Pour assurer les communications dans un réseau de capteurs sans fil, les capteurs utilisent un modèle simplifié de protocoles en couches inspiré du modèle OSI. Ce modèle comporte cinq couches, chaque couche devant assurer des fonctionnalités indépendantes et particulières. Nous nous intéressons à deux couches qui sont impliquées directement dans les décisions assurant les communications, la couche Liaison de données dans laquelle le protocole MAC assure la coordination des communications entre voisins directs, et la couche Réseau dans laquelle le protocole de routage est responsable de trouver une route entre un émetteur et un récepteur. Chacune des deux couches vise à améliorer certaines métriques, comme la latence, mais les décisions incohérentes venant de différents protocoles peuvent ne pas le permettre. Par conséquent, les décisions spatiales du protocole de routage et les décisions temporelles du protocole MAC doivent être corrélées pour optimiser la latence des communications. Les protocoles cross-layer résolvent ce problème soit en assurant des communications entre des protocoles des deux couches, soit en combinant les deux couches en une nouvelle couche. Dans ce contexte, cette thèse étudie les protocoles cross-layer existants entre MAC et routage et propose de nouvelles approches ayant comme but de minimiser la latence des communications. Dans un premier temps, nous avons proposé un protocole de routage qui utilise des informations du protocole MAC qu’est un TDMA pour trouver un chemin entre le noeud qui capte les données et la station de base tout en minimisant la latence des communications [1]. Ensuite, nous nous sommes intéressés au cas inverse, i.e. des approches MAC qui utilisent des informations de routage pour établir des ordonnancements TDMA de communication pour les nœuds du réseau, ces ordonnancements visant toujours à optimiser la latence des communications [2, 3, 5].Enfin, dans [4], nous avons proposé une approche qui combine un protocole MAC et un protocole de routage en un seul protocole. / Traditionally, in Wireless Sensor Networks, protocols are designed independently in the layered protocol stack, and metrics involved in several layers can be affected. Communication latency is one metric example, impacted by both the routing protocol in the network layer and the MAC protocol in the data link layer. Cross-layer protocols are known to be more efficient when exploiting the dependencies between these layers.In this context, and aiming to minimize the communication latency, we propose different cross-layer approaches concerning routing trees and TDMA schedules. First, we propose a routing approach using information of the TDMA schedule. Then, we propose different TDMA scheduling approaches which use information of the routing tree. Finally, we propose an approach that combines MAC and routing to produce a routing tree and a TDMA schedule simultaneously. Extensive simulations have shown better results of our contributions compared to the state of the art in terms of latency. Other metrics such as the energy consumption, the duty cycle of the nodes and the number of hops in the routing paths were also considered during the evaluation of our contributions.

Dans ce travail, nous nous focalisons sur l’ajout de contraintes temporelles dans les Bases de Données de Capteurs Sans Fil (BDCSF). La cohérence temporelle d’une BDCSF doit être assurée en respectant les contraintes temporelles des transactions et la validité temporelle des données, pour que les données prélevées par les capteurs reflètent fidèlement l’état réel de l’environnement. Cependant, les retards de transmission et/ou de réception pendant la collecte des données peuvent conduire au non-respect de la validité temporelle des données. Une solution de type bases de données s'avère la plus adéquate. Il faudrait pour cela faire coïncider les aspects BD traditionnelles avec les capteurs et leur environnement. À cette fin, les capteurs déployés au sein d'un réseau sans fils sont considérés comme une table d'une base de données distribuée, à laquelle sont appliquées des transactions (interrogations, mises à jour, etc.). Les transactions sur une BD de capteurs nécessitent des modifications pour prendre en compte l'aspect continu des données et l'aspect temps réel. Les travaux réalisés dans cette thèse portent principalement sur trois contributions : (i) une étude comparative des propriétés temporelles entre une collecte périodique des données avec une base de données classique et une approche de traitement des requêtes avec une BDCSF, (ii) la proposition d’un modèle de traitement des requêtes temps réel, (iii) la mise en œuvre d’une BDCSF temps réel, basée sur les techniques décrites dans la deuxième contribution. / In this thesis, we are interested in adding real-time constraints in the Wireless Sensor Networks Database (WSNDB). Temporal consistency in WSNDB must be ensured by respecting the transaction deadlines and data temporal validity, so that sensor data reflect the current state of the environment. However, delays of transmission and/or reception in a data collection process can lead to not respect the data temporal validity. A database solution is most appropriate, which should coincide with the traditional database aspects with sensors and their environment. For this purpose, the sensor in WSN is considered as a table in a distributed database, which applied transactions (queries, updates, etc.). Transactions in a WSNDB require modifications to take into account of the continuous datastream and real-time aspects. Our contribution in this thesis focus on three parts: (i) a comparative study of temporal properties between a periodic data collection based on a remote database and query processing approach with WSNDB, (ii) the proposition of a real-time query processing model, (iii) the implementation of a real time WSNDB, based on the techniques described in the second contribution.