Parcours Systèmes et Télécommunications S7

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1 semestre de 12 séances interactives et hebdomadaires.

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Développer ses compétences en communication professionnelle en effectuant des tâches de communication courantes, écrites et orales, en langues étrangères autre que l'anglais.

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Les cours d'éducation physique et sportive sont répartis sur 4 semestres et comprennent 80 heures de formation en présentiel au maximum. Ils sont organisés par le département d'éducation physique et sportive de l'INP (Département d'Éducation Physique et Sportive, DEPS-INP), qui propose également  la participation à de nombreux tournois et événements universitaires. Il existe une association sportive étudiante dynamique qui propose un large éventail d'activités tout au long de l'année scolaire. 

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À la fin du module, les étudiants auront : 
● assemblé et réfléchi sur les travaux de base précédents du PPP & développé des artefacts connexes 
pour mettre en valeur leurs compétences de manière efficace ;
● mené des recherches documentaires exploratoires et des entretiens dans un secteur d'ingénierie choisi 
afin de comparer et d'opposer les opportunités professionnelles ;
● utilisé les outils PPP spécifiques proposés ; 
● fait une présentation PowerPoint formelle d'un parcours professionnel choisi et de ses options, 
en adéquation avec un profil personnel spécifique et les besoins industriels dans un secteur donné ;
● produit des artefacts professionnels d'accompagnement (CV, lettre, etc.) intégrant les recommandations et conseils des partenaires de l'entreprise 

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Cette UE présente des techniques de la couche physique des réseaux de télécommunication permettant de réaliser des communications numériques sur des canaux sélectifs en temps et en fréquence : l’égalisation, l’OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) et le CDMA (Code Division Multiple Access).
Elles sont présentes dans de nombreux systèmes de télécommunication, tels que, par exemple, la 3G, la 4G, le WiFI, l’ADSL ou la télévision numérique terrestre. Ces techniques s’appuient sur des modèles de canaux de propagation qui sont abordés dans un premier module.

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I.Introduction
II.Large-scale fading (path loss/shadowing)
III.Small-scale fading pour canaux non sélectifs en fréquence
IV.Small-scale fading pour canaux sélectifs en fréquence
V.Paramètres et caractérisation du canal
VI.Principes de la diversité
VII.Introduction aux techniques MIMO

Ce cours est illustré par des travaux pratiques de planification cellulaire sur le logiciel ATOLL, développé par l'entreprise FORSK. Ces travaux pratiques sont assurés par un ingénieur de FORSK, diplômé de l'N7.

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Cet enseignement présente les problématiques de détection et d'estimation pour des communications sur canaux sélectif en fréquence. Les points suivants seront abordés:

-Modélisation des canaux sélectifs en fréquence : modèles de canaux discrets équivalents, modèle d'observation Forney vs Ungerböeck;

-Egalisation linéaire temporelle: critère ZF et MMSE pour filtre RII non contraint et RIF; dimensionnement;

-Egalisation non linéaire temporelle: détection au sens du maximum de vraisemblance (notion de treillis, Algorithme de Viterbi); détection non linéaire à base de filtres ou par bloc (DFE);

-Egalisation linéaire dans le domaine fréquentiel: forme d'onde mono-porteuse circulaire par bloc; Egalisation fréquentielle (ZF,MMSE); mise en forme par filtrage "fréquentiel" (SC-OFDM/DFT precoded OFDM, EW-SC-OFDM); 

Les séances de travaux pratiques sont dédiées à l'implémentation des algorithmes et modèles vus dans le cours.

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Cet enseignement présente l’OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), technique multi-porteuse particulière permettant de réaliser des communications numériques sur
des canaux sélectifs en fréquence.  Elle est aujourd'hui présente dans de nombreux systèmes : 4G, 5G, WiFi (IEEE802.11 a, g,n, ac, ax), TNT (DVB-T et T2), radio numérique (DAB, DAB+), modems xDSL ...
Des travaux pratiques permettent d'en réaliser une implémentation sous Matlab.

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La première partie de l'UE est consacrée au codage canal, et plus spécialement à l'étude des codes convolutifs et des codes cycliques.

Cette première partie est suivie d'une introduction aux récepteurs numériques et à la compression de données.

La dernière partie de l'UE est consacrée au dimensionnement et à l'implémentation sous MATLAB d'une chaine de communications codée sur un canal sélectif en fréquence.

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Ce module est consacré au codage canal, et plus spécialement à l'étude des codes convolutifs et des codes cycliques :

- codes convolutifs : diagramme d'états, algorithme de Viterbi, poinçonnage

- codes cycliques : corps de Galois, codes BCH binaires, codes de Reed-Solomon

- codes concaténés

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I. Introduction

II. Codage sans perte : les bases (la théorie de l'information en bref), codage d'Huffman, codage à base de dictionnaire, codage arithmétique

III. Codage avec perte : le rôle de la quantification scalaire

IV. Codage avec perte : méthodes prédictives

V. Codage avec perte : méthodes par transformées

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Ce module est consacré au dimensionnement et à l'implémentation sous MATLAB d'une chaine de communications codée sur un canal sélectif en fréquence. Les performances de la chaîne seront également évaluées.

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Cette UE se concentre sur les réseaux locaux et sur les réseaux de télécommunications :
- dans le contexte des réseaux locaux, nous présentons d’abord l’architecture Ethernet, ses évolutions et le pontage
- dans celui des réseaux de télécoms, nous présentons les solutions des  réseaux à commutation de circuit puis de paquets.
Il s’agira de comprendre les objectifs respectifs de ces réseaux, leur   architectures ainsi que les principaux protocoles associés.

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Ce cours introduit les caractéristiques générales d’un réseau local en s’appuyant sur la technologie des réseaux Ethernet commutés. Les compétences qui seront développées dans le cours sont les suivantes :
- Décrire l’architecture et l'empilement protocolaire d'un réseau local,
- Décrire les principaux mécanismes liaison de données et MAC du standard IEEE, et leurs interactions avec les protocoles IP et de transport,
- Décrire l'effet des mécanismes intervenant dans la commutation de trames Ethernet (apprentissage, VLAN, protocoles d'arbres couvrants, qualité de service, EEE),
- Configurer un réseau local Ethernet avec des VLAN,
- Choisir une architecture et une topologie de réseau local pour un cas d’usage donné en l'argumentant
- Définir un protocole de réseau local simple.

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On aborde dans ce cours la représentation des réseaux complexes (modèles en couches, plans fonctionnels), la gestion des liens, les mécanismes de commutation et de routage (circuits, paquets, circuits virtuels), ainsi que les réseaux d’accès. Ces notions sont illustrées à travers l’étude de technologies emblématiques des télécoms (RTC, SS7, HDLC/X.25, Frame Relay, RNIS, ADSL, FTTH, SDH), permettant aux étudiants d’acquérir des bases solides et transférables pour comprendre, analyser et concevoir toute architecture de réseau de télécommunications moderne. Un projet permet 

Le projet permet aux étudiants de mettre en pratique les concepts de routage, de signalisation et de gestion des ressources dans les réseaux de télécommunications. À partir d’un réseau téléphonique commuté, ils étudient et comparent différentes stratégies de routage (statique, avec partage de charge, adaptative) et évaluent leurs performances par simulation. Ce travail vise à développer des compétences en analyse de protocoles, modélisation de réseaux, évaluation de performances et communication technique, à travers la réalisation d’un rapport, d’un code de simulation et d’une restitution synthétique des résultats.

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Le principaux éléments abordés dans ce cours sont le routage (en particulier au travers de RIP et OSPF, mais BGP est également évoqué), le contrôle de congestion (au travers des variantes de TCP), la traduction d'adresse, l'interconnexion (techniques de "tunneling"), les protocoles applicatifs (illustrés au travers de deux exemples tels que HTTP et DNS).

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En groupe de 5 étudiant·e·s, mise en place du réseau simple d'un
FAI, avec son routage, son serveur DNS, l'accès à des comptes
professionnels et particuliers.

    Mise en place d'un réseau d'entreprise avec plusieurs sites
interconnectés et déploiement de services de base (web, téléphonie,
travail partagé, ...) et de techniques réseau : firewall, VPN, QoS, ...

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Objet de base

Parcours de longueur optimale : algorithmes de Moore-Dijkstra et de Ford.

Ordonnancement : analyse PER

Parcours hamiltoniens : méthodes de Demoucron et de Kaufman - Malgrange

Parcours eulériens

Flots maximaux : algorithme de Ford-Fulkerson

Affectations optimales : méthode hongroise

Propriétés relatives aux cycles, arbres et arborescences Arbres partiels de poids optimal : algorithme de Kruskal Graphes planaires : formule d'Euler.

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1. Introduction à la modélisation de réseaux
   Objectifs : comprendre la démarche générale d’évaluation de performances et les principes de la modélisation des réseaux.
   Description : introduction aux enjeux de l’évaluation de performances et à l’analyse opérationnelle appliquée aux réseaux de communication.
   Prérequis : bases en mathématiques générales et en réseaux informatiques.
   
   

2. Chaînes de Markov
   Objectifs : maîtriser les chaînes de Markov et leur application à la modélisation des systèmes réseaux.
   Description : présentation des chaînes de Markov, de leurs propriétés fondamentales et de leur utilisation pour décrire le comportement dynamique des systèmes de communication.
   Prérequis : probabilités et notions élémentaires d’algèbre linéaire.
   
   

3. Files d’attente
   Objectifs : analyser les performances des systèmes à files d’attente et calculer les métriques clés (temps d’attente, débit, taux d’occupation).
   Description : étude des modèles classiques de files d’attente (M/M/1, M/M/k, etc.) et de leurs applications à l’analyse des réseaux.
   Prérequis : chaînes de Markov.
   
   

4. Réseaux de files d’attente
   Objectifs : modéliser des systèmes réseaux complexes composés de plusieurs files interconnectées.
   Description : extension des modèles de files d’attente à des réseaux complets et analyse globale des performances des réseaux de communication.
   
   

5. Simulation de réseaux
   Objectifs : comprendre les principes de la simulation à événements discrets et savoir concevoir une expérience de simulation.
   Description : introduction à la simulation de réseaux, méthodologie, sources d’erreurs et analyse statistique des résultats.
   Prérequis : modélisation analytique et bases de programmation.
   
   

6. Projet et travaux pratiques d’évaluation de performances
   Objectifs : mettre en pratique les notions théoriques et analyser les performances de protocoles réseaux réels.
   Description : travaux pratiques et projet utilisant l’outil de simulation ns-2 pour l’étude de différents mécanismes réseaux (files simples, Aloha pur, flots TCP, AQM, contrôle de charge), donnant lieu à des comptes rendus structurés.
   Prérequis : simulation de réseaux et connaissances en protocoles réseaux (MAC, TCP/IP).

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1. Rappels mathématiques et outils d’analyse
   Objectifs : consolider les bases nécessaires à l’optimisation numérique.
   Description : rappels de calcul différentiel, notions de gradient, hessien, conditions d’optimalité, et outils d’analyse utiles à l’étude des algorithmes d’optimisation.
   Prérequis : analyse mathématique et algèbre linéaire.

2. Optimisation sans contrainte
   Objectifs : comprendre et mettre en œuvre les méthodes classiques d’optimisation sans contrainte.
   Description : étude des méthodes de descente de gradient, des méthodes de type quasi-Newton et de leurs propriétés de convergence.
   Prérequis : calcul différentiel et algèbre linéaire.

3. Optimisation sous contraintes
   Objectifs : analyser des problèmes d’optimisation avec contraintes.
   Description : formulation des contraintes, conditions de Karush-Kuhn-Tucker, méthodes de résolution pour les problèmes contraints, avec un accent sur les problèmes convexes.
   Prérequis : optimisation sans contrainte.

4. Optimisation convexe et optimisation numérique
   Objectifs : comprendre les spécificités et l’intérêt de l’optimisation convexe.
   Description : introduction à l’optimisation convexe, à ses propriétés théoriques, et à son rôle central dans de nombreuses applications en télécommunications.
   Prérequis : optimisation sous contraintes.

5. Méthodes avancées et heuristiques
   Objectifs : appréhender des approches complémentaires à l’optimisation classique.
   Description : introduction à des méthodes heuristiques et métaheuristiques (par exemple recuit simulé, méthodes itératives), et discussion de leurs domaines d’application.
   Prérequis : bases en optimisation numérique.

Applications aux télécommunications :
Tout au long de la matière, les concepts abordés sont illustrés par des exemples issus des télécommunications et des réseaux (allocation de ressources, gestion de puissance, planification, routage, etc.), sans se limiter à un cas d’étude unique.

Travaux dirigés et pratiques :
La matière comprend des TD et/ou TP permettant de mettre en œuvre les algorithmes étudiés, d’analyser leur comportement et de confronter théorie et pratique.

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