Το βασικό χαρακτηριστικό των ασύρματων δικτύων αυθαίρετης τοπολογίας (wireless ad hoc networks) είναι πως δεν απαιτούν την ύπαρξη σταθερής υποδομής (σε αντίθεση π.χ. με τα κυψελωτά δίκτυα). Ένα ιδιαίτερα σημαντικό παράδειγμα τέτοιων δικτύων αποτελούν τα λεγόμενα δίκτυα αισθητήρων (sensor networks), τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε τομείς όπως η παρακολούθηση και καταγραφή φυσικών φαινομένων, ή η προσωρινή δημιουργία δικτύου επικοινωνίας σε περιοχές που έχουν πληγεί από κάποια καταστροφή, κλπ., και επομένως αποτελούν μια ερευνητική περιοχή μεγάλου ενδιαφέροντος. Στα δίκτυα αυτά, όταν ένας κόμβος πρέπει να στείλει ένα πακέτο σε κόμβο που βρίσκεται εκτός της ακτίνας μετάδοσης του, τότε η μετάδοση γίνεται μέσω κόμβων που βρίσκονται πάνω σε μια διαδρομή μεταξύ αυτών των δύο κόμβων. Επειδή, όμως, οι κόμβοι αυτοί συνήθως έχουν περιορισμένη ενέργεια, ο τρόπος δρομολόγησης είναι καθοριστικός για τη λειτουργία του δικτύου. Τα πρωτόκολλα δρομολόγησης βασίζονται σε διάφορες μεθόδους όπως: κάθε κόμβος να επικοινωνεί μόνο με ορισμένους από τους γείτονες του, ή κάθε κόμβος να επιλέγει κόμβους στους οποίους θα μεταδώσει πακέτα με βάση τη γεωμετρική θέση τους. Μια άλλη μέθοδος δρομολόγησης είναι η κατασκευή ενός εικονικού δικτύου υποδομής, οι κόμβοι του οποίου είναι κόμβοι του ασύρματου δικτύου και οι ακμές του οποίου χρησιμοποιούνται για τη μεταφορά των πακέτων. Η κατασκευή του δικτύου υποδομής πρέπει να πραγματοποιηθεί με κατανεμημένο τρόπο και το μέγεθος και η δομή του πρέπει να είναι τέτοια ώστε η δρομολόγηση να απαιτεί όσο το δυνατόν λιγότερη κατανάλωση ενέργειας από τους κόμβους. Στα πλαίσια της διπλωματικής αυτής εργασίας: 1) Αναπτύχθηκαν δύο νέες μέθοδοι δρομολόγησης σε ασύρματα δίκτυα αυθαίρετης τοπολογίας μέσω κατασκευής εικονικών δικτύων υποδομής. Οι μέθοδοι αυτοί βασίζονται σε αντίστοιχους αλγόριθμους κατασκευής επικαλυπτόντων υπογραφημάτων και έχουν την ιδιότητα ότι τα εικονικά δίκτυα που παράγονται έχουν σχετικά μικρό αριθμό ακμών, ενώ παράλληλα η απόσταση μεταξύ δύο κόμβων στο εικονικό δίκτυο είναι το πολύ t φορές μεγαλύτερη από την ελάχιστη απόσταση τους στο αρχικό δίκτυο (όπου t είναι παράμετρος που εξαρτάται από τον αλγόριθμο). 2) Υλοποιήθηκαν οι δύο αυτές νέες μέθοδοι δρομολόγησης σε κατάλληλο περιβάλλον εξομοίωσης και έγινε εκτενής πειραματική αξιολόγηση τους. / The characteristic feature of wireless ad hoc networks is that there is no fixed infastructure (in constrast with cellular networks). One considerabe example of such networks is sensor networks, which can be used to monitor a natural phenomenon, or to construct a temporary communication network in areas where a disaster has occurred, etc, therefore wireless ad hoc networks is a research area of great interest. In wireless ad hoc networks when a node needs to send a message to a node which relies outside of its transmission range, then the transmission takes place through the nodes which rely on a path which connects these two nodes. The wireless nodes, however, have limited energy, therefore routing method is crusial for the operation of the network. Routing protocols are based on several methods, such as: each node is allowed to communicate with only a selected subset of its neighbors, or each node chooses to transmits a message to one of its neighbors based on its geometrical position. Another routing method is to construct a virtual backbone network. The virtual network has the same nodes as the ad hoc network, but only its links are used for the routing of messages. The construction of the virtual network must be executed in a distributed way and its size and structure must be suitable to allow the nodes to consume as less energy as possible in order to support the routing protocol. In this work 1) we have developed two new routing methods for wireless ad hoc networks by constructing virtual networks. These two methods are based on corresponding algorithms for maintaining spanners. The virtual networks constructed have relatively small number of links, while having the ability that for every pair of nodes their distance in the virtual network is at most t times their distance in the ad hoc network (parameter t depends on the algorithm). 2) we have implemented these two algorithms in a simulation environment, and we have conducted an extensive study on them.

Η ανάγκη για την έγκαιρη αντιμετώπιση καταστροφών στις μέρες μας αυξάνεται συνεχώς. Ο λόγος είναι ότι η συχνότητα των ηθελημένων καταστροφών (εμπρησμοί, τρομοκρατικές ενέργειες) έχει αυξηθεί. Ο σχεδιασμός και η παραγωγή συστημάτων ασφαλείας που θα εποπτεύουν ένα χώρο χωρίς να παραβιάζουν τα προσωπικά δεδομένα είναι ένα νέο πεδίο έρευνας. Ένα σημαντικό κομμάτι ενός τέτοιου συστήματος είναι η αναγνώριση φωτιάς μόνο με τη χρήση οπτικών αισθητήρων. Στη παρούσα διπλωματική εργασία μελετάμε διάφορες προηγούμενες τεχνικές αναγνώρισης φωτιάς και περιγράφουμε ένα επιθυμητό σύστημα. Στη συνέχεια παρουσιάζουμε τα κομμάτια του συστήματος που αναπτύξαμε και τα εργαλεία που χρησιμοποιήθηκαν, όπως το ασύρματο δίκτυο και τη βιβλιοθήκη ανοικτού λογισμικού OpenCv. Το σύστημά μας έχει στόχο να ειδοποιήσει ένα κέντρο ελέγχου για μία πιθανή εκδήλωση φωτιάς. Αυτό το πετυχαίνει επεξεργάζοντας τα δεδομένα που λαμβάνει από μία δικτυακή κάμερα και δημιουργώντας στιγμιότυπα που θα επιτρέψουν στους χειριστές του κέντρου να επαληθεύσουν την ύπαρξη της φωτιάς. Το σύστημα έχει τη δυνατότητα εκτός από την ασύρματη αποστολή των δεδομένων, να τα αποθηκεύσει τοπικά στη περίπτωση που δεν καταστεί δυνατή ή αποστολή, ώστε να ανακτηθούν αργότερα από το συνεργείο διάσωσης. / The need of prompt disaster relief actions is increasing rapidly today. The main reason is that the frequency of the intentional disasters (fires, terror acts) has increased. The design and production of unattended surveillance/alarm systems that respect the privacy and civil liberties of people is a new field of research. Fire detection using only video sensors is an integral component of such a system. In the present diploma thesis we study the various different approaches of video fire detection and we describe our systems' goals. Then we describe the main components of our system and the various tools that were used, such as the wireless network architecture and the open-source library OpenCv. The system suggested triggers an alarm and notifies a central station in the event of a fire break-out. This is carried through by processing data from an ip-camera and by creating a video with the frames that will allow the personnel at the station to verify the fire. The system also has the use of a "black box". If for any reason the communication is not possible, data is preserved until it is physically recuperated by the rescue team.

Les anomalies réseaux, et en particulier les attaques par déni de service distribuées, restent une menace considérable pour les acteurs de l'Internet. La détection de ces anomalies requiert des outils adaptés, capables non seulement d'opérer une détection correcte, mais aussi de répondre aux nombreuses contraintes liées à un fonctionnement dans un contexte industriel. Entre autres, la capacité d'un détecteur à opérer de manière autonome, ainsi qu'à fonctionner sur du trafic échantillonné sont des critères importants. Au contraire des approches supervisées ou par signatures, la détection non-supervisée des attaques ne requiert aucune forme de connaissance préalable sur les propriétés du trafic ou des anomalies. Cette approche repose sur une caractérisation autonome du trafic en production, et ne nécessite l'intervention de l'administrateur qu'à postériori, lorsqu’une déviation du trafic habituel est détectée. Le problème avec de telle approches reste que construire une telle caractérisation est algorithmiquement complexe, et peut donc nécessiter des ressources de calculs conséquentes. Cette exigence, notamment lorsque la détection doit fonctionner sur des équipements réseaux aux charges fonctionnelles déjà lourdes, est dissuasive quant à l'adoption de telles approches. Ce constat nous amène à proposer un nouvel algorithme de détection non-supervisé plus économe en ressources de calcul, visant en priorité les attaques par déni de service distribuées. Sa détection repose sur la création à intervalles réguliers d'instantanés du trafic, et produit des résultats simples à interpréter, aidant le diagnostic de l'administrateur. Nous évaluons les performances de notre algorithme sur deux jeux de données pour vérifier à la fois sa capacité à détecter correctement les anomalies sans lever de faux-positifs et sa capacité à fonctionner en temps réel avec des ressources de calcul limitées, ainsi que sur du trafic échantillonné. Les résultats obtenus sont comparés à ceux de deux autres détecteurs, FastNetMon et UNADA. / Network anomalies, and specifically distributed denial of services attacks, are still an important threat to the Internet stakeholders. Detecting such anomalies requires dedicated tools, not only able to perform an accurate detection but also to meet the several constraints due to an industrial operation. Such constraints include, amongst others, the ability to run autonomously or to operate on sampled traffic. Unlike supervised or signature-based approaches, unsupervised detection do not require any kind of knowledge database on the monitored traffic. Such approaches rely on an autonomous characterization of the traffic in production. They require the intervention of the network administrator a posteriori, when it detects a deviation from the usual shape of the traffic. The main problem with unsupervised detection relies on the fact that building such characterization is complex, which might require significant amounts of computing resources. This requirement might be deterrent, especially when the detection should run on network devices that already have a significant workload. As a consequence, we propose a new unsupervised detection algorithm that aims at reducing the computing power required to run the detection. Its detection focuses on distributed denial of service attacks. Its processing is based upon the creation, at a regular interval, of traffic snapshots, which helps the diagnosis of detected anomalies. We evaluate the performances of the detector over two datasets to check its ability to accurately detect anomalies and to operate, in real time, with limited computing power resources. We also evaluate its performances over sampled traffic. The results we obtained are compared with those obtained with FastNetMon and UNADA.

Les réseaux sont présents dans pratiquement tous les aspects de la vie. Le monde quinous entoure comporte énormément de réseaux. Par exemple, les réseaux de communicationconstitués de téléphones, les réseaux électriques, les réseaux d’ordinateurs, le réseaudes lignes aériennes, ... etc, sont autant de réseaux importants dans la vie de chaque jour.Le cadre mathématique des réseaux est bien approprié pour décrire plusieurs systèmescomposés d’un grand nombre d’entités qui interagissent entre elles. Chaque entité est représentéepar un noeud du réseau et chaque interaction par un lien entre deux noeuds. Ilest donc possible de modéliser ces réseaux par des graphes. Pour la plupart de ces réseaux,la difficulté provient principalement du grand nombre d’entités, ainsi que de la façon dontelles sont interconnectées. Une approche naturelle pour simplifier de tels systèmes consistedonc à réduire leur taille. Cette simplification n’est pas faite aléatoirement, mais de tellefaçon à ce que les noeuds de la même composante aient plus de liens entre eux qu’avec lesautres composantes. Ces groupes de noeuds ou composantes sont appelés communautésd’intérêt. Notre thèse se positionne dans le domaine de l’étude des graphes sociaux. Elle s’intéresseprincipalement à l’étude de la robustesse des structures sociales émergentes dansles réseaux d’interactions. L’aspect de la robustesse des réseaux constitue un challengetrès important pour comprendre leur fonctionnement, le comportement des entités lesconstituant et surtout pour comprendre les interactions qui peuvent se produire entreelles, permettant l’émergence de certains comportements qui n’étaient pas du tout prévisiblesau préalable. Actuellement, les études de la robustesse des réseaux qui existentdans la littérature traitent cet aspect du point de vue purement structurel, i.e. toutes lesperturbations sont appliquées soit sur les noeuds, soit sur les arêtes du graphe. Pour cequi est de notre étude, nous nous sommes intéressés à définir une nouvelle stratégie qui sebase sur des perturbations appliquées sur les paramètres qui permettent l’émergence desgraphes sociaux dans les réseaux d’interaction. Cette façon d’aborder l’aspect robustessedes graphes constitue une nouvelle manière d’évaluer et de quantifier les changements quipeuvent intervenir dans les structures de ces graphes. / Networks are present in virtually all aspects of life. The world surrounding usincludes to many networks. For example, communication networks constituted of phones,electrical networks, computers networks, aerial lines network, ? etc, are such importantnetworks in our daily life. The mathematical framework of networks is well appropriatedto describe different systems composed of many entities interacting with each other. Eachentity is represented by a network node and each interaction by a link between twonodes. Therefore, it is possible to model these networks by graphs. For most of thesenetworks, the difficulty comes mainly from the large number of entities and the way theyare interconnected. A natural approach to simplify such systems is therefore to reducetheir size. This simplification is not made randomly, but in such a way that the nodes ofthe same component would have more connections between themselves than with othercomponents. These groups of nodes or components are called communities of interest.Our thesis is positioned in the field of social graphs study. It is mainly interested instudying the robustness of social structures emerging in interaction networks. The aspectof networks robustness is a very important challenge to understand their functioning,the behavior of the constituting entities and especially to understand the interactionsthat may occur between them, allowing the emergence of certain behaviors that were notpredictable at all in advance. Currently, studies of networks robustness that exist in theliterature treat this aspect from a purely structural point of view, ie, all perturbations areapplied either on nodes or on the edges of the graph. In terms of our study, we focused ondefining a new strategy based on perturbations applied on the parameters that allow theemergence of social graphs in interaction networks. This way to approach the robustnessappearance of the graphs is a new way to assess and quantify the changes that may occurin the structures of these graphs.

Le codage de reseau (CR) est une nouvelle technique reposant, sur la realisation par les noeuds du reseau, des fonctions de codage et de decodage des donnees afin d’ameliorerle debit et reduire les retards. En utilisant des algorithmes algebriques, le codage consiste àcombiner ensemble les paquets transmis et le decodage consiste à restaurer ces paquets. Cette operation permet de reduire le nombre total de transmissions de paquets pour echanger les donnees, mais requiere des traitements additionnels au niveau des noeuds. Le codage de reseau peut etre applique au niveau de differentes couches ISO.Toutefois dans ce travail, sa mise en noeuvre est effectuee au niveau de la couche reseau. Dans ce travail de thèse, nous presentons des techniques de codage de reseau s’appuyantsur de nouveaux protocoles permettant d’optimiser l’utilisation de la bande passante,D’ameliorer la qualite de service et de reduire l’impact de la perte de paquets dans les reseaux a pertes. Plusieurs defis ont ete releves notamment concernant les fonctions de codage/decodage et tous les mecanismes connexes utilises pour livrer les paquets echanges entre les noeuds. Des questions comme le cycle de vie des paquets dans le reseau, lacardinalite des messages codes, le nombre total d’octets transmis et la duree du temps de maintien des paquets ont ete adressees analytiquement, en s’appuyant sur des theoremes, qui ont ete ensuite confirmes par des simulations. Dans les reseaux a pertes, les methodes utilisees pour etudier precisement le comportement du reseau conduisent a la proposition de nouveaux mecanismes pour surmonter cette perte et reduire la charge.Dans la premiere partie de la these, un etat de l’art des techniques de codage de reseauxest presente a partir des travaux de Alshwede et al. Les differentes techniques sont detaillees mettant l’accent sur les codages lineaires et binaires. Ces techniques sont decrites en s’appuyant sur differents scenarios pour aider a comprendre les avantages etles inconvenients de chacune d’elles. Dans la deuxieme partie, un nouveau protocole base sur la correlation des adresses (ACNC) est presente, et deux approches utilisant ce protocole sont introduites ; l’approche centralisee ou le decodage se fait aux noeuds d’extremites et l’approche distribueeou chaque noeud dans le reseau participe au decodage. Le decodage centralise est elabore en presentant d’abord ses modeles de decision et le detail du decodage aux noeuds d’extremites. La cardinalite des messages codes recus et les exigences de mise en mémoire tampon au niveau des noeuds d’extremites sont etudiees et les notions d’age et de maturite sont introduites. On montre que le decodage distribue permet de reduire la charge sur les noeuds d’extremite ainsi que la memoire tampon au niveau des noeuds intermediaires. La perte et le recouvrement avec les techniques de codage de reseau sont examines pour les deux approches proposees. Pour l’approche centralisee, deux mecanismes pour limiter l’impact de la perte sont presentes. A cet effet, le concept de fermetures et le concept dessous-ensembles couvrants sont introduits. Les recouvrements optimaux afin de trouver l’ensemble optimal de paquets a retransmettre dans le but de decoder tous les paquets reçus sont definis. Pour le decodage distribue, un nouveau mecanisme de fiabilite saut a saut est propose tirant profit du codage de reseau et permettant de recuperer les paquets perdus sans la mise en oeuvre d’un mecanisme d’acquittement. / Network coding (NC) is a new technique in which transmitted data is encoded and decoded by the nodes of the network in order to enhance throughput and reduce delays. Using algebraic algorithms, encoding at nodes accumulates various packets in one message and decoding restores these packets. NC requires fewer transmissions to transmit all the data but more processing at the nodes. NC can be applied at any of the ISO layers. However, the focus is mainly on the network layer level. In this work, we introduce novelties to the NC paradigm with the intent of building easy to implement NC protocols in order to improve bandwidth usage, enhance QoS and reduce the impact of losing packets in lossy networks. Several challenges are raised by this thesis concerning details in the coding and decoding processes and all the related mechanisms used to deliver packets between end nodes. Notably, questions like the life cycle of packets in coding environment, cardinality of coded messages, number of bytes overhead transmissions and buffering time duration are inspected, analytically counted, supported by many theorems and then verified through simulations. By studying the packet loss problem, new theorems describing the behavior of the network in that case have been proposed and novel mechanisms to overcome this loss have been provided. In the first part of the thesis, an overview of NC is conducted since triggered by the work of Alshwede et al. NC techniques are then detailed with the focus on linear and binary NC. These techniques are elaborated and embellished with examples extracted from different scenarios to further help understanding the advantages and disadvantages of each of these techniques. In the second part, a new address correlated NC (ACNC) protocol is presented and two approaches using ACNC protocol are introduced, the centralized approach where decoding is conducted at end nodes and the distributed decoding approach where each node in the network participates in the decoding process. Centralized decoding is elaborated by first presenting its decision models and the detailed decoding procedure at end nodes. Moreover, the cardinality of received coded messages and the buffering requirements at end nodes are investigated and the concepts of aging and maturity are introduced. The distributed decoding approach is presented as a solution to reduce the overhead on end nodes by distributing the decoding process and buffering requirements to intermediate nodes. Loss and recovery in NC are examined for both centralized and distributed approaches. For the centralized decoding approach, two mechanisms to limit the impact of loss are presented. To this effect, the concept of closures and covering sets are introduced and the covering set discovery is conducted on undecodable messages to find the optimized set of packets to request from the sender in order to decode all received packets. For the distributed decoding, a new hop-to-hop reliability mechanism is proposed that takes advantage of the NC itself and depicts loss without the need of an acknowledgement mechanism.

Ces dernières décennies ont été caractérisées par une évolution massive de l'Internet sur tous les plans, couvrant les applications et les technologies réseau. En conséquence, de nouveaux besoins pour les applications et de nouvelles contraintes réseaux apparaissent ; rendant ainsi les protocole (TCP et UDP notamment) de moins en moins efficaces, et plusieurs nouveaux protocoles ont été proposés. Cependant, à cause de plusieurs limites architecturales de la couche Transport, ces nouveaux protocoles n'ont pas été déployés.Partant de ce constat, le travail effectué dans cette thèse porte sur la proposition et la réalisation d'une architecture pour la couche Transport, orientée services et basée composants, dotée de capacités d'extensibilité et d'autoadaptation vis-à-vis des évolutions du contexte applicatif et réseau. La solution proposée repose, d'une part, sur un faible couplage entre les éléments extérieurs (applications et systèmes) et la couche Transport, ainsi qu'entre les composants internes de l'architecture. D'autre part, elle se base sur des modèles et des algorithmes lui permettant de détecter et de prendre en compte les évolutions du réseau ou des applications, et d'adapter son comportement en conséquence. Une implémentation complète de la solution est proposée et testée dans un cadre de communications aéronautiques par satellite. L'objectif étant la gestion de la transition des protocoles spécifique au monde aéronautique vers les protocoles de l'Internet, ainsi que la gestion, au niveau Transport, des liens physiques hétérogènes. Les tests démontrent la faisabilité d'une telle architecture extensible et autonome, les gains en performance qu'il est possible d'obtenir, et les coûts qui en résultent. / The recent decades are characterized by an important evolution of the Internet at all planes, covering applications and network technologies. This evolution results on new applications requirements and new networks constraints making classical protocols (TCP and UDP typically) less and less suitable. Consequently, many new more efficient protocols have been proposed. However, due to several limitations of the actual Transport layer, these new protocols have not been deployed.From this statement, the work presented in this thesis is about the proposition and the realization of an architecture for the Transport layer, including extensibility and auto-adaptability capabilities regarding the evolution of application and network context. The proposed solution is based on low-coupling between, in a part, the Transport layer and the external actors (applications and systems), and in the other part between the internal component of the architecture. In parallel, the architecture is based on models and algorithms for detecting and taking into account the evolution of networks and applications, and adapt it behavior consequently. A complete implementation of the solution is proposed and evaluated in the context of aeronautical communications by satellite. The aim is the management of the transition phase of the aeronautical network to the Internet protocols suite, and the management of the heterogeneity of the different physical links. The tests demonstrated the feasibility of such extensible and autonomic architecture, the performances gains which can be obtained, and the resulting cost.

L'objectif de cette thèse est de développer les méthodes nécessaires à une gestion ciblée et efficace de la mobilité des utilisateurs dans un réseau mobile hétérogène. Ces réseaux sont caractérisés par le déploiement de différents types de cellules (macro, micro, pico et/ou femto). Le déploiement massif des petites cellules (pico et femto) a permis d'offrir une capacité et une qualité de couverture accrue au réseau, notamment dans les zones à forte densité. Cependant, les contraintes temps réel engendrées limitent la QoS offerte aux utilisateurs. De plus, pour des raisons commerciales et/ou environnementales, la nécessité de réduire la consommation énergétique des réseaux mobiles est devenue une réalité. Ainsi, les opérateurs mobiles doivent trouver le bon compromis entre d'une part, la garantie de la QoS offerte aux utilisateurs et la vitesse de mobilité de ces derniers, et d'une autre part, le coût énergétique engendré pour le déploiement du réseau. Pour cela, dans le cadre de la gestion de la mobilité des utilisateurs, nous proposons des modèles pour la gestion des ressources des stations de base ainsi que pour la gestion de leur consommation énergétique. Le premier modèle proposé vise à gérer le partage des ressources entre les clients de l'opérateur mobile. Basé sur la prédiction de la mobilité des utilisateurs, ce modèle permet d'anticiper la gestion des ressources d'une station de base. Le deuxième modèle gère la consommation énergétique du réseau en se basant sur un contrôle d'affectation des utilisateurs mobiles. Cela permet de contrôler en continu la consommation énergétique des stations de base et la QoS qu'elles offrent aux utilisateurs mobiles. Par simulation, en utilisant une topologie réelle d'un réseau mobile, les performances des méthodes proposées sont évaluées en considérant différents scénarios possibles. Leurs performances sont comparées à celles de l'approche adoptée par des opérateurs mobiles actuels, ainsi qu'à celles de certaines approches proposées dans la littérature. / The objective of this thesis is to develop methods for a targeted and efficient management of users mobility in heterogeneous mobile networks. This network is characterized by the deployment of different types of cells (macro, micro, pico and/or femto). The massive deployment of small cells (pico and femto) provides a supplementary coverage and capacity to mobile networks, specially in dense areas. However, the resulting real-time constraints limit the offered QoS. Furthermore, for commercial and/or environmental reasons, the needs to reduce the energy consumed by mobile networks became reality. Thus, mobile operators have to find a good compromise between, on the one hand, the users velocity and the guaranteed QoS, and on the other hand, the cost of deployment of such networks. For that, in the context of users mobility management, we propose models for resource and energy consumption management of base stations. The first model aims at controlling resource sharing between clients of the mobile operators. Based on a mobility prediction of users, this model anticipates the resource management of a base station. The second model aims at reducing energy consumption of the network by managing mobile users assignment to detected cells. This allows a continuous control of consumed energy of base stations while offered QoS is guaranteed. Based on simulation of a real mobile network topology, the performances of proposed models are evaluated while considering different possible scenarios. They are compared to the performances of different strategies as the ones proposed in literature or adopted by current mobile operators.

La modélisation géométrique est utilisée dans de nombreux domaines pour la construction d’objets 3D, l’animation ou les simulations. Chaque domaine est soumis à ses propres contraintes et nécessiterait un outil dédié. En pratique, un même outil est utilisé pour plusieurs domaines, en factorisant les caractéristiques communes. Ces modeleurs fournissent un ensemble d'opérations types, que l'utilisateur compose pour construire ses objets. Pour des opérations plus spécifiques, les outils actuels offrent des API.La plate-forme Jerboa propose un outil de génération d'opérations géométriques personnalisées. Elles sont définies graphiquement par des règles de transformations de graphes. Des vérifications automatiques de préservation de la cohérence des objets sont faites lors de l’édition qui peuvent être enrichies par des propriétés métiers. Notre contribution a consisté à étendre le langage par des scripts, pour composer les règles et réaliser des opérations complexes. Nous avons étendu les vérifications automatiques, en particulier pour assurer la cohérence géométrique. Enfin, nous avons modifié le processus d'application des opérations pour augmenter les possibilités de contrôle.Pour valider cette approche, nous avons développé un modeleur dédié à la géologie, pour la représentation du sous-sol, en collaboration avec l'entreprise Géosiris. Nous avons défini un flux d'activité avec Géosiris en suivant des contraintes spécifiques à la géologie. Grâce à la rapidité de développement des opérations dans Jerboa, nous avons pu prototyper et tester rapidement plusieurs algorithmes de reconstruction du sous-sol, pour les appliquer sur des données réelles fournies par l'entreprise. / Geometric modeling is used in various scopes for 3D object construction, animation or simulations. Each domain must cope with its constraints and should have its dedicated tool. In fact, several common characteristics of different domains are factored in a single tool. These modelers contain sets of basic operations that the user composes to build his objects. For more specific operations, current common tools offer API.Jerboa’s platform allows to generate personalized geometrical operations. These are defined by graph transformation rules. During their design, many automated verifications are done for the preserving of object consistency. They also be enriched with additional properties. Our contribution consists in extending the Jerboa language with scripts to compose rules and define complex operations. We also extended automated verifications, in particular to ensure geometric consistaency. Finally, we modified operations application process, in order to increase user control possibilities.To validate this approach, we have implemented a geological dedicated modeler for subsoil modeling, in collaboration with Geosiris Company. We defined a workflow with Geosiris that follows specific geological reconstruction constraints. Thanks to the Jerboa rapid prototyping mecanism, we developped and quickly tested several subsoil reconstruction algorithms, and apply them to real data provided by the company.

Les réseaux tolérants aux retards (DTN) ont été conçus pour fournir un moyen de communication durable entre terminaux mobiles dans les régions dépourvues d’infrastructure cellulaire. Dans de tels réseaux, l’ensemble des voisins de chaque nœud change au fil du temps en raison de la mobilité des nœuds, ce qui entraîne une connectivité intermittente et des routes instables dans le réseau. Nous analysons la performance d’un système d’incitation pour les DTN à deux sauts dans lequel une source en arriéré offre une récompense fixe aux relais pour délivrer un message. Un seul message à la fois est proposé par la source. Pour un message donné, seul le premier relais à le délivrer reçoit la récompense correspondant à ce message, induisant ainsi une compétition entre les relais. Les relais cherchent à maximiser la récompense attendue pour chaque message alors que l’objectif de la source est de satisfaire une contrainte donnée sur la probabilité de livraison du message. Nous considérons deux réglages différents : l’un dans lequel la source indique aux relais pendant combien de temps un message est en circulation, et l’autre dans lequel la source ne donne pas cette information. Dans le premier paramètre, nous montrons que la politique optimale d’un relais est de type seuil : il accepte un message jusqu’à un premier seuil et le conserve jusqu’à ce qu’il atteigne la destination ou le deuxième seuil. Les formules de calcul des seuils ainsi que de la probabilité de livraison des messages sont dérivées pour une source d’arriérés. Nous étudions ensuite la performance asymptotique de ce réglage dans la limite moyenne du champ. Lorsque le deuxième seuil est infini, nous donnons l’ODE du champ moyen et montrons que tous les messages ont la même probabilité de réussite. Lorsque le deuxième seuil est fini, nous ne donnons qu’une approximation ODE car dans ce cas, la dynamique n’est pas markovienne. Pour le second réglage, nous supposons que la source propose chaque message pour une période de temps fixe et qu’un relais décide d’accepter un message selon une politique randomisée lors d’une rencontre avec la source. S’il accepte le message, un relais le garde jusqu’à ce qu’il atteigne la destina- tion. Nous établissons dans quelle condition la probabilité d’acceptation des relais est strictement positive et montrons que, dans cette condition, il existe un équilibre de Nash symétrique unique, dans lequel aucun relais n’a quelque chose à gagner en changeant unilatéralement sa probabilité d’acceptation. Des expressions explicites pour la probabilité de livraison du message et le temps moyen de livraison d’un message à l’équilibre symétrique de Nash sont dérivées, ainsi qu’une expression de la valeur asymptotique de la livraison du message. Enfin, nous présentons de nombreux résultats de simulations pour com- parer les performances de la stratégie de type seuil et de la stratégie ran- domisée, afin de déterminer dans quelle condition il est rentable pour la source de donner l’information sur l’âge d’un message aux relais. / Delay-Tolerant Networks (DTNs) were designed to provide a sustainable means of communication between mobile terminals in regions without cellular infrastructure. In such networks, the set of neighbors of every node changes over time due to the mobility of nodes, resulting in intermittent connectivity and unstable routes in the network. We analyze the performance of an incentive scheme for two-hop DTNs in which a backlogged source pro- poses a fixed reward to the relays to deliver a message. Only one message at a time is proposed by the source. For a given message, only the first relay to deliver it gets the reward corresponding to this message thereby inducing a competition between the relays. The relays seek to maximize the expected reward for each message whereas the objective of the source is to satisfy a given constraint on the probability of message delivery. We consider two different settings: one in which the source tells the relays for how long a message is in circulation, and one in which the source does not give this information. In the first setting, we show that the optimal policy of a relay is of thresh- old type: it accepts a message until a first threshold and then keeps the message until it either meets the destination or reaches the second threshold. Formulas for computing the thresholds as well as probability of message delivery are derived for a backlogged source. We then investigate the asymptotic performance of this setting in the mean field limit. When the second thresh- old in infinite, we give the mean-field ODE and show that all the messages have the same probability of successful delivery. When the second threshold is finite we only give an ODE approximation since in this case the dynamics are not Markovian. For the second setting, we assume that the source proposes each message for a fixed period of time and that a relay decides to accept a message accord- ing to a randomized policy upon encounter with the source. If it accepts the message, a relay keeps it until it reaches the destination. We establish under which condition the acceptance probability of the relays is strictly positive and show that, under this condition, there exists a unique symmetric Nash equilibrium, in which no relay has anything to gain by unilaterally changing its acceptance probability. Explicit expressions for the probability of message delivery and the mean time to deliver a message at the symmetric Nash equilibrium are derived, as well as an expression of the asymptotic value of message delivery. Finally, we present numerous simulations results to compare performances of the threshold-type strategy and the randomized strategy, in order to determine under which condition it is profitable for the source to give the information on the age of a message to the relays

Les réseaux sans fil sont devenus une technologie importante dans le secteur des télécommunications. L'une des principales technologies des réseaux sans fil sont les réseaux mobiles ad hoc (MANET). MANET est un système d'auto-configuration (autonome) des routeurs mobiles où les routeurs sont libres de se déplacer de façon aléatoire et de s'organiser arbitrairement. La topologie des réseaux sans fil peut alors changer rapidement et de manière imprévisible avec une grande mobilité et sans aucune infrastructure fixe et sans administration centrale. Les protocoles de routage MANET sont Ad Hoc on Demand Distance Vector (AODV), Optimized Link State Routing (OLSR), Topology Dissemination Based on Reverse-Path Forwarding (TBRPF) et Dynamic Source Routing (DSR).En raison des caractéristiques des réseaux mobiles ad hoc, les principaux problèmes concernent la sécurité, les performances du réseau et de la qualité de service. En termes de performances, AODV offre de meilleures performances que les autres protocoles de routage MANET. Cette thèse porte donc sur le développement d'un protocole sécurisé et sur l'acheminement optimisé basé sur le protocole de routage AODV. Dans la première partie, nous combinons la fonction de gateway de AODV + et la méthode reverse de R-AODV pour obtenir le protocole optimisé en réseau hybride. Le protocole proposé appelé AODV-UI. Mécanisme de demande inverse dans R-AODV est utilisé pour optimiser le rendement du protocole de routage AODV et le module de passerelle de AODV + est ajouté à communiquer avec le noeud d'infrastructure. Nous effectuons la simulation en utilisant NS-2 pour évaluer la performance de AODV-UI. Paramètres d'évaluation de la performance sont le taux de livraison de paquets de bout en bout retard et les frais généraux de routage. Les résultats des simulations montrent que AODV-UI surperformé AODV + en terme de performance.La consommation d'énergie et les performances sont évaluées dans les scénarios de simulation avec un nombre différent de noeuds source, la vitesse maximale différente, et également des modèles de mobilité différents. Nous comparons ces scénarios sous Random Waypoint (RWP) et Reference Point Group Mobility (RPGM) modèles. Le résultat de la simulation montre que sous le modèle de mobilité RWP, AODV-UI consommer petite énergie lorsque la vitesse et le nombre de nœuds accéder à la passerelle sont augmentés. La comparaison des performances lors de l'utilisation des modèles de mobilité différents montre que AODV-UI a une meilleure performance lors de l'utilisation modèle de mobilité RWP. Globalement, le AODV-UI est plus appropriée pour l'utilisation de modèle de mobilité RWP.Dans la deuxième partie, nous proposons un nouveau protocole AODV sécurisé appelé Trust AODV en utilisant le mécanisme de la confiance. Les paquets de communication sont envoyés uniquement aux nœuds voisins de confiance. Calcul de confiance est basée sur les comportements et les activités d'information de chaque nœud. Il est divisé en Trust Global (TG) et Trust Local (TL). TG est un calcul de confiance basée sur le total de paquets de routage reçues et le total de l'envoi de paquets de routage. TL est une comparaison entre les paquets reçus au total et nombre total de paquets transmis par nœud voisin de nœuds spécifiques. Noeuds concluent le niveau de confiance totale de ses voisins en accumulant les valeurs TL et TG. Quand un noeud est soupçonné d'être un attaquant, le mécanisme de sécurité sera l'isoler du réseau avant que la communication est établie. [...] / Currently wireless networks have grown significantly in the field of telecommunication networks. Wireless networks have the main characteristic of providing access of information without considering the geographical and the topological attributes of a user. One of the most popular wireless network technologies is mobile ad hoc networks (MANET). A MANET is a decentralized, self-organizing and infrastructure-less network. Every node acts as a router for establishing the communication between nodes over wireless links. Since there is no administrative node to control the network, every node participating in the network is responsible for the reliable operation of the whole network. Nodes forward the communication packets between each other to find or establish the communication route. As in all networks, MANET is managed and become functional with the use of routing protocols. Some of MANET routing protocol are Ad Hoc on Demand Distance Vector (AODV), Optimized Link State Routing (OLSR), Topology Dissemination Based on Reverse-Path Forwarding (TBRPF), and Dynamic Source Routing (DSR).Due to the unique characteristics of mobile ad hoc networks, the major issues to design the routing protocol are a security aspect and network performance. In term of performance, AODV has better performance than other MANET routing protocols. In term of security, secure routing protocol is divided in two categories based on the security method, i.e. cryptographic mechanism and trust based mechanism. We choose trust mechanism to secure the protocol because it has a better performance rather than cryptography method.In the first part, we combine the gateway feature of AODV+ and reverse method from R-AODV to get the optimized protocol in hybrid network. The proposed protocol called AODV-UI. Reverse request mechanism in R-AODV is employed to optimize the performance of AODV routing protocol and gateway module from AODV+ is added to communicate with infrastructure node. We perform the simulation using NS-2 to evaluate the performance of AODV-UI. Performance evaluation parameters are packet delivery rate, end to end delay and routing overhead. Simulation results show that AODV-UI outperformed AODV+ in term of performance. The energy consumption and performance are evaluated in simulation scenarios with different number of source nodes, different maximum speed, and also different mobility models. We compare these scenarios under Random Waypoint (RWP) and Reference Point Group Mobility (RPGM) models. The simulation result shows that under RWP mobility model, AODV-UI consume small energy when the speed and number of nodes access the gateway are increased. The performance comparison when using different mobility models shows that AODV-UI has a better performance when using RWP mobility model. Overall the AODV-UI is more suitable when using RWP mobility model.In the second part, we propose a new secure AODV protocol called Trust AODV using trust mechanism. Communication packets are only sent to the trusted neighbor nodes. Trust calculation is based on the behaviors and activities information’s of each node. It is divided in to Trust Global and Trust Local. Trust global (TG) is a trust calculation based on the total of received routing packets and the total of sending routing packets. Trust local (TL) is a comparison between total received packets and total forwarded packets by neighbor node from specific nodes. Nodes conclude the total trust level of its neighbors by accumulating the TL and TG values. When a node is suspected as an attacker, the security mechanism will isolate it from the network before communication is established. [...]