Direction des Relations Internationales (DRI)
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EQUIPE ASSOCIEE |
DAWN (Distributed Algorithms
for Wireless Networks) |
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sélection |
2008 |
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Equipe-Projet INRIA : MAESTRO |
Organisme étranger partenaire : IISc Bangalore |
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Centre de recherche INRIA
: Sophia-Antipolis |
Pays : INDE |
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Coordinateur français |
Coordinateur étranger |
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Nom, prénom |
ALTMAN Eitan |
KUMAR Anurag |
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Grade/statut |
DR2 |
Professor |
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Organisme d'appartenance |
INRIA Sophia Antipolis |
IISc |
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Adresse postale |
2004 Route des Lucioles 06902 Sophia Antipolis Cedex |
Dept. of Electrical Communication ,
Indian Institute of Science, |
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URL |
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Téléphone |
04 92 38 77 86 |
+91 80 2360 0855 |
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Télécopie |
04 92 38 77 65 |
+91 80 2341 5032 |
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Courriel |
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Autre participant étranger |
Autre participant étranger |
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Nom, prénom |
BORKAR Vivek |
SARKAR Saswati |
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Grade/statut |
Professor |
Professor |
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Organisme d'appartenance |
Tata Institute of Fundamental Research |
Dept of Electrical and Systems Univ of |
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Adresse postale |
Homin Mumbai 400 005, |
19104, |
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URL |
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Téléphone |
+91 22 21 52971 ext 2293 |
+1 215 573 8071 |
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Télécopie |
+91 22 21 52110 exr 2181 |
+1 215 573 2068 |
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Courriel |
NOTA : Si la proposition
d'Equipe Associée comporte plusieurs partenaires, français et/ou étrangers,
vous pouvez :
- soit ajouter une colonne,
- soit dupliquer le tableau ci-dessus autant de fois que nécessaire, en
remplaçant "Coordinateur français ou étranger" par "Autre
participant français ou étranger".
La proposition en bref
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Titre de la thématique de collaboration (en français et en anglais) : Stratégies émergeantes pour les réseaux de communication sans fil (Emerging Strategies for Wireless Communication Networks) |
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Descriptif
(environ 10 lignes) : Tandis qu’un grand nombre
des défis de base des réseaux sans fil ont été adressés avec succès, la
demande croissante de trafic sur un spectre de fréquence radio limité a entrainé
une reconsidération de la manière utilisée pour partager cette
ressource. Par conséquent, un domaine
émergeant de recherche est celui du partage dynamique de la bande passante,
domaine sur lequel nous travaillerons. L’autre thème que nous aborderons
est celui des réseaux multi-saut sans fil (connus sous le nom de réseaux ad
hoc). En particulier, nous nous intéresserons aux sujets émergeants tels que
les communications coopératives, le codage réseau, ordonnancement dynamique
distribué de paquets, ainsi que des modèles précis de réseaux maillés
d’accès aléatoires maillés. Nous explorerons des techniques issues de
la théorie des jeux coopératifs et non-coopératifs et des jeux dynamiques évolutionnaires afin de
modéliser le partage des ressources dans les réseaux sans fil. Finalement,
nous proposons d’utiliser des modèles de continuum des routes pour
étudier les limites des réseaux denses ad hoc. |
(environ 2 pages)
1. Présentation du coordinateur étranger
Rédigez, en quelques lignes, un bref CV du coordinateur de l'équipe
étrangère.
Anurag Kumar obtained his
B.Tech. degree in Electrical Engineering from the Indian Institute of
Technology at
He was co-chair of the
International Teletraffic Congress (ITC) sponsored seminar on Teletraffic
Analysis Methods, Bangalore, 1993; program chair of the Conference on Signal
Processing, Communications, and Networking (SPCOM), Bangalore, 1997; program chair
of the IEEE Bangalore Section sponsored International Conference on
Communications, Control and Signal Processing (CCSP2000), Bangalore, 2000;
General co-Chair for the IEEE Workshop on Information Theory, Bangalore,
October 2002.
He is an Area Editor for IEEE
Transactions on Networking, and for IEEE Communications Surveys and Tutorials.
He has been elected a Fellow
of the IEEE, and a Fellow of the Indian National Science Academy (INSA), and
has been a Fellow of the Indian National Academy of Engineering (INAE) since
1998
2. Historique de la collaboration
·
2.1. entre les
équipes : description scientifique de la collaboration passée et
des résultats déjà obtenus. Cette description contiendra notamment une liste
des publications communes (i.e. celles cosignées par au moins un chercheur de
chacun des partenaires).
Visites Longue Durée : Durant les cinq dernières années, nous avons eu une visite de deux mois du coordinateur indien (Prof A. Kumar), une de quatre mois de Prof V. Sharma (de IISc) et une visite de cinq mois de S. Sarkar (Univ of Pennsylvania, actuellement en sabbatique à IISc).
Autres Visites : Le coordinateur français a effectué deux visites de deux semaines à IISc durant les deux dernières années. MAESTRO a accueilli Prof. V. Borkar (Tata Institute) et Prof A. Chockalingam (IISc) pour plusieurs visites de 2 semaines environs chacune. Nous avons eu deux visites de deux semaines de Prof. A. Kumar et une de son thésard (pour un mois)
Collaboration CEFIPRA Nous avons été le premier projet dans le thème des sciences de l information à être sélectionné dans le cadre de CEFIPRA. Le projet nous a financé deux ans de postdoc de Dr Arzad Kherani qui avait fait sa thèse doctorale avec Prof A. Kumar.
Encadrement d’étudiants indiens: Deux étudiants indiens ont fait leur thèse doctorale sous la direction de chercheurs de MAESTRO. Deux autres étudiants indiens sont inscrit en thèse chez Maestro. Trois parmi ces quatre thésards ont fait leurs études de MASTER à IISc (Dr Pariijat Dube sous la direction de Prof A. Kumar, Dr. Balakrishna Prabhu et Mr. Amar Azar sous la direction de Prof A. Chockalingam). .
Publications : Nous avons plus de dix publications communes dans des actes de conférences internationales avec comité de lecture, et trois publications dans des revues internationales (dont deux dans IEEE/ACM Trans. on Networking, et une dans IEEE JSAC).
LIST OF JOINT PUBLICATIONS
Reviewed International Journals
Srinivas Shakkotai, Eitan Altman,
Anurag Kumar, “The case for noncooperative multihousing of users to
access points in IEEE 802.11 WLANs”, IEEE Journal on Selected Areas in
Communications, Special Issue on Noncooperative Behaviour in Networking,
Vol 25 No 6, 1207-1215, Aug 2007
Anurag Kumar, Eitan
Altman, Daniele Miorandi and Munish Goyal,
``New Insights from a Fixed Point Analysis of Single Cell IEEE 802.11 WLANs,'' IEEE/ACM Transactions on
Networking In press, 2007
Venkatesh Ramaiyan, Anurag Kumar,
and Eitan Altman, ``Fixed Point Analysis
of Single Cell IEEE 802.11e WLANs: Uniqueness and Multistability,'' IEEE
Transactions on Networking, In press, 2007.
International Conferences:
A. Kumar, E. Altman, D. Miorandi, M.
Goyal, "New Insights from a Fixed Point Analysis of Single Cell IEEE 802.11 WLANs", IEEE Infocom,
R. Venkatesh, A. Kumar and E. Altman,
"Fixed point analysis of single cell IEEE 802.11e WLANs: uniqueness,
multistability and throughput differentiation", ACM Sigmetrics, June 6-10,
2005,
E. Altman, A. Kumar, D. Kumar, R.
Venkatesh, "Cooperative and Non-Cooperative Control in IEEE 802.11
WLANs", Proceedings of the 19th International Teletraffic Congress,
A. Chockalingam, E. Altman, J. V. K.
Murthy, and R. Kumar, Cross-layer Design
for Optimizing TCP Performance, Proc. IEEE ICC'2005, Seoul, May 2005
D. Kumar, V. Ramaiyan, A. Kumar and E.
Altman, "Capacity Optimizing Hop Distance in a Mobile Ad Hoc Network with
Power Control", Proceedings of the {\it 4th International Symposium on
Modeling and Optimization in Mobile, Ad Hoc, and Wireless Networks} (WiOpt'06),
Boston, Massachusetts, April 3 - 7, 2006.
V. Ramaiyan, A. Kumar and
Dense, Ad hoc Wireless Network",
Proceedings of WiOpt,
V. Sharma, Dharmendra, K. Prasad., E. Altman,
"Opportunistic Scheduling of Wireless Links", 20th International
Teletraffic Congress (ITC 20), Ottawa, Canada, 17-21 june, 2007.
Eitan Altman, Saswati Sarkar and Eilon
Solan, "Constrained
Single-Controller Stochastic Games",
International Workshop on Tools for solving Structured Markov Chains
(SMCtools) Nantes, France, October 26,
2007.
Chapters in books:
E. Altman, V. S. Borkar, A. A. Kherani, P.
Michiardi and R. Molva, "Some game-theoretic problems in wireless ad-hoc
networks", C. Kostis and O. Spaniol (Eds.), Mobile and Wireless Systems,
LNCS 3427, pp. 83-104, 2005.
·
2.2. entre l'INRIA
et l'organisme partenaire : indiquez ici, le cas échéant, les
liens de toute nature dont vous avez connaissance (coopération avec un autre projet
INRIA, accord de coopération, laboratoire mixte, ...).
Il est recommandé d'insérer autant de liens possibles vers les sites de ces
collaborations ou organismes.
Il vous est expressément demandé de placer ici un pointeur vers la page du
pays concerné sur le site de la DRI
de l'INRIA ("zones géographiques").
Lien avec l’Inde : http://www-direction.inria.fr/international/Page_Pays.php?pays=Inde
Lien avec l’USA : http://www-direction.inria.fr/international/Page_Pays.php?pays=USA
3. Impact : indiquez en quoi, à votre avis, cette association aurait un impact important :
·
3.1. sur la
collaboration déjà existante avec votre partenaire
Le groupe
de IISc contient le Dr.
Rajesh Sundaresan avec
qui nous n’avons pas eu de
collaborations passées. Il est un
brillant jeune chercheur qui se spécialise dans la théorie de communication, de
détection et surtout dans la théorie d’information. La théorie de
l’information est très importantes dans les communications sans fil car
elle permet de connaitre les limites des débits qu’on peut espérer en
fonction du canal utilisé. Nous souhaitons acquérir des connaissances dans ce
domaine en collaborant avec Dr
Sundnaresan ainsi qu’avec le prof Vinod Sharma en profitant des bénéfices de la complémentarité dans nos
expertises. Nous
avons accueilli le
prof Sharma une
seule fois et nous souhaitons pouvoir collaborer régulièrement. Il
enrichit la coopération en y ajoutant sa spécialisation dans la théorie de
l’information. De même, la structure d’équipe associée nous
permettra d’approfondir la coopération avec la prof Saswati
Sarkar avec
qui nous avons noué les premiers liens scientifiques cette année seulement. Sa
présence nous enrichira par ses connaissances en ordonnancement, en complexité
et en algorithmes distribués. Nous avons
entamé une étude sur les jeux coopératifs dans les réseaux et elle y a
contribue son expérience riche dans le partage équitable de ressources.
La
participation de prof. Vivek
Borkar nous
permettra de profiter de sa spécialisation en techniques d’apprentissage
et de contrôle adaptatif. Ces outils sont des atouts pour l’étude et la
conception de protocoles distribués dans les réseaux sans fil. Prof A.
Chockalingam
de l’équipe de IISc a des connaissances que nous n’avons pas sur la
couche physique des réseaux sans fil, sur la coopération entre mobiles et plus
généralement sur la théorie de communication (modulation, réception et
détection etc.). Ces expertisent sont important pour le travail sur des
approches inter-couches (« crosslayer design ») que nous souhaitons développer. Enfin, nous souhaitons
profondément consolider la coopération avec le prof Anurag
Kumar qui a des
connaissances très riches des technologies émergeantes et avec qui nous
espérons mener étudier ces technologies. C’est avec les professeurs Borkar,
Chockalingam et Kumar que nous avons collaboré
dans le cadre du projet CEFIPRA et la structure d’équipe associée
nous serait une opportunité précieuse de la poursuivre et de
l’approfondir et de l’élargir.
Un
autre impacte important serait de pouvoir continuer d’attirer des
excellents étudiants en thèse et des postdoc. Les voyages prévus en Inde dans
le cadre de l’équipe associée nous permettrons de nouer des contactes
directes avec des candidats potentiels.
·
3.2. sur la
collaboration avec d'autres projets INRIA
Il y a un intérêt mutuel de collaboration entre les collègues indiens et des membres des projets TREC et PLANETE.
· 3.3. sur la collaboration avec d'autres équipes de l'organisme étranger partenaire.
4. Divers : toute autre information que vous jugerez utile d'ajouter.
Description scientifique de ce programme de travail (détaillé pour l'année 2008 et en grandes lignes pour le plus long terme)
Les thèmes sur lesquels nous travaillerons en commun sont tous liés aux nouvelles technologies dans les réseaux d’accès sans fil ainsi que dans les réseaux adhoc sans fil. Notre approche va s’appuyer sur la richesse en spécialisations des membres participants dans des domaines théoriques que nous utiliserons pour étudier les réseaux sans fil: Le contrôle stochastique, la théorie des jeux, la théorie d’information, le contrôle adaptatif, des techniques de traitement du signal et la théorie de l’optimisation..
Comme il y a parmi les participants indiens des personnes qui n’ont pas collaboré avant avec nous, une partie du travail de la première année sera consacrée à la définition de problèmes de recherche communs.
Nous allons
travailler durant la première année sur les problèmes de recherche suivants
dans les réseaux sans fil:
1. Le problème de l’association : il s’agit de proposer et analyser des protocoles pour qu’un mobile puisse décider à quel point d’accès se connecter quand il y a plusieurs points d’accès de la même technologie ou même quand il y en a plusieurs de technologies différentes. Les décisions peuvent être revues par les mobiles si les conditions de radio changent. Nous permettrons aussi les points d’accès d’avoir le pouvoir de prendre des décisions, et en particulier de refuser une nouvelle connexion (en fonction de la charge et des conditions radio). Le problème sera modélisé avec des outils de la théorie des jeux et du contrôle optimal. Nous étudierons non seulement le comportement d’équilibre dans les modèles des jeux mais aussi le comportement dynamique décrivant le comportement quand on n’est pas en équilibre. Dans la mesure ou les mobiles prennent les décisions d’association, nous identifierons des mécanismes d’administration et gestion du réseau qui favoriseront une convergence à des point d’équilibres qui sont efficaces. Les outils théoriques que nous utiliserons sont les jeux évolutionnaires, les « stochastic approximations » et les jeux stochastiques.
2.Choix de spectre de fréquences Nous allons étudier des problèmes d’optimisation dans les choix de porteuses dans des réseaux d’accès basés sur l’OFDMA. L’allocation des fréquences sera étudiée dans le cadre de la théorie des jeux dans le contexte ou ce sont les mobiles qui prennent ces décisions. En particulier, nous étudierons ce type de problèmes dans le contexte des « cognitive radios » ou les mobiles ont une capacité de trouver les meilleurs zone de fréquences (dans le sens ou l’interférence y est minimale). Nous utiliserons comme outils théoriques les jeux de potentiel et les jeux de congestion.
3. Contrôle de ressources en présence de nœuds malicieux L’équipe INRIA a travaille depuis quelques années déjà sur des problèmes de gestion et administration du réseau en présence d’agents malicieux. Dans le passé notre recherche a porte sur le contrôle de puissance en présence de problèmes de brouillage radio des données par des agents malicieux. Cette année nous avons commence une étude avec Prof Sarkar sur l’identification et l’évaluation des problèmes de brouillage des canaux d’information. Nous souhaitons approfondir ce travail et y ajouter un volet d’expériences numériques qui serait effectuées par des stagiaires ou un thésard que nous encadrerons conjointement. L’outil théorique que nous utiliserons est celui des jeux Bayesiens à somme nul.
Une caractéristique d’un grand nombre des travaux communs que nous planifions est celui de l’utilisation des outils avancés de la théorie des jeux non-coopératifs
Travail
théorique sur la théorie des jeux
Nous avons
identifié des sujets de recherche théorique dans la théorie des jeux que nous
aborderons déjà dans la première année et dont nous aurons besoin des résultats
pour notre travail sur les réseaux sans fil. Des exemples de tels
sujets sont
Les jeux stochastiques à
somme nul à information parfaite avec
contraintes, dont nous aurons besoin pour généraliser le sujet décrit au
troisième point de la page précédente au cas ou les condition radio ont une
corrélation temporelle
Les jeux stochastiques évolutionnaires: il s’agit d’un nouveau type de modèles ou les individus restent dans le système pendant un certain temps dont la durée dépend de leurs actions; ces actions déterminent non seulement l’utilité mais aussi la probabilité des transitions entre les états d’un individu. Un exemple est le contrôle de puissance ou les puissances disponibles aux mobiles dépendent du niveau de remplissage de leur batterie.
En parallèle nous allons apprendre la théorie des jeux coopératifs que nous estimons être le contexte adéquate pour un grand nombre de problèmes dans les réseaux ad-hoc et dans les réseaux paire à paire. Nous allons commencer à appliquer ces outils à partir de la deuxième année.
Plan
pour la suite de la coopération: Réseaux ad hoc
Pour la suite de notre travail, nous allons proposer des modèles multi-saut basées sur le CSMA. Récemment Garetto et al (IEEE/ACM Trans. Networking, 2006) ont utilisé un modèle CSMA qui avait été développé quelques années au par avant, parvenant à modéliser avec précision des phénomènes de manque de coordination et de « famine » (starvation) dans des réseaux multi-saut CSMA/CA. Nous proposons d’utiliser notre riche expérience commune (de notre collaboration passée) afin de développer des règles d’ingénierie pour l’utilisation de tels protocoles dans les réseaux d’entreprises. Nous allons étendre notre approche d’étudier l’équité dans le réseau local sans fil IEEE 802.11 au réseau multi-saut
Le routage dans les réseaux ad hoc denses: Dans les réseaux ad-hoc, les mobiles servent non seulement de sources et destination de trafic mais aussi de relai pour acheminer du trafic provenant d’autres sources vers d’autres destinations, Les protocoles de routages cherchent souvent des chemins les plus courts ou à moindre cout entre les sources et leur destination. La recherche s’effectue sur un graphe de connexion ou les nœuds représentent les mobiles et les arrêts représentent les liens radio entre les mobiles. Nous étudierons les problèmes de routage quand le réseau devient de plus en plus dense, tellement dense qu’on peut l’approximer par un continuum de chemins possibles sur le plan; On va donc chercher à caractériser une version continue de l’équilibre de Wardrop (un concept qui vient de la théorie du trafique routier).
En proposant des protocoles (de routage ou de contrôle de flux) dans les réseaux sans fil, nous allons faire appel à des approches « inter-couches » (cross-layer) qui visent à prendre en compte les caractéristiques particuliers du canal radio et d’intégrer des solutions aux problèmes du canal radio dans ces protocoles (contrairement aux approches qui visent à traiter séparément les problèmes du canal radio).
1. Co-financement
- Cette coopération bénéficie-t-elle déjà d'un
soutien financier de la part de l'INRIA, de l'organisme étranger partenaire ou
d'un organisme tiers (projet européen, NSF, ...) ?
Nous avons eu une collaboration financée par CEFIPRA (voir http://www.cefipra.org/cefipra/index.htm) qui s’est
terminée en 2006. Suite à une excellente évaluation de la collaboration, un
financement supplémentaire de deux missions nous a été accordé
- Dans le cas où votre proposition serait retenue, vous parait-il probable
d'obtenir de l'organisme étranger partenaire un soutien financier symétrique ?
Non
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ESTIMATION PROSPECTIVE DES CO-FINANCEMENTS |
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Organisme |
Montant |
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CEFIPRA (financera deux missions) |
4000 Euros |
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Total |
4000 Euros |
2. Echanges
Description des échanges prévus dans les deux
sens : accueil de chercheurs de votre partenaire et missions INRIA vers votre
partenaire.
Motivez l'utilité et l'intérêt spécifique des échanges et la
complémentarité des équipes.
Précisez s'il s'agit de chercheurs confirmés ou de juniors (stagiaires,
doctorants, post-doctorants). Spécifiez si ces échanges ont lieu dans le cadre
d'un travail scientifique, d'organisation d'événements conjoints, de
séminaires, tutoriels ou écoles, de formation par la recherche : indiquez les
étudiants impliqués dans la collaboration, donnez une estimation de leur nombre
de chaque côté et précisez si des thèses -éventuellement en co-tutelle- sont
prévues (pour chaque échange, précisez la durée et le calendrier prévisionnel).
Missions de l’équipe française : Nous prévoyons un voyage de 2 semaines de K. Avratchenkov du projet Maestro pour visiter le prof Vivek Borkar (Tata Institute, Mumbai), et une mission de E. Altman de deux semaines au IISc.. Amar Azad, thésard au projet Maestro, ira à IISc pour un mois.
Nous envisageons deux missions de chercheurs confirmés de l’Inde à l’INRIA et une mission de Porf Sarkar de l’USA. Chaque mission sera pour une période de deux semaines.
Un thésard indien et un thésard de l’USA viendront pour une période de un mois chacun.
L’apport de chaque participant et la complémentarité ont été décrit dans la rubrique “L’impact sur la collaboration existante”
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ESTIMATION DES DÉPENSES |
Montant |
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Nombre |
Accueil |
Missions |
Total |
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Chercheurs confirmés |
5 |
6000 Euros |
4000 Euros |
10000 Euros |
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Post-doctorants |
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Doctorants |
3 |
3000 Euros |
2400 Euros |
5400 Euros |
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Stagiaires |
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Complement these |
1 |
8600 Euros |
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8600 Euros |
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Ordinateur portable |
1 |
2000 Euros |
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2000 Euros |
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Total |
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26000 Euros |
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- total des co-financements |
4000 Euros |
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Financement "Équipe Associée" demandé |
22000 Euros |
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Remarques ou observations :
Le projet Maestro finance de ses propres fonds la thèse doctorale de Mr Azad Amar qui vient de l’IISc (il avait effectué sa thèse de Master sous la direction de prof Chockalingam). Le cout de sa thèse est de 33 K Euros et nous demandons une participation d’environ le quart de cette somme.
L’ordinateur portable est demandé pour l’IISc pour un thésard qui travaillera sur ce projet.
©
INRIA - mise à jour le 28/08/2007