Connectivité contextuelle dans une architecture multi-accès

Managing the network connectivity in multi-access architectures becomes a critical issue as these architectures should be able to interwork between heterogeneous technologies and to face the new ecosystem challenges. The 3GPP standards body proposed the multi-access 3GPP system that aims at providing ubiquitous network connectivity. This proposal has many benefits but it brings also a lot of challenges for network operators. In fact, within this system, network mechanisms such as mobility management and security mechanisms are designed to be activated in a systematic manner leading to rising network operating costs. For instance, the location update mechanism is always performed even for static devices. However, network operators face the challenge to host several categories of subscribers such as static subscribers, subscribers with high mobility, subscribers requiring high security level, subscribers satisfied with just low security level, subscribers requiring high/low bandwidth, etc. This thesis includes three main contributions. In the first contribution, we analyze the current approaches in multi-access 3GPP system. The aim of such a study is to analyze whether the current network connectivity management approaches could face the challenges imposed by the new ecosystem. To do that, we decompose the network connectivity into several network services. Particularly, our work addresses the mobility and security services. Through network usage scenarios, we showed that security and mobility mechanisms in the access network can be bypassed in certain cases. In addition, we specified a number of requirements for the connectivity management I future network architectures. In the second contribution, we concentrate on proposing a Context-Aware Connectivity Management (CACM) module for multi-access architectures. This module is able to manage and interwork between heterogeneous accesses technologies in an efficient manner. It selects and activates network mechanisms in accordance with the contextual information. In the third contribution, we propose two concrete applications of the proposed model: (i) adaptive data traffic protection service and (ii) adaptive session continuity service. For the first, we setup a test bed that reproduces the untrusted non-3GPP access in which we implemented a mechanism that activates/deactivates the encryption and integrity protection mechanisms within the IPsec tunnel according to the flow requirements. For the second application, we proposed an OpenFlow-based control plane for the LTE/EPC architecture to ensure adaptive session continuity service.La gestion de la connectivité réseau dans les architectures multi-accès devient une question primordiale parce que ces architectures devraient être en mesure de faire inter-fonctionner des technologies hétérogènes et de faire face aux défis imposés par le nouvel écosystème. L'organisme de normalisation 3GPP a proposé un système 3GPP multi-accès qui vise à fournir une connectivité réseau omniprésente. Cette proposition a indubitablement des avantages, mais apporte également plusieurs défis aux opérateurs de réseau. En effet, dans ce système, les mécanismes de réseau, telles que les mécanismes de gestion de la mobilité et de sécurité sont conçus pour être activés d'une manière systématique augmentant ainsi le coût d'exploitation du réseau. Par exemple, le mécanisme de la mise à jour de la localisation est activé en permanence, même lorsque les terminaux ne sont pas mobiles. Cependant, les opérateurs de réseaux doivent relever le défi d'accueillir plusieurs catégories d'abonnés tels que des abonnés non-mobiles ou à forte mobilité, des abonnés qui demande un niveau de sécurité élevé ou faible, des abonnés demandant une large/faible bande passante, etc. Cette thèse contient principalement trois contributions. Dans la première contribution, nous analysons des approches actuelles dans le système 3GPP multi-accès. Le but d'une telle étude est d'analyser si les approches actuelles de gestion de la connectivité réseau pourraient faire face aux défis imposés par le nouvel écosystème. Pour faire ceci, nous décomposons de la connectivité réseau en services. En particulier, notre travail porte sur les services de mobilité et de sécurité. Grâce à des scénarios d'usage du réseau, nous montrons que les mécanismes de mobilité et de sécurité dans le réseau d'accès peuvent être contournés dans certains cas. En outre, nous spécifions un certain nombre d'exigences pour la gestion de la connectivité dans les architectures de future. Dans la deuxième contribution, nous proposons un module de gestion de la connectivité (CACM) pour les architectures multi-accès. Ce module est sensible au contexte des abonnés. Il est capable de gérer et de faire inter-fonctionner les accès hétérogènes d'une manière efficace. Il sélectionne et active les mécanismes du réseau en conformité avec les informations contextuelles. Dans la troisième contribution, nous proposons deux exemples d'applications du modèle proposé : (i) l'adaptation du service de protection du trafic des donnés et (ii) l'adaptation du service de continuité de session. Pour la première, nous mettons en place un banc d'essai qui reproduit l'accès non-3GPP non sécurisé dans lequel nous avons implémenté un mécanisme qui active/désactive les mécanismes de chiffrement et de protection de l'intégrité dans le tunnel IPsec selon les exigences des flux applicatifs. Pour la deuxième application, nous avons proposé un plan de contrôle basé sur le protocole OpenFlow pour l'architecture LTE/EPC afin d¿assurer un service de continuité de session adaptatif