L'utilisation de technologies sans fil ne cesse de s'accroitre depuis quelques annees. Or plusieurs pays souffrent deja d'une « penurie de spectre radio ». Il est urgent de redefinir la politique d'allocation et d'utilisation du spectre radio. Plusieurs campagnes de mesures ont montrees que le spectre alloue n'est pas utilise partout et tout le temps, laissant donc apparaitre des « trous dans le spectre ». Pour permettre une viabilite reelle de nouvelles regles de regulation, de nouveaux algorithmes de partage du spectre entre les utilisateurs et les systemes radios sont necessaires. Dans cette these, nous proposons des algorithmes innovants d'allocation dynamique du spectre. Les scenarios envisages sont constitues de plusieurs utilisateurs (utilisant des radios cognitives) se partageant l'acces a plusieurs canaux radios de façon opportuniste. Nous proposons un nouvel algorithme d'acces radio pour la couche mac, et reservant des ressources radio pour la voie montante. Cet algorithme peut etre utilise pour des systemes bases sur de l'ofdm (ex. : reseaux locaux sans fil). Dans notre algorithme (base sur de l'ofdma), les utilisateurs collaborent pour negocier l'acces a plusieurs ressources radio, en utilisant un mecanisme de contention distribue et collaboratif. Nous utilisons une adaptation de la meta heuristique d' « intelligence en essaim » inspiree des insectes sociaux. Cela confere a notre methode : flexibilite, robustesse et scalabilite, dans l'allocation spectrale. Nos resultats montrent le potentiel de telles methodes collaboratives et distribuees pour resoudre le probleme de l'allocation flexible de spectre pour les prochaines generations de systemes sans fil.

Nous étudions dans cette thèse des problèmes d’optimisation avec applications dans les réseaux optiques. Les problèmes étudiés sont liés à la tolérance aux pannes et à l’utilisation efficace des ressources. Les résultats obtenus portent principalement sur la complexité de calcul de ces problèmes. La première partie de cette thèse est consacrée aux problèmes de trouver des chemins et des chemins disjoints. La recherche d’un chemin est essentielle dans tout type de réseaux afin d’y établir des connexions et la recherche de chemins disjoints est souvent utilisée pour garantir un certain niveau de protection contre les pannes dans les réseaux. Nous étudions ces problèmes dans des contextes différents. Nous traitons d’abord les problèmes de trouver un chemin et des chemins lien ou nœud- disjoints dans des réseaux avec nœuds asymétriques, c’est-à-dire des nœuds avec restrictions sur leur connectivité interne. Ensuite, nous considérons les réseaux avec des groupes de liens partageant un risque (SRLG) en étoile : ensembles de liens qui peuvent tomber en panne en même temps suite à un événement local. Dans ce type de réseaux, nous examinons le problème de recherche des chemins SRLG-disjoints. La deuxième partie de cette thèse est consacrée au problème de routage et d’allocation de spectre (RSA) dans les réseaux optiques élastiques (EONs). Les EONs sont proposés comme la nouvelle génération des réseaux optiques et ils visent une utilisation plus efficace et flexible des ressources optiques. Le problème RSA est central dans les EONs. Il concerne l’allocation de ressources aux requêtes sous plusieurs contraintes. / We study in this thesis optimization problems with application in optical networks. The problems we consider are related to fault-tolerance and efficient resource allocation and the results we obtain are mainly related to the computational complexity of these problems. The first part of this thesis is devoted to finding paths and disjoint paths. Finding a path is crucial in all types of networks in order to set up connections and finding disjoint paths is a common approach used to provide some degree of protection against failures in networks. We study these problems under different settings. We first focus on finding paths and node or link-disjoint paths in networks with asymmetric nodes, which are nodes with restrictions on their internal connectivity. Afterwards, we consider networks with star Shared Risk Link Groups (SRLGs) which are groups of links that might fail simultaneously due to a localized event. In these networks, we investigate the problem of finding SRLG-disjoint paths. The second part of this thesis focuses on the problem of Routing and Spectrum Assignment (RSA) in Elastic Optical Networks (EONs). EONs are proposed as the new generation of optical networks and they aim at an efficient and flexible use of the optical resources. RSA is the key problem in EONs and it deals with allocating resources to requests under multiple constraints. We first study the static version of RSA in tree networks. Afterwards, we examine a dynamic version of RSA in which a non-disruptive spectrum defragmentation technique is used. Finally, we present in the appendix another problem that has been studied during this thesis.