Réseaux de périphérie (Edge Networks)

Réseaux de périphérie (Edge Networks)

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Durée totale du cours: 22.5 H

Option concernée : Ingénierie systèmes et réseaux

Semestre : 5

Nombre de crédits : 2

Modules spécialisés	Modules de base	Sciences et techniques de l'ingénierie	Préparation à la carrière professionnelle
		X

Nombre d’heures		Activités hors classe
22.5		18
cours	TD		TP
12			10.5

Sommaire:

Les Réseaux de périphérie, également connus sous le nom d'Edge Networks, font référence à une architecture de réseau informatique dans laquelle les services de traitement des données et de stockage sont déplacés vers les bords du réseau, c'est-à-dire plus près des utilisateurs finaux et des appareils. Contrairement aux architectures traditionnelles où la majorité du traitement et du stockage se fait au sein d'un centre de données centralisé, les Réseaux de périphérie distribuent ces fonctions vers des points plus proches des utilisateurs.

Code

GTI5R10

Réseaux de périphérie (Edge Networks)

Volume Horaire : 1 h de  Cours intégrés + 00h:30 Travaux pratiques (par semaine)

Objectifs :

L'objectif global d'un cours sur les Réseaux de périphérie est de préparer les étudiants à relever les défis liés à la conception et à la gestion de réseaux distribués et de proximité, en répondant aux exigences des applications en temps réel et en améliorant l'expérience des utilisateurs finaux.

Sujets couverts :

Semaine 1-2 : Introduction aux Réseaux de Périphérie

• Introduction aux concepts de base des réseaux de périphérie.
• Évolution des réseaux télécoms : du centralisé au décentralisé.
• Compréhension des défis et des opportunités des réseaux de périphérie.
• Notions de calcul en périphérie (edge computing) et de stockage distribué.
• Examen des applications et des cas d'utilisation des réseaux de périphérie.

Semaine 3-4 : Architecture des Réseaux de Périphérie

• Analyse des architectures typiques des réseaux de périphérie.
• Hiérarchie des nœuds et des points d'accès dans un réseau de périphérie.
• Comparaison entre les architectures centralisées, distribuées et hybrides.
• Rôles des serveurs de périphérie, des passerelles et des dispositifs IoT.

Semaine 5-6 : Connectivité dans les Réseaux de Périphérie

• Exploration des protocoles de communication couramment utilisés en périphérie.
• Technologies sans fil pour les réseaux de périphérie (5G, WiFi 6, LoRa, etc.).
• Gestion de la mobilité dans les environnements de périphérie.
• Sécurité et confidentialité dans les connexions de périphérie.

Semaine 7-8 : Calcul en Périphérie (Edge Computing)

• Introduction au calcul en périphérie et à la répartition des charges.
• Analyse des plateformes et des infrastructures de calcul en périphérie.
• Déploiement de microservices et de conteneurs dans les environnements de périphérie.
• Études de cas sur la réduction de la latence et l'amélioration des performances grâce au calcul en périphérie.

Semaine 9-10 : Stockage Distribué en Périphérie

• Compréhension des concepts de stockage distribué et de gestion des données en périphérie.
• Technologies de stockage adaptées à l'environnement de périphérie.
• Réplication, cohérence et disponibilité des données dans les réseaux de périphérie.
• Scénarios de récupération après sinistre et de redondance des données en périphérie.

Semaine 11-12 : Virtualisation des Fonctions Réseau (NFV) en Périphérie

• Vue d'ensemble de la virtualisation des fonctions réseau et de son application en périphérie.
• Avantages de la NFV pour la flexibilité et la gestion des ressources dans les réseaux de périphérie.
• Mise en œuvre de fonctions réseau virtualisées dans un environnement de périphérie.
• Analyse des défis de performance et de sécurité liés à la virtualisation en périphérie.

Semaine 13-14 : Sécurité et Confidentialité dans les Réseaux de Périphérie

• Menaces de sécurité spécifiques aux réseaux de périphérie et aux dispositifs IoT.
• Mécanismes de sécurité pour la protection des données en transit et au repos.
• Authentification, autorisation et contrôle d'accès dans les réseaux de périphérie.
• Études de cas sur des incidents de sécurité en périphérie et les meilleures pratiques de réponse.

Semaine 15-16 : Études de Cas et Projets Pratiques

• Réalisation de projets pratiques impliquant la conception et la mise en œuvre de réseaux de périphérie.
• Analyse de scénarios de déploiement spécifiques à l'industrie (smart cities, industrie 4.0, santé, etc.).
• Présentation des projets devant les pairs et évaluation des résultats obtenus.
• Synthèse du cours, discussions sur les tendances émergentes et les opportunités de recherche.
• Réflexion sur les opportunités et les défis à venir.

Méthodes d’enseignement et d’apprentissage

Enseignement frontal (magistral) avec des exemples à résoudre en commun. Exercices théoriques et études de cas (présentation et discussion). Apprentissage mixte et classe inversée MOOC & Google Classroom

Connaissances et compétences pré-requises

Connaissances de base en réseaux

Références bibliographiques

Un support de cours de l’enseignant sera disponible.

1. "Edge Computing: A Paradigm Shift in Networking" par R. Buyya, R. Ranjan, et R. N. Calheiros
   • Un ouvrage qui couvre les concepts fondamentaux de l'informatique en périphérie (Edge Computing) et son impact sur les réseaux.
2. "Fog and Edge Computing: Principles and Paradigms" par Rajkumar Buyya, Satish Narayana Srirama, et Amir Vahid Dastjerdi
   • Un livre qui explore les principes et les paradigmes de l'informatique en brouillard (Fog Computing) et en périphérie.
3. "Edge Networking: Beyond the Data Center" par Charles Kalmanek et John R. Zao
   • Une ressource qui plonge dans les détails de l'architecture et de la gestion des réseaux de périphérie.
4. "Design Principles for Edge Services" par James Kempf
   • Un article qui présente les principes de conception pour les services en périphérie et leur intégration dans les réseaux.
5. "Mobile Edge Computing: Opportunities, Solutions, and Challenges" par Tao Zhang, Chih-Lin I, et Vincenzo Sciancalepore
   • Un article de revue qui aborde les opportunités, les solutions et les défis de l'informatique en périphérie mobile.
6. "Edge Computing: A Survey" par Mohsen Taheri, Muhammad Shiraz, et Albert Y. Zomaya
   • Un article de revue qui propose une vue d'ensemble de l'informatique en périphérie et de ses différentes facettes.
7. "Distributed Edge Computing: New Paradigms for Internet of Things" par Danda B. Rawat, Joel J. P. C. Rodrigues, et Ivan Stojmenovic
   • Un article qui explore comment l'informatique en périphérie transforme l'Internet des Objets (IoT).

Modalité d’évaluation

40% Contrôle continu (TP noté, Test, Assiduité, Devoir surveillé, travaux non présentiel, …) 60% Examen semestriel

Résultats d'apprentissage :

A l'issue de ce cours, l'apprenant aura les compétences suivantes : Compréhension approfondie des Réseaux de Périphérie : Les étudiants devraient développer une connaissance approfondie des concepts, des principes et des architectures des Réseaux de Périphérie, ainsi que des avantages et des défis associés à cette approche de réseau distribué. Conception d'architectures de Réseaux de Périphérie : Les étudiants devraient être en mesure de concevoir des architectures de Réseaux de Périphérie adaptées aux besoins spécifiques des applications en temps réel et des utilisateurs finaux, en prenant en compte la répartition des ressources et la gestion de la latence. Intégration des services et des applications : Les étudiants devraient être capables d'intégrer et de déployer efficacement des services et des applications au niveau des bords du réseau pour optimiser les performances et la qualité de service. Gestion de la sécurité et confidentialité des données : Les étudiants devraient acquérir des compétences pour gérer la sécurité des Réseaux de Périphérie, mettre en place des mécanismes de protection des données sensibles et des communications. Mise en œuvre de la redondance et de la résilience : Les étudiants devraient être capables de concevoir des Réseaux de Périphérie résilients en mettant en place des mécanismes de redondance et de failover pour assurer la continuité des services. Évaluation des performances et optimisation : Les étudiants devraient être en mesure d'évaluer les performances des Réseaux de Périphérie en fonction des exigences des applications en temps réel et d'appliquer des techniques d'optimisation pour améliorer la qualité de service. Intégration avec les réseaux traditionnels : Les étudiants devraient comprendre comment intégrer les Réseaux de Périphérie avec les réseaux LAN, WAN et les centres de données centralisés, tout en assurant une connectivité transparente. Analyse des cas d'utilisation réels : Les étudiants devraient être capables d'analyser des exemples concrets de déploiement réussi de Réseaux de Périphérie dans différentes industries et évaluer leur impact sur les performances et les coûts. Réflexion sur les tendances et l'évolution des Réseaux de Périphérie : Les étudiants devraient être informés des tendances futures des Réseaux de Périphérie, y compris l'intégration de l'Internet des Objets (IoT) et de la 5G, et être capables de réfléchir sur les opportunités et les défis à venir. Compétences pratiques : Les étudiants devraient avoir acquis des compétences pratiques en concevant et en mettant en œuvre un réseau de périphérie dans un scénario réel ou simulé, ce qui leur permettra de résoudre des problèmes réels liés aux Réseaux de Périphérie. Ces compétences préparent les étudiants à devenir des professionnels qualifiés et compétents dans le domaine des Réseaux de Périphérie, capables de concevoir, déployer et gérer des architectures de réseau distribué pour répondre aux exigences des applications en temps réel et améliorer l'expérience des utilisateurs finaux.