Recherche

Réseaux, Mobilité & Innovation Pédagogique

Recherche Post-Doctorale (CReSTIC)

De l'optimisation réseau aux EIAH

Après ma thèse, j'ai rejoint le CReSTIC (Centre de Recherche en STIC) pour travailler sur les EIAH (Environnements Informatiques pour l'Apprentissage Humain).

Mes activités se sont orientées vers la modélisation 3D et les réseaux de capteurs sans fil, mais surtout vers une problématique pédagogique rencontrée en enseignement : comment rendre l'algorithmique accessible à un public parfois réfractaire à l'abstraction pure ?

Le constat : Demander à des étudiants "digital natives" d'apprendre la programmation avec "une feuille et un stylo" est souvent perçu comme décalé et frustrant.

Redonner une place au numérique dans cet apprentissage est vécu comme apaisant et rassurant, augmentant considérablement leur intérêt et leur concentration.

Le Projet AlgoPath

Pour répondre au besoin de réalisme, j'ai participé à la création du prototype "AlgoPath" avec Estelle Perrin (MCF HDR). Contrairement aux logiciels existants (Algoris, LARP) qui restent schématiques, nous avons opté pour une immersion totale.

AlgoPath est un monde virtuel en 3D comparable aux jeux vidéo :

Les concepts (variables, boucles) sont des figurines 3D.
La logique du programme est représentée par des chemins à emprunter.

Serious Game

Tout être humain peut apprendre en s'amusant. Les études montrent que pour les étudiants actuels, le réalisme est le facteur clé d'engagement.

En plongeant l'étudiant dans un univers graphique familier, on lève les blocages liés à la logique scientifique pure.

Doctorat (2004-2008)

Optimisation et adaptation des communications dans un réseau hétérogène

Ma thèse, menée au sein du Laboratoire d'Informatique de l'Université de Franche-Comté (LIFC), s'est étalée sur une période de quatre années. Sous la direction de François Spies et Eugen Dedu, j'ai exploré les communications dans les réseaux hétérogènes, bénéficiant du soutien financier de la CAPM et de l'Université.

Mon objectif principal était de répondre à un défi majeur : l'optimisation des communications pour la diffusion vidéo (streaming). Face à l'absence de méthodes de transport adaptées, j'ai exploré différentes stratégies, en me concentrant sur les aspects matériel et applicatif des transmissions.

Au cœur de ma démarche résidait la nécessité de considérer les spécificités des réseaux traversés (filaire et radio). Conscients des limites des protocoles existants (UDP, TCP), nous avons développé des stratégies de congestion prioritaire au niveau des équipements actifs.

L'innovation majeure résidait dans l'adaptation dynamique aux conditions changeantes du réseau, nécessitant une synchronisation étroite avec les algorithmes de codage vidéo pour maintenir la qualité tout en retardant les interruptions.

Contrôle de congestion (DDRED)

Dans une phase initiale, notre attention s'est portée sur l'amélioration du contrôle de la congestion au sein d'une architecture filaire, principalement au niveau des files d'attente des routeurs.

Nous avons conçu une extension prenant en compte l'historique et l'ancienneté d'un flux. Une métrique clé était la distance parcourue par un paquet (nombre de routeurs traversés).

Intégrée à la politique RED, cette stratégie baptisée DDRED (Distant-Dependent RED) favorisait les paquets ayant parcouru une plus grande distance. Au lieu de traiter tous les paquets uniformément, notre politique rejetait ou marquait (ECN) prioritairement ceux proches de leur source, optimisant ainsi l'utilisation des ressources réseau globales.

Plate-forme de diffusion

Nous avons conçu un système de diffusion vidéo modulaire (horizontalement et verticalement) utilisant le protocole DCCP (Datagram Congestion Control Protocol).

Modularité horizontale : Incorporation d'éléments intermédiaires dans la chaîne de diffusion, tels que le mixeur. Ce composant offrait la possibilité de ré-encoder la vidéo ou de l'adapter en fonction de certaines contraintes spécifiques, garantissant ainsi une flexibilité accrue dans le processus de diffusion.
Modularité verticale : Intégration d'un choix possible dans le protocole de transport utilisé sous RTP (Real-time Transport Protocol). Cette approche permettait d'explorer différentes options de protocoles de transport, offrant ainsi une adaptabilité supplémentaire en fonction des besoins spécifiques de la diffusion vidéo.

Grâce à DCCP, nous avons établi une communication étroite entre les couches transport et application. La couche transport déterminait la bande passante disponible, et l'encodeur vidéo (mixeur) décidait en temps réel s'il fallait procéder à un ré-encodage.

Cette approche "Cross-layer" a permis à l'application de réagir de manière adaptative aux fluctuations pour garantir une expérience utilisateur optimale.

Connexion Sans-fil & RTT

Avec l'émergence du Wi-Fi, il devenait crucial d'adapter les protocoles de transport. Les protocoles basés sur le RTT (Round-Trip Time) interprètent souvent mal les délais dans les réseaux sans fil.

Nous avons identifié qu'une augmentation du temps de transmission est souvent due à des retransmissions induites par la couche MAC (interférences) et non à une congestion réelle.

Nous avons proposé une correction du RTT en excluant le temps perdu attribuable aux retransmissions de la norme 802.11, garantissant que le contrôle de congestion ne se déclenche pas à tort sur de simples interférences.

Simulation et Validation (NS-2)

Les progrès réalisés ont été étayés par l'utilisation intensive du simulateur Network Simulator v2 (NS-2). Il a joué un rôle crucial dans le développement et la validation de nos algorithmes.

NS-2 nous a permis de modéliser des topologies hétérogènes complexes et d'évaluer nos théories dans des conditions contrôlées et répétables avant toute mise en œuvre réelle, garantissant la robustesse de nos propositions.