Voie d'approfondissement Réseaux et Services Emergents (VAP RSE)

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1 Voie d'approfondissement Réseaux et Services Emergents (VAP RSE) Directeur de Programme : Djamal Zeghlache (et Badii Jouaber suppléant) Objectifs : RSE prépare les futurs ingénieurs concepteurs, chefs de projet, décideurs et chercheurs aux réseaux et services émergents en leur apportant les connaissances théoriques et pratiques essentielles à leur compréhension et maîtrise ; particulièrement dans les réseaux et services mobiles où le milieu et la mobilité sont des éléments importants. Le programme traite évidemment des aspects fondamentaux en plus des paradigmes émergents. Il porte une attention particulière à l organisation des ressources et des supports, à l optimisation, le contrôle et la gestion des réseaux et des services. Il consacre une part importante de la formation aux évolutions technologiques et architecturales pour plus de flexibilité et d agilité. La formation expose notamment les élèves à la virtualisation des systèmes et des services réseaux, aux réseaux logiciels et aux notions d abstraction de services réseaux qui améliorent les architectures. Le programme présente l'évolution des différents standards mobiles, notamment ceux du 3GPP (du GSM au LTE), et d autres organismes comme IEEE/ETSI/IETF (pour les réseaux sans fil, de capteurs et l Internet des Objets). Il sensibilise et prépare les élèves aux pistes d évolution (5G). La formation présente aussi les architectures de services (de type NGN et NGI) pour l établissement et le contrôle des sessions et l élaboration de services en relation avec les applications. Les solutions et approches technologiques, architecturales et protocolaires les plus performantes pour accompagner les évolutions seront présentées en faisant le lien avec l émergence de la virtualisation, du cloud computing, du SDN et du BigData. Les diplômés de la VAP seront en mesure de : - Maitriser les principales technologies et architectures des réseaux et services mobiles ; - Modéliser, dimensionner et optimiser ces systèmes ; - Proposer, concevoir et implémenter de nouvelles approches en lien avec l évolution des réseaux et des services ; - Intégrer des concepts émergents comme la virtualisation et la programmabilité, et la cognition (connaissance, apprentissage, décision), pour contribuer aux évolutions. Organisation : Cette voie d approfondissement s inscrit dans le cycle d approfondissement du cursus de Télécom SudParis. Elle se compose de six Unités de Valeur (UV) autonomes et cohérentes, programmées dans les semestres S8 et S9. Chaque UV représente une charge de travail total de 90 heures dont 45 heures au maximum sont réalisées en présentiel (COURS/TD/TP). En complément de ces UVs, un projet d approfondissement dans la thématique de la VAP doit être réalisé par chaque élève sur la période du semestre S9. Ce projet est réparti sur 225 heures.

2 PROGRAMME : Semestre 8 Semestre 9 - NET 4561 Réseaux Mobiles : Principes et Architectures - NET 4562 Réseaux sans fil auto-organisés - NET 5061 : Réseaux Cellulaires et évolutions - NET 5012 : Service Architectures and Evolutions - NET 5063 : Réseaux P2P, Véhiculaires et Internet des Objets - NET 5064 : Réseaux Logiciels et virtualisation des infrastructures: programmabilité, contrôle et gestion - NET 5065 : Projet d'approfondissement de la VAP Equipe pédagogique Télécom SudParis: - Djamal Zeghlache - Patrice Aubry - Marc Girod-Genet - Noel Crespi - Abdel Marzouki - Badii Jouaber - Frédéric Lehman - Anis Laouiti - Hakima Chaouchi - Jérémie Jackubowicz, - Daniel Ranc, - Nel Samama, -. D autres intervenants internes et externes, dont des experts industriels, pourront participer aux enseignements de la VAP.

3 NET 4661 Réseaux Mobiles : Principes et Architectures Période : S8/P3 ECTS : 4 Langue : Français Organisation - Heures programmées / Charge Totale : 45/90 - Heures Cours/TD+TP/CF : 33/12/3 - Certains cours se déroulent avec des TDs intégrés Evaluation : - Note finale = Note CF, L'UV est validée si la note finale est 10 / 20 - La présence aux heures programmées est obligatoire, et peut influer sur la pondération de la note finale. Objectifs : - Prendre connaissance des spécificités des réseaux mobiles en termes de milieu de propagation, d organisation des supports et d architectures - Appréhender la chaîne de transmission et réception pour les réseaux mobiles - Comprendre les principales techniques de partage des ressources et les principes de gestion de la mobilité Compétences selon référentiel CDIO : 1.2 Connaissances des principes fondamentaux d ingénierie Modélisation Analyse en contexte non parfaitement défini Réflexion sur les problèmes et les paradoxes État de l art Mots clefs : Milieux de propagation, codage canal, Chaine d émission et de réception, couverture radio, partage et allocation de Ressources, gestion de la mobilité, localisation Programme : Propagation et modèles: o Rappel : Affaiblissement de parcours, slow/fast fading, shadowing Caractérisation espace-temps-fréquence Modèles de propagation o Exemples d utilisation pour la planification de la couverture radio Chaîne de transmission/réception pour les réseaux mobiles : o Composants de la chaîne (codage source et canal, modulation, égalisation) Partage des ressources spectrales et gestion de la mobilité o Etudes des différentes méthodes de partage de la ressource spectrale (notamment TDMA, FDMA, WCDMA, OFDMA, SDMA) et liens avec les générations de réseaux mobiles o Algorithmes et critères pour le Handover, gestion de la mobilité, localisation o Contrôle de puissance, adaptation de lien et répartition des flux Organisation et architectures o Organisation des ressources en canaux de contrôle et de transmission pour l établissement des communications et les échanges (2G à 4G) Prérequis : - Bases en propagation et traitement du signal Supports de cours et bibliographie : - Polycopiés et bibliographie fournis par les intervenants Responsable : - Djamal ZEGHLACHE (djamal.zeghlache@telecom-sudparis.eu) Equipe pédagogique Télécom SudParis: - Equipe pédagogique de Télécom SudParis sur le domaine

4 NET 4562 Réseaux sans fil auto-organisés Période : S8/P4 ECTS : 4 Langue : Français Organisation : - Heures programmées / Charge Totale : 45/90 - Heures Cours/TD+TP/CF : 33/12/3 - Certains cours se déroulent avec des TDs intégrés Evaluation : - Note finale = Note CF, L'UV est validée si la note finale est 10 / 20 - La présence aux heures programmées est obligatoire, et peut influer sur la pondération de la note finale. Objectifs : - Etudier et analyser des cas d usage des réseaux sans fil: BAN, réseaux de capteurs, WPANs et réseaux personnels (PNs) et réseaux ad hoc. - Maitriser les réseaux sans fil courte portée (ZigBee, RFID, NFC, UWB, Bluetooth) - Comprendre les problématiques liées à leurs architectures et organisations (découverte de dispositifs et services, auto-organisation, nommage, adressage, routage, sécurité et mobilité, coexistence, description sémantique, adaptation au contexte). - Etre sensibilisé aux enjeux liés à l efficacité énergétique et au concept de Green IT et à leur prise ne compte Compétences selon référentiel CDIO : 1.2 Connaissances des principes fondamentaux d ingénierie Réflexion sur les problèmes et les paradoxes État de l art Penser globalement Emergence et interactions dans les systèmes Programme : Réseaux de type BANs, WPANs, PNs, ad-hoc o Architectures, Problématiques et contraintes, applications Réseaux sans fils courte portée o Technologies (ZigBee, Bluetooth, RFID, NFC, UWB, Smart BANs) o Topologies, Mécanismes de découverte et de synchronisation Nommage, adressage et problématiques IP liées aux réseaux auto-organisés o Techniques de nommage et d adressage, o Concepts de réseaux non opérés et de routage ad-hoc. Cas d étude : réseaux ad-hoc, réseaux de capteurs et techniques de clustering o Comprendre et maîtriser la gestion de mobilité niveau IP des terminaux et services, avec adaptation aux changements dynamiques de connectivité; Sécurité o Gérer des identités et des infrastructures de clés et de certificats o Garantir la sécurité et assurer la protection de la vie privée via le développement de mécanismes et protocoles de sécurité Gestion de service/contexte ; notions d ontologie, de sémantique et adaptation au contexte o Concept de service et d architectures de type SOA o Notion sur les langages de description, la sémantique, les ontologies, le contexte et l adaptation au contexte. Cas d étude : BAN, réseau de capteurs et PN o Environnements de découverte d équipements/services et de gestion de services. Cas d étude : WPANs et PNs o Acquérir des connaissances de base sur le concept d agrégation et de composition dynamique de services ; services sans couture Enjeux liés à l efficacité énergétique et concept de Green IT Supports de cours et bibliographie : - Supports de cours et bibliographie fournis par les intervenants Prérequis : - Connaissance du protocole IP et de l Internet, des réseaux locaux et d infrastructures, de la théorie de l'information et du traitement du signal. Avoir des bases en propagation du signal. Des connaissances en modélisation, optimisation et traitement de données sont souhaitables. Mots-clés : Réseaux courte portée, réseaux non-opérés, BANs, PNs, réseaux de capteurs, ZigBee, RFID, NFC, UWB, Bluetooth, ad hoc, synchronisation, nommage, adressage, routage, 6lowpan, ROLL, P2P, M2M, découverte,

5 mobilité, ubiquité, sécurité, efficacité énergétique. Responsable : - Marc GIROD-GENET (marc.girod_genet@telecom-sudparis.eu) Equipe pédagogique Télécom SudParis: - H. Afifi - D. Belaïd - W. Drira - M. Girod-Genet - B. Jouaber - A. Laouiti - E. Renault

6 NET 5061 Réseaux cellulaires et évolutions Période : S9 / P1 ECTS : 4 Langue : Français Organisation : - Heures programmées / Charge Totale : 45/90 - Heures Cours/ TD+TP / CF : 36/6/3 Certains cours se déroulent avec des exercices de compréhension intégrés Evaluation : Note finale = Note CF, L'UV est validée si la note finale est 10 / 20 La présence aux heures programmées est obligatoire, et peut influer sur la pondération de la note finale. Objectifs: Comprendre et maîtriser les systèmes cellulaires et leurs évolutions de la 2G à la 4G (GSM, GPRS, EDGE, UMTS, HSDPA, HSUPA, LTE), en termes de principes, protocoles et architectures, tout en se focalisant sur les réseaux d accès (BSS, GERAN, UTRAN, E-UTRAN). - Architectures et éléments des réseaux d accès cellulaires, interfaces et protocoles - Canaux physiques et logiques, RLC/MAC, RRC, RRM, - Exemple de procédures, établissement de sessions, Gestion de la mobilité, - Coexistence et interconnexion (réseaux hétérogènes : HetNet) Compétences selon référentiel CDIO : 1.2 Connaissances des principes fondamentaux d ingénierie 1.3 Connaissances avancées en ingénierie : méthodes et outils Réflexion sur les problèmes et les paradoxes État de l art Penser globalement Mots clés : Réseaux d accès radio, Architecture, BSS, GERAN, UTRAN, E-UTRAN, canaux logiques, canaux de transport, canaux physiques, RLC, MAC, RRC, procédures, protocoles. Pré requis: Propagation, modulation-démodulation, codage/décodage, filtrage. Programme : GSM o Architecture du réseau, rôles des entités o Exemple de procédures : établissement d appels, gestion de la mobilité (authentification, mise à jour de localisation, appel sortant, appel entrant et Handover. o couches : RLC, MAC et PHY (canaux physiques, canaux logiques) GPRS et EDGE o architecture et procédures o canaux logiques GPRS/EDGE UMTS o Technique CDMA o Architecture UTRAN o Canaux logiques, canaux de transport, canaux physiques o Gestions des ressources radios o HSDPA/HSUPA/HSPA o Canaux, modulation, codage, o HARQ, scheduling et power control LTE /LTE Advanced o Techniques OFDM et OFDMA/SCFDMA o Evolution architecturales et fonctionnelles o Exemple de procédures (synchronisation, cell search, Accès) o Techniques MIMO o Techniques de Scheduling Evolutions vers la 5G o Réseaux Hétérogènes, Coexistence, coopération, Optimisations inter couches et overlays Supports de cours et bibliographie : Supports de cours : Polycopiés des interventions fournis par les intervenants - Standards 3GPP, IEEE and ETSI Bibliographie : - Réseaux GSM-DCS, Xavier Lagrange, Philippe Godlewski, Sami Tabane, Edition Ermès - GSM Networks: Protocols, Terminology and Implementation, Gunnar Heine, Artech House Publishers - The GSM, Michel Mouly, Marie Bernadette Pautet. - le GPRS, Nadège Faggion, Edition Dunod.

7 - UMTS, Javier Sanchez, Mamadou Thioune, éditions Ermes - 3G, HSPA and FDD, L. Hanzo, JS. Blogh, S. NI - 3G evolution HSPA and LTE for mobile broadband, Erik Dahlman, Stefan Parkvall, Johan Sköld, Per Beming, Ed. Academic press. - LTE the UMTS Long Term Evolution, Stefania Sisa, Issam Toufik, Matthew Baker. - 3G evolution HSPA and LTE for mobile broadband, Erik Dahlman, Stefan Parkvall, Johan Sköld, Per Beming, Ed. Academic press. - LTE for UMTS Evolution to LTE Advanced, revised edition, Harri Holma, Dr Antti, Ed Wiley-blackwell - OFDM and MC-CDMA, L. Hanzo et T. Keller, avril 2006, Wiley. Responsables : - Patrice AUBRY (patrice.aubry@telecom-sudparis.eu) - Intervenants : - Equipe pédagogique du département RS2M ainsi que des intervenants externes

8 NET 5012 Service Architectures and Evolutions Period : S9 / P2 ECTS : 4 Language : English Organization : - Teaching Load / Total Load : 45/90 - Lectures/Exercises/Labs/Final Exam : 33/0/9/3 Assessment : Group work and presentation Final grade = Group work and presentation Objectives : The coursework introduces students to Next Generation Services (NGN) and communication services, with a focus on Service architectures. The course describes in detail how communication services are conceived, developed and deployed in wireline and wireless networks. The course focuses on NGN architectures and the convergence of telco and web. The course addresses also the evolutions (e.g. IMS-based IPTV, OTT, Telco 2.0) that will significantly change the telecommunications industry worldwide with the replacement of today s networks. The course covers today s networks, to allow the students to understand the changes that the world of telecommunications and internet is facing. Message flows and procedures are thoroughly examined in class and in small student groups to strengthen understanding. CAMEL-based service architectures, IMS/NGN service architectures are particularly emphasized. The course also introduces the alternatives to operator-centric architectures to provide communication services to the users. Other approaches such as Peer-to-Peer systems, OTT, web-ngn convergence, user-generated services are introduced. With the emergence of the Internet-of-Things, everything is becoming connected, and so networks have evolved from primarily a source of information to an important platform for many types of applications, involving all kinds of devices and objects. The basics of the Internet of Things and its potential of disruption will be presented. In addition, the principles of key social Networks and their role in today s ecosystem are presented. Keywords: Core network, SIP, IMS, NGN, IN, P2P, standardization, Cloud, Social Networks Pre-requisites : Knowledge on signaling and control protocols and procedures in fixed or wireless networks Skills according to the CDIO repository: 1.2 Knowledge of basic engineering principles Reasoning on problems and paradoxes State of the art Think globally Emergence and interactions in systems Course outlines: - Core Network - UMTS Core Network - IP addressing issues in mobile networks - IP and QoS (including Policy Enforcement). - WLAN in UMTS networks - SIP and Voice over IP - Voice over IP, IETF standardisation, SIP - Services architectures - Intelligent Network - IN principles, CAMEL - Service conception - UMTS Standardisation at 3GPP - UMTS core network and IP Multimedia Subsystem - Evolution towards UMTS. NGN architectures. - IMS, NGN, TISPAN - MEGACO - Emerging paradigms - Cloud and *aas - Internet of Things - Online Social Networks - SDN, Network Functions Virtualization Documentation and literature: - copies of slides, online resources Person in charge :

9 Noël CRESPI Lecturers : - N. Crespi (Télécom SudParis) - E. Hamel (Cisco Systems) - A. Sultan (ETSI) - B. Chatras (Orange Labs) - M. Mani (ITRON)

10 NET 5063 Réseaux P2P, Véhiculaires et Internet des Objets Période : S9/P3 ECTS : 4 Langue : Français Organisation : - Heures programmées / Charge Totale : 45/90 - Heures Cours/TD+TP/CF : 33/12/3 - Certains cours se déroulent avec des TDs intégrés Evaluation : - Note finale = Note CF, L'UV est validée si la note finale est 10 / 20 - La présence aux heures programmées est obligatoire, et peut influer sur la note finale. Objectifs : - Comprendre les problématiques spécifiques à l Internet des objets (dont M2M), aux réseaux P2P et aux réseaux véhiculaires - Etude des architectures, protocoles et technologies utilisés - Analyse de l organisation de ces réseaux (découverte, nommage, adressage, routage, sécurité et mobilité) Compétences selon référentiel CDIO : 1.2 Connaissances des principes fondamentaux d ingénierie Réflexion sur les problèmes et les paradoxes État de l art Penser globalement Emergence et interactions dans les systèmes Programme : Réseaux P2P o Identification et découverte des pairs, de communication et coordination o Topologies de réseaux et routage o Problématique de Qualité de Service M2M et Internet des objets o Standards : Technologies, protocoles et architectures o Etudes de cas et domaines d applications Internet des Objets Domotique Villes «intelligentes» Logistique Réseaux véhiculaires o Standards : Technologies, protocoles et architectures o Etudes de cas Sécurité et Qualité de Service Supports de cours et bibliographie : Supports de cours et bibliographie fournis par les intervenants Prérequis : Connaissance du protocole IP et de l Internet, des réseaux locaux et d infrastructures. Des connaissances en modélisation, optimisation et traitement de données sont souhaitables. Mots-clés : Réseaux véhiculaires, P2P, M2M, Internet des objets, Responsable : Badii JOUABER (badii.jouaber@telecom-sudparis.eu) Equipe pédagogique: Equipe pédagogique de Telecom SudParis ainsi que des intervenants externes

11 NET 5064 Réseaux Logiciels et virtualisation des infrastructures: programmabilité, contrôle et gestion Période : S9/P4 ECTS : 4 Langue : Français Organisation - Heures programmées / Charge Totale : 45/90 - Heures Cours/TD+TP/CF : 33/12/3 - Certains cours se déroulent avec des TDs intégrés Evaluation : - Note finale = CF et contrôles continus, L'UV est validée si la note finale est 10 / 20 - La présence aux heures programmées est obligatoire et influe sur la note finale. Objectifs : Ce module permet aux élèves de prendre connaissance de l évolution des réseaux actuels vers des réseaux programmables et plus agiles et de comprendre leur contrôle et gestion. Les réseaux informatiques, fixes et sans fil deviennent indissociables et s appuient de plus en plus sur des technologies et des principes communs comme la virtualisation des infrastructures et des systèmes. Cette convergence transforme les architectures et requiert des compétences en virtualisation de systèmes d exploitation, de serveurs, de réseaux et de stockage mais aussi en systèmes de monitoring, en analyse de données pour assurer le contrôle et la gestion dynamique de ces systèmes en fonction des variations et fluctuations. Il s agit de familiariser les élèves à l ensemble de ces systèmes et leurs utilisations. Le module se focalisera néanmoins sur trois évolutions majeures : la virtualisation en général et la virtualisation des réseaux en particulier, les réseaux logiciels et le cloud computing. Ces trois aspects contiennent et englobent l ensemble des nouveaux principes que les élèves doivent comprendre, utiliser dès à présent et améliorer par la suite tout au long de leurs carrières. Compétences selon référentiel CDIO : 1.2 Connaissances des principes fondamentaux d ingénierie Modélisation Analyse en contexte non parfaitement défini Réflexion sur les problèmes et les paradoxes État de l art Mots clefs : SDN, NFV, Virtualisation, contrôle, configuration, monitoring, gestion Programme : Plans de gestion, de contrôle et d acheminement dans les entités de réseaux Séparation des plans et APIs réseau Réseaux Logiciels (plus communément appelé SDN Software Defined Networks) o Séparation plan de contrôle et plan d acheminement o Contrôleurs SDN (NOX, POX, OpenDaylight, Contrail, ) architecture fonctionnelle et logicielle, fonctions et rôles o Communautés open source et projets o Solutions orientés contrôle de flux, notamment OpenFlow o Switch logiciel dont OVS Virtualisation des services et fonctions réseaux (Network Functions Virtualization - NFV) o Recommandations ETSI et communautés Virtualisation des ressources informatiques et cloud computing o Hyperviseurs, conteneurs o Pile et services OpenStack Convergence clouds et réseaux o Programmabilité, agilité, élasticité des infrastructures o Placement optimal et provisioning d infrastructures virtuelles à partir de ressources physiques hétérogènes de fournisseurs multiples Configuration dynamique des réseaux o Langages de description (comme Yang) et protocoles (comme NetConf, OF-CONFIG, ) pour la configuration des réseaux Systèmes de monitoring o NetFlow/IPFix, Sflow, o Monitoring et analyse de données pour les réseaux (analyse statistique et apprentissage) Déploiement, automatisation et gestion associée Prérequis : réseaux informatiques et réseaux de télécommunications (dont mobiles), connaissance du protocole IP et de l Internet, adressage IPv4 et IPv6, réseaux privés virtuels, ingénierie du trafic, architectures de services opérées et orientés services, base en analyse statistique et apprentissage, optimisation combinatoire, connaissance en systèmes d exploitation souhaitée sans être indispensable.

12 Supports de cours et bibliographie : Polycopiés et bibliographie fournis par les intervenants Responsable : - Djamal ZEGHLACHE (djamal.zeghlache@telecom-sudparis.eu) Equipe pédagogique Télécom SudParis: Djamal Zeghlache, Daniel Ranc, Jérémie Jakubowicz, TSP Bruno Chatras, Lucian Suciu, Christian Destré, Orange Labs Olivier Tirat, BYO Networks, autres industriels (GANDI, HP, )

13 NET 5065 Projet de la Voie d Approfondissement Période : S9 ECTS : 8 Langue : Français Organisation : - Heures programmées / Charge Totale : 15/225 Le projet de la voie d approfondissement RSM est réalisé sur la totalité du semestre 9. Chaque étudiant doit réaliser un projet en binôme ou trinôme. Des plages sont programmées dans l emploi du temps afin d être dédiées à ce projet. Des rencontres avec l encadrant du projet ont lieu toutes les deux semaines environ. Trois types de projet sont proposés aux étudiants : - des projets d expérimentations - des projets d études pour le compte d'entreprises ou de collectivités - des projets de recherche. Compétences selon référentiel CDIO : CONNAISSANCES AVANCEES EN INGÉNIERIE : MÉTHODES ET OUTILS RAISONNEMENT ANALYTIQUE ET RÉSOLUTION DE PROBLÈMES ATTITUDES ET APPRENTISSAGES Communication écrite Présentations orales Evaluation : - La validation du projet de voie d approfondissement est basée sur la réalisation d un rapport écrit (E) et d une soutenance orale (S). - Note finale = Moy (E, S) Sujets Types: - Les sujets pouvant être traités dans le cadre du projet doivent être en lien avec les thématiques traitées au sein de la VAP. Ils doivent s effectuer sous la supervision d un enseignant-chercheur de TSP et peuvent avoir une orientation industrielle ou recherche. Les travaux à effectuer peuvent avoir différentes formes telles que : Analyse et évaluation de performances. Ces études peuvent concerner des algorithmes, des mécanismes et des architectures de réseaux et de services. Elles peuvent s appuyer sur : o de la simulation o des modèles et outils mathématiques o des outils de tests et de mesures o des expérimentations sur plateformes (dont un cloud privé expérimental avec ressources et services informatiques et réseaux) Implémentations, tests et démonstrations sur : o équipements mobiles (e.g. terminaux, capteurs/rfid, points d accès, ) o plateformes et infrastructures de type Cloud, IMS, o émulateurs logiciels de solutions mobiles ou de service o environnements de développement logiciel spécifiques aux domaines des réseaux et services mobiles Etudes bibliographiques sous forme d études théoriques qui requièrent: o Une analyse et synthèse de l état de l art accompagnée d une évaluation de solutions proposées dans la littérature ou une extension de propositions existantes. Ces études peuvent avoir des débouchés industriels et préparer les élèves à la recherche. Responsable : Badii JOUABER (badii.jouaber@telecom-sudparis.eu) Djamal ZEGHLACHE (djamal.zeghlache@telecom-sudparis.eu) Encadrants : Equipe pédagogique de la voie d approfondissement RSE