage rend le problème plus difficile. Ainsi savoir si une instance de DAWN-paths est satisfaisable en au plus D slots devient un problème NP-Complet pour D 3. Le même problème pour DAWN-requests est NP-Complet à partir de D 2. Lorsque D = 1, les deux problèmes sont clairement polynomiaux, de même pour DAWN-paths lorsque D = 2. Concernant la topologie du réseau, l un des principaux résultats est la NP-Complétude de DAWN-paths / DAWN-requests dès que la topologie est un arbre binaire, ce qui représente une contrainte très forte. L extension de la preuve permet également de prouver la NP-Complétude sur la classe des graphes d intersection de disques unitaires, topologie très usitée pour représenter les réseaux radio. Étonnemment et en dépit d un fort investissement sur ce problème, le cas où la topologie est une chaîne reste un problème ouvert, même lorsque toutes les requêtes sont orientées d une extrémité de la chaîne vers une autre (il existe cependant un algorithme 3-approché lorsque les requêtes sont orientées dans le même sens, ce qui même à un algorithme 6-approché dans le cas général). Enfin, il a été montré que lorsque le nombre de requêtes est majoré par une constante K, le problème devient polynomial : un algorithme exact polynomial, qui consiste à déterminer un plus court chemin dans un graphe à n K sommets, a été présenté à cet effet. Ces travaux ont été notamment présentés à la conférence internationale ADHOC-NOW 2008, et sont actuellement complétés en vue d être soumis à une revue d audience internationale. 1 où (G) est le degré maximum du graphe représentant le réseau. 14

15 II - Conception de réseaux radio sans-fil multi-sauts : La troisème partie de mon manuscrit de thèse fait référence à un problème de conception de réseaux radio multi-sauts qui m a été présenté par une entreprise de télécommunication : en partenariat avec avec des collectivités territoriales, l objectif de cette entreprise est de déployer des réseaux sans-fil permettant l accès haut débit à Internet dans les zones blanches qui subsistent dans la couverture ADSL en France. Ces zones le plus souvent rurales ou excentrées des grandes villes sont délaissées par les opérateurs classiques de télécommunication pour des raisons de rentabilité insuffisante. L objectif de l entreprise est de pouvoir déployer un réseau sans-fil multi-sauts permettant l acheminement d un flux internet émis depuis des sites sources vers des sites clients, typiquement ces fameuses zones blanches. L établissement de liens se fait au moyen d antennes directionnelles afin d assurer la connexité entre les sources et les clients. Ces antennes peuvent être placées sur les sites sources, sur les sites clients, ou sur des points clés dits sites relais. L utilisation d antennes directionnelles entre deux sites nécessite une qualité de signal suffisante, ainsi qu une ligne de vue entre chacune des deux antennes définissant un lien. L ensemble des sites sources, clients et relais est une donnée de problème. Grâce à un simulateur prenant en entrée les coordonnées des sites sources ainsi que les données topologiques d une région, il est possible d établir l ensemble des liens potentiellement exploitables ainsi que leur capacité respective. Différentes contraintes de déploiement régissent alors l établissement du réseau interconnectant les sources aux clients : chaque nœud client a une demande de bande passante qu il faut satisfaire en respectant les capacités des liens ; on ne peut déployer plus d un certain nombre d antennes directionnelles sur un nœud ; le nombre de sauts entre une source et un client doit être borné, afin d éviter les phénomènes de latence ; le réseau à déployer se doit de pouvoir supporter un certain nombre de pannes simultanées. L objectif est alors de minimiser le nombre de liens du réseau à déployer, proportionnel au coût de déploiement. Le travail réalisé a consisté à étudier l impact de certaines contraintes de déploiement, comme le degré maximum autorisé ou le nombre de sauts maximum entre une source et un client, sur la difficulté du problème. La principale attente de l entreprise était la réalisation d un logiciel permettant de résoudre le problème sur des instances de taille raisonnable dans des délais acceptables. J ai donc proposé et implémenté deux outils de résolution exacte : 1. un programme linéaire en nombres entiers ; 2. et une méthode de séparation et évaluation dédiée. J ai étudié l impact des paramètres de déploiement sur les temps d exécution de ces stratégies. Les observations qui en ressortent attestent que ces deux stratégies sont complémentaires. Déterminer comment agit chacun de ces paramètres sur les temps d exécution de nos outils permet d avoir une meilleure vision sur la façon d aborder une instance donnée. La prise en compte d instances plus larges a nécessité de définir une heuristique basée sur les algorithmes génétiques. L analyse de cette heuristique montre son efficacité à trouver rapidement des solutions réalisables lorsque les méthodes exactes se révèlent inefficaces. L expérimentation a pu établir que les solutions proposées par cette heuristiques présentent des coûts généralement très proches des coûts optimaux de déploiement. 15

16 Depuis 2008 : post-doctorat au LIG, Grenoble I - Travaux réalisés au sein de mon équipe d accueil : Jusqu à maintenant, les travaux entrepris depuis mon arrivée dans l équipe DRAKKAR du LIG de Grenoble portent sur l auto-organisation dans les réseaux sans-fil, poursuivant des travaux initiés par mon équipe d accueil et présentés dans la thèse de Mohammad Nassiri. Dans cette dernière, l auteur s est intéressé à la définition d une couche MAC multi-canaux reposant sur la technologie Dans l approche proposée, la terminologie moléculaire est utilisée pour décrire le type de réseaux considérés : les nœuds du réseau sont scindés en deux catégories : les noyaux et les électrons. Les noyaux jouent le rôle de point d accès pour les électrons environnants. L union d un noyau et des électrons qui gravitent autours forme un atome. L union d atomes connectés entre eux forme alors une molécule. Chaque noyau opère sur un canal fixe. Un électron peut être adjacent à plusieurs noyaux, auquel cas il adapte périodiquement sa fréquence de communication à celle du noyau ciblé pour établir un lien temporaire avec lui. Les communications directes entre deux noyaux, ou entre deux electrons sont ici prohibées. Les électrons servent de passerelle entre deux noyaux qui souhaitent communiquer. Toute communication entre deux points du réseau suit alors un chemin dont les nœuds sont alternativement noyaux ou électrons. Si la définition de la couche MAC est une étape terminée, tout reste à faire sur la façon de déterminer efficacement les rôles des nœuds (noyau ou électron), ainsi que les fréquences des noyaux. Les travaux que j ai entrepris avec Fabrice Théoleyre visent à répondre à cette problématique en construisant des réseaux moléculaires pertinents. Jusqu à présent, nous avons déterminé les caractéristiques que devaient posséder l ensemble des noyaux d un réseau pour assurer la connectivité du réseau, à savoir former un ensemble dominant faiblement connexe (WCDS) particulier. Construire de manière localisée un tel ensemble ne paraît a priori pas possible. Nous avons proposé dans un premier temps une stratégie distribuée garantissant la définition d une molécule connexe. Nous avons également défini une stratégie complètement localisée dont la probabilité de fournir une molécule connexe croît avec la densité du réseau. Nous avons évalué ces stratégies en prenant comme valeur référence le débit maximum atteignable lorsque toutes les paires de nœud communiquent simultanément : une formulation linéaire en nombres entiers de ce problème nous a permis d établir les performances de nos deux stratégies par rapport à une borne optimale, sur des instances de taille significative. Parallèlement à cela, nous avons étudié le problème de construction d un réseau moléculaire lorsque les liens ont des poids (par exemple proportionnel à leur capacité) avec l objectif de maximiser la somme des poids des liens considérés dans la structure résultante. Nous avons proposé pour ce problème un algorithme d approximation avec facteur d approximation de 2 ainsi qu une approche distribuée et auto-stabilisante de cet algorithme. Ces travaux font actuellement l objet de soumissions à deux conférences internationales (ICCCN 2009 et WADS 2009) et à une conférence nationale (Algotel 2009). Une nouvelle stratégie est par ailleurs en cours d implémentation et constitue la principale perspective à ce travail. II - Travaux réalisés en collaboration distante : L achèvement de ma thèse en décembre 2007 m a permis de m intéresser d avantage, et particulièrement durant mon année d ATER à Montpellier III, aux travaux de mes collègues du LIRMM en matière d ordonnancement. Une des problématiques présentées par Gilles Simonin, doctorant au LIRMM, a particulièrement retenu mon attention : Ce dernier étudie le problème d ordonnancement de tâches-couplées, introduites par Shapiro, soumises à des contraintes de compatibilité sur un monoprocesseur. Pour cela, un ensemble 16

17 de tâches-couplées est donné. Chaque tâche A i consiste en deux sous-tâches a i et b i de durée d exécution p ai et p bi séparées par un délai d inactivité incompressible L i. La seconde sous-tâche b i doit démarrer son exécution exactement L i unités de temps après l exécution de la première sous-tâche a i. Certaines tâches sont compatibles, c est à dire qu il est possible d ordonnancer la première sous-tâche durant le délai d inactivité d une autre. Un graphe de compatibilité, principale inovation par rapport aux travaux existants, décrit l ensemble des tâches compatibles entre elles. L étude du problème d ordonnancer des tâches-couplées soumises à des contraintes de compatibilité est motivée par le problème d acquisition de données par une torpille en immersion : la torpille possède des capteurs qui collectent des informations. Une sonde émet une onde qui se propage sous l eau pour recueillir des données, cette opération est appelée tâche d acquisition. Il y aura deux sous-tâches, une qui envoie l écho, l autre qui le reçoit et un temps d inactivité incompressible et indilatable entre les deux. Ces tâches d acquisition peuvent être assimilées à des tâches-couplées. Pendant ce temps d inactivité, d autres échos peuvent être envoyés sur d autres sondes afin d employer le temps d inactivité. Cependant, la localisation trop proche des ondes provoque des interférences. Sachant que nous souhaitons traiter des informations exemptes d erreurs, un graphe de compatibilité est construit entre les tâches, décrivant celles pouvant potentiellement s exécuter en même temps. Le travail entrepris avec Gilles Simonin consiste à étudier un cas particulier, dans lequel les tâches ont les mêmes durées d exécution et d inactivité, avec a i > b i et L i = a i + b i. Après avoir prouvé que ce sous-problème restait NP-Complet dès lors que certaines tâches ne sont pas compatibles entre elles, nous avons proposé une heuristique ayant une garantie de performance que nous avons évalué à entre 3 2 et 5 4 de l optimal selon les valeurs de a i et b i. Nous avons également établi un lien entre ce problème d ordonnancement et le problème minimum-disjoint path cover (min-dcp) ; de ce fait nous avons montré que pour toutes les instances dont le graphe de compatiblité admettait un algorithme polynomial pour min-dcp, nous pouvions proposer une heuristique avec une garantie de performance de 7 5, indépendamment des valeurs de a i et b i. Ce travail a été soumis mais refusé à la conférence internationale STACS 2009, malgré des rapports très encourageants. Il a été réacutalisé et est actuellement en soumission à la conférence MISTA Implication dans la communauté I - Activités d encadrement dans le domaine de la recherche : Immédiatement après avoir soutenu ma thèse, j ai été co-encadrant d un stage de Master II Recherche effectué par Anis Zouaoui intitulé Routage dans les réseaux sans-fil. L objet de ce stage consistait à étudier différentes stratégies de diffusion selon leur performance. II - Relecture d articles : J ai été emmené à être relecteur pour les conférences suivantes : IWCMC 2009, The 5th International Wireless Communications and Mobile Computing Conference (1 article) EWSN 2009, the European Conference on Wireless Sensor Network (1 article) MajecSTIC 2008, Manifestation des Jeunes Chercheurs en Sciences et Technologies de l Information et de la Communication (5 articles) DOCTISS 2008, Journée des doctorants de l Ecole Doctorale I2S (2 articles) DOCTISS 2006, Journée des doctorants de l Ecole Doctorale I2S (2 articles) 17

18 III - Participation diverses : Séminaires, groupes de recherche, autres manifestations (intervenant) Conception de réseaux radio multi-sauts robustes, Journées Optimisation dans les Réseaux 2007, Paris Conception de réseaux radio multi-sauts robustes, Groupe de travail ResCom 2007, Toulouse Diffusion dans les réseaux sans-fil à longueur d onde unique - Groupe de travail TAROT, 2005, Lyon Diffusion dans les réseaux sans-fil - École Jeunes Chercheurs en Algorithmique, 2005, Montpellier Quand la programmation linéaire flirte avec les réseaux radio : l exemple du broadcast - Semindoc, 2006, Montpellier Une histoire de diffusion dans les réseaux sans-fil - Semindoc 2005, Montpellier Poster de vulgarisation scientifique, fête de la science 2007, Montpellier. Obtention du prix de la créativité. Participation aux projets et groupes de travail (auditeur) Projet RNRT ARESA : Systèmes Embarqués & Réseaux de Capteurs Sans-Fil Journée Thématique ResCom : IP et les réseaux de capteurs, 10 décembre 2008, ENS Lyon CNRS RÉCAP (RÉseaux de CAPteurs) : édition de novembre 2007 (Montpellier) GDR RESCOM (RÉseaux de COMmunication) ex. GDR TAROT (Techniques Algorithmiques, Réseax, et d Optimisation pour les Télécommunications) : éditions d Automne 2004,2005, 2006, Ecoles ING 2005 (Internet Nouvelle Génération) : Abordant les thèmes du pair à pair, du multimédia, des réseaux auto-organisables. ECOTEL 2004 (École d hiver des Télécommunications) : Thème principal axé sur le sans-fil (réseaux Wifi, de capteurs et ad hoc, réseaux 3G...). 18

19 Charges collectives Mon sens du dialogue et de l écoute m ont conduit à représenter les doctorants du LIRMM (env. 70 personnes) au sein du département informatique. J ai exercé cette fonction de 2005 à Les actions entreprises en ma qualité de représentant ont pris différent aspects au cours mon mandat : Ma principale mission a été de compléter la communication entre permanents et doctorants, en faisant remonter le sentiment et les questions des doctorants lors des réunions hebdomadaires, et en les tenant informés des décisions prises par la direction en comité des projets. Cette expérience enrichissante m a permis de découvrir de façon très approfondie quelles sont les différentes institutions qui régissent le fonctionnement d un laboratoire, et comment elles opèrent à différents niveaux. J ai été emmené à gérer des budgets de taille significative (env euros), émis pour l achat de matériel à destination des doctorants. Mon intervention a consisté à rassembler les demandes en matériel, à déterminer les meilleurs éléments pour répondre à ces demande, à rechercher les meilleurs devis par des contacts répétés avec les entreprises du marché, et à passer commande du matériel. J ai participé activement au redéploiement des doctorants lors de la restructuration des locaux. Ce redéploiement de grande envergure a dû être opéré lors des travaux d aménagement des halles des doctorants. Il a fallu alors trouver des solutions d hébergement des 70 doctorants occupant ces halles le temps des travaux, d une durée de 3 mois, dans un laboratoire déjà sujet à des problàmes de locaux surchargés. Mon intervention a consisté à répertorier les besoins des doctorants et les places disponibles, à proposer des solutions temporaires comme la réquisition des salles de réunion, à assurer la communication des informations auprès des doctorants, et à veiller à ce que chacun puisse obtenir des conditions de travail acceptables durant cette phase de transition. Ce rôle m a permis de m impliquer d avantage dans la vie participative de mon laboratoire d accueil, et d acquérir des compétences supplémentaires. Le temps consacré à cette fonction est difficilement chiffrable, mais représente un investissement total plutôt conséquent. Activités diverses : Durant mes activités au LIRMM de Montpellier, j ai été en charge de l administration du scanner du département informatique. Les activités liées à cette charge ont été notamment une installation réseau avancée de ce scanner sur un serveur de documents, afin que l utilisateur puisse récupérer un document dans sa boite aux lettres en entrant simplement son adresse mail, ainsi que la rédaction d un tutoriel d utilisation. 19

20 Liste des publications These Benoît Darties, Problèmes Algorithmiques et de Complexité dans les Réseaux sans Fil, 2007 Conférences internationales avec comité de lecture et actes Benoit Darties, Sylvain Durand, Jérome Palaysi, Requests Satisfaction Problem in Synchronous Radio Networks, ADHOC-NOW 08 : 7th International Conference Ad-Hoc, Mobile and Wireless Networks,(sélection : 36%) Olivier Cogis, Benoit Darties, Sylvain Durand, Jean-Claude König, Geneviève Simonet The mvdecomposition : definition and application to the distance-2 broadcast problem in multi-hops radio networks, - TCS 08 : Fifth IFIP International Conference on Theoretical Computer Science (sélection : 40%) Benoît Darties, Original Broadcasting Technique in Radio Networks - CoNEXT 05 : Proceedings of the 2005 ACM conference on Emerging network experiment and technology, Student Workshop, 2005, Toulouse Conférences nationales avec comité de lecture et actes Olivier Cogis, Benoit Darties, Sylvain Durand, Jean-Claude Konig, Genevieve Simonet La mvdécomposition : un nouvel algorithme pour la diffusion dans un réseau radio - Algotel 2008 : 10ème rencontres francophones sur les aspects algorithmiques de télécommunications, 2008, Saint- Malo. Benoît Darties, Sylvain Durand, Jérôme Palaysi, Satisfaction de requêtes dans un réseau radio synchrone : NP-complétude dans les arbres - Algotel 2007 : 9ème rencontres francophones sur les aspects algorithmiques de télécommunications, 2007, Ile d Oléron (sélection : 46%) Benoît Darties, Organiser l acheminement de messages dans les réseaux radio synchrones : un problème difficile? - DOCTISS 2007, Montpellier. Prix du meilleur poster (18 participants) Benoît Darties, Jérôme Palaysi, Satisfaction de requêtes par affectation de dates d émis-sion dans les réseaux radio - RenPar 17, 2006, Perpignan. Olivier Cogis, Benoît Darties, Sylvain Durand, Jean-Claude König, Jérôme Palaysi, Contrôle de Routes par des Appareils de Surveillance - Algotel 2005 : 7ème rencontres francophones sur les aspects algorithmiques de télécommunications, 2005, (sélection : 55%). Conférences sans comité de lecture ou actes Benoît Darties, Sylvain Durand, Jérôme Palaysi, Conception de réseaux radio multi-sauts robustes. ROADEF 2008, Clermont-Ferrand Benoît Darties, Sylvain Durand, Dominique Feillet, Une modélisation du problème de la diffusion broadcast dans les réseaux radio à longueur d onde unique - ROADEF 2006, 7ème congrès de la Société Française de Recherche Opérationnelle et d Aide à la Décision, 2006, Lille Benoît Darties, Sylvain Durand, Jérôme Palaysi, Robust multihop network design - EURO XXII, 2007, Pragues 20

21 Rapport de recherche Gilles Simonin, Benoît Darties, Rodoplhe Giroudeau R., Jean-Claude König, Isomorphic Coupled- Task Scheduling Problem with Compatibility Constraints on a Single Processor - RR (2009), LIRMM Benoît Darties, Quelques résultats de complexité pour un problème de conception de réseaux multisauts robustes - RR 07022, LIRMM Benoît Darties, Quelques résultats de complexité pour un problème de conception de réseaux multisauts robustes - RR 07022, LIRMM Benoît Darties, Diffusion dans les réseaux sans-fil à longueur d onde unique - RR 11856, LIRMM Olivier Cogis, Benoît Darties, Sylvain Durand, Jean-Claude König, Jérôme Palaysi, Contrôle de Routes par des Appareils de Surveillance - RR 12470, LIRMM Soumissions en attente d acceptation Benoît Darties, Fabrice Theoleyre, Andrzej Duda, Algorithme 2-approché pour la construction distribuée de réseaux moléculaires, en cours de soumission à Algotel 2009 Benoît Darties, Fabrice Theoleyre, Andrzej Duda, Distributed 2-approximation algorithm for a multichannel MAC in Wireless Mesh Networks, en cours de soumission à WADS 2009 Benoît Darties, Fabrice Theoleyre, Andrzej Duda, Roles and Channels Assignment for a Multichannel MAC in Wireless Mesh Networks, en cours de soumission à ICCCN 2009 Gilles Simonin, Benoît Darties, Rodolphe Giroudeau,Jean-Claude König, Isomorphic coupled-task scheduling problem with compatibility constraints on a single processor, en cours de soumission à MISTA