Les réseaux et les systèmes informatiques sont devenus extraordinairement complexes. Les protocoles et algorithmes qui en assurent le partage permettent d'absorber les fluctuations du trafic liées au comportement aléatoire des utilisateurs, ceci au prix d'une dégradation de la qualité des communications et de l'interactivité des applications. Cet ouvrage présente les principaux outils d'analyse de performance de ces systèmes, permettant d'estimer l'impact de leur charge sur la qualité de service. Performances des réseaux et des systèmes informatiques expose les résultats de la théorie de Markov et de la théorie des files d'attente utiles à la modélisation du trafic et à la résolution de problèmes concrets d'ingénierie. Performances des réseaux et des systèmes informatiques est destiné aussi bien aux étudiants de niveau Master qu'aux chercheurs et ingénieurs dans le domaine de l'informatique et des réseaux. Chaque développement est illustré par une série d'exercices corrigés. Un chapitre est consacré à l'application des résultats au dimensionnement des réseaux d'accès IP et WiFi et des réseaux cellulaires 2G, 3G et 3G+.

L'amélioration et ou la profusion de systèmes rend aujourd'hui l'environnement informatique complexe. C'est pourquoi les architectures parallèles, les réseaux à haut débit et une pléiade d'autres systèmes à traitement distribué exigent des outils de plus en plus complexes pour leurs planifications et leurs gestions. Afin de raccourcir les délais de prototypage et de test (monitoring), des méthodes de modélisation et de prédiction de performances sont mises en oeuvre pour anticiper les problèmes de performances avant ou après la construction d'un premier prototype. Nous pouvons ainsi dimensionner le système de manière à obtenir les meilleures performances possibles pour une architecture donnée. Il est donc fondamental de disposer des méthodes et d'outils permettant d'analyser et de comprendre le comportement de systèmes complexes, afin de répondre à des questions de performances et de coût. Les techniques doivent ètre applicables tout au long du cycle de vie du système, de la spécification à l'exploitation. A chaque stade de vie du système, des techniques de différentes natures peuvent ètre utilisées.

Cette thèse est consacrée à l'étude de nouvelles méthodes d'évaluation de performances pour les systèmes informatiques. Elle vise à mener l'analyse de problèmes difficiles d'évaluation de mécanismes de réseaux hauts débits jusqu'à son terme, c'est à dire l'obtention de taux de perte ou de délais. Ceci suppose donc une étape de modélisation et une étape de résolution. Pour la phase de modélisation, nous nous sommes intéressés aux réseaux d'automates stochastiques (ras) qui ont été introduits par b. plateau. Dans la phase de résolution, nous nous sommes intéressés au calcul de la distribution stationnaire d'une chaîne de Markov qui est difficile à cause de la taille de l'espace d'états pour des problèmes réalistes. Nous avons étudié la méthode de réduction qui exploite la structure de la chaîne pour réduire la complexité de calcul. Les fondements théoriques de cette méthode ont été développés par f. quessette. Cette méthode est basée sur le calcul d'un transversal des circuits. Nous avons donc ajouté d'autres heuristiques pour le calcul d'un transversal. Une nouvelle méthode qui combine perturbation et réduction avec élimination des transitions de faibles probabilités est proposée. Des méthodes de comparaison stochastique et d'approximations sont utilisées pour évaluer les taux de perte dans un commutateur atm et les delais dans une file ayant une discipline de service equitable. Nous avons mis en oeuvre un logiciel xsan pour le calcul de la distribution stationnaire associée aux réseaux d'automates stochastiques avec une interface graphique pour la saisie de ras et plusieurs algorithmes de résolution

Cet ouvrage présente l'ensemble des méthodes d'analyse qui permettent d'assurer l'écoulement du trafic et la qualité de service des réseaux de télécommunications. Pour cela, il propose une méthodologie appliquée à toutes les phases de vie, de la conception à l'exploitation des systèmes. Cet ouvrage décrit ainsi les architectures et fonctions du point de vue des performances. Il définit ensuite les concepts de base (télétrafic, qualité de service, normalisation), puis les outils (théorie et loi des probabilités, statistiques) et les méthodes d'évaluation (fiabilité, sûreté de fonctionnement, files d'attente). Ces notions sont concrétisées par des modèles et des outils de simulation. Enfin, la mise en oeuvre de l'ensemble de ces techniques grâce à une méthodologie industrielle permet d'atteindre le maximum d'efficacité tout en respectant les contraintes de l'industrie et du marché.

Les performances d'un réseau informatique déterminant la qualité de son fonctionnement, leur évaluation ne saurait être traitée uniquement de manière empirique. Cet ouvrage est consacré aux deux méthodologies les plus utilisées pour l'évaluation des performances : la simulation à l'aide de logiciels spécialisés et la modélisation mathématique. Une part importante est dédiée à la simulation, plus particulièrement à son cadre théorique ainsi qu'aux précautions à prendre dans la mise en œuvre de ce procédé expérimental. Ces principes sont illustrés par des exemples concrets réalisés grâce à des langages de simulation opérationnels (OMNeT++, OPNET). Présentée au titre de l'approche complémentaire, la méthode mathématique est indispensable à la simulation. Les deux méthodologies s'appuyant largement sur la théorie des probabilités et la statistique en général et plus particulièrement les processus de Markov, un rappel des résultats de base est également proposé.

CETTE THESE TRAITE ESSENTIELLEMENT DES RESEAUX DE FILES D'ATTENTE A FORME PRODUIT POUR LE DIMENSIONNEMENT DE SYSTEMES ACTUELS AYANT DES DYNAMIQUES COMPLEXES TELS QUE LES RESEAUX DE COMMUNICATION (ATM), LES SYSTEMES PARALLELES, LES ATELIERS DE PRODUCTION, ETC. EN SPECIFIANT LES TRANSITIONS D'ETAT METTANT A CONTRIBUTION SIMULTANEMENT PLUSIEURS CLIENTS REPARTIS SUR PLUSIEURS STATIONS, NOUS AVONS ETENDU LES MODELES DE RESEAUX GENERALISES A TEMPS CONTINU ET PRECISE LES DEPENDANCES FONCTIONNELLES EXISTANTES POUR LES RESEAUX EN TEMPS DISCRET. CETTE ETUDE EVOLUE SUIVANT QUATRE APPROCHES : LA PREMIERE ETAPE APPLICATIONS POTENTIELLES A CONSISTE A DEVELOPPER DES EXTENSIONS DES RESEAUX GENERALISES (G-RESEAUX) POUR APPLIQUER CES MODELES A DES PROBLEMATIQUES ACTUELLES. LES G-RESEAUX A CAPACITE LIMITEE SONT D'ABORD INTRODUITS DANS LE CHAPITRE 4 : G-RESEAUX AVEC STOP PROTOCOL ET LES G-RESEAUX AVEC SERVICE REPETE. ENSUITE POUR PRENDRE EN COMPTE LA SPORADICITE DES FLUX D'INFORMATION, LE CHAPITRE 5 EST CONSACRE AUX G-RESEAUX DANS UN ENVIRONNEMENT ALEATOIRE. LA DEUXIEME APPROCHE NUMERIQUE PRESENTE UNE ETUDE PARAMETRIQUE D'UN G-RESEAUX QUI NOUS PERMIS DE MONTRER LA CONTINUITE UNIFORME DE LA DISTRIBUTION STATIONNAIRE EN FONCTION DE CERTAINS PARAMETRES COMME LE TAUX DE SERVICE DE STATIONS DONNEES. LA TROISIEME DIRECTION DYNAMIQUE MONTRE DES EXTENSIONS DE L'EFFET D'UN SIGNAL CONSERVANT UNE SOLUTION A FORME PRODUIT DANS UN G-RESEAU. SUR UN ESPACE D'ETAT POSITIF, NOUS GENERALISONS TOUTES LES DYNAMIQUES POSSIBLES ASSOCIEES A L'EFFET D'UN SIGNAL DANS LE CHAPITRE 8 INTITULE: RESEAUX AVEC PARCOURS GENERAUX DE SIGNAL. LES TRANSITIONS D'ETAT DANS CES G-RESEAUX SONT ASSIMILEES A DES SYNCHRONISATIONS DE FIN DE SERVICE DE PLUSIEURS CLIENTS. CE RESULTAT PRINCIPAL NOUS CONDUIT DONC VERS LES RESEAUX EN TEMPS DISCRET. LA DERNIERE APPROCHE DECRIT LES DEPENDANCES FONCTIONNELLES EXISTANTES ENTRE LES PROBABILITES DE SERVICE, LES PROBABILITES DE ROUTAGE ET LA DISTRIBUTION DES ETATS STATIONNAIRES DES RESEAUX A FORME PRODUIT EN TEMPS DISCRET. A PARTIR DE SYSTEMES QUASI-REVERSIBLES, LE CHAPITRE 10 PRESENTE DES METHODES DE CONSTRUCTION DE RESEAUX LATE ARRIVAL ET EARLY ARRIVAL. ON TERMINE CETTE ETUDE EN PRESENTANT DES METHODES DE PREUVE DE L'EXISTENCE D'UNE SOLUTION AUX SYSTEMES DE POINT FIXE NON LINEAIRE GENERES PAR LA RESOLUTION DES EQUATIONS DE BALANCE DES MODELES AVEC SIGNAUX.