Réseaux de capteurs sont des réseaux composés de petits objets répartis dans l'espace, appelés nœuds ou capteurs, qui travaillent en collaboration - échange de messages sans fil - sur la même application. Aujourd'hui, ces types des réseaux sont largement utilisés dans le suivi environnemental, industriel et les applications grand public et à des fins militaires. Dans ces travaux, nous nous attaquons à différents domaines de recherche dans les réseaux de capteurs: contrôle de topologie, la mobilité, la découverte de voisinage et d'expérimentation à grande échelle. Nous utilisons une réduction de graphe des plus proches voisins avec les données obtenues d'alimentation du nœud pour développer l'algorithme de contrôle de topologie. Cet algorithme conserve une connectivité du réseau dans les situations critiques où certains des capteurs épuisent de leurs batteries. Les paramètres de découverte de voisinage sont utilisés pour en déduire la mobilité relative des capteurs. Ensuite, ces paramètres sont adaptés avec la puissance d’ émission pour obtenir un algorithme efficace de découverte de voisinage. Les sites d'expérimentation à grands échelle sont un outil précieux pour développer et tester des algorithmes pour les réseaux de capteurs sans fil, mais ils ont aussi des défauts divers, le plus grand d'entre eux est le coût. Nous présentons une émulation de réseaux à grande échelle comme une solution. On utilise de petits réseaux avec un placement précis des capteurs qui permet la réplication de comportement ainsi émuler des réseaux à grande échelle. Les algorithmes sont testés et évalués sur le simulateur WSNet et pratiquement en utilisant la plate-forme SensLab et nœuds de capteurs WSN430. / Wireless sensor networks can be defined as networks of small spatially distributed devices, called sensor nodes, which are working cooperatively - exchanging messages wirelessly - on the same application. Today these kinds of networks are widely used in environmental monitoring, industrial and consumer applications and for military purposes. In this thesis we are tackling different areas of research in wireless sensor networks: topology control, mobility, neighborhood discovery and large scale experimentation. We are using relative neighborhood graph reduction along with power supply data obtained from the sensor node to develop topology control algorithm. This algorithm maintains connectivity of the network in critical situations when some of the sensors drain their batteries. Neighborhood discovery parameters are used to deduce relative mobility of the sensor nodes. Then these parameters are adapted with transmission range to obtain energy efficient neighborhood discovery algorithm. Large scale experimentation sites are valuable tool for developing and testing of algorithms for wireless sensor networks but they also have various deficiencies, the biggest of them is cost. We present emulation of large scale networks as a solution. It uses small networks with the specific placement of the sensor nodes which allows replicating thus emulating behavior of the large scale networks. Algorithms are tested and evaluated on the WSNet simulator and practically using the SensLab platform and WSN430 sensor nodes.

Une ville intelligente peut être considérée comme un système complexe dans lequel les différents acteurs coopèrent afin d’améliorer la zone urbaine, la rendant plus efficace et plus durable. Pour atteindre cet objectif, les technologies de l’information et de la communication et, en particulier l’Internet des Objets, sont appelées à jouer un rôle clé pour la mise en œuvre des solutions innovantes, des services et des applications. Cependant, en regardant l’état actuel de la ville intelligente, la réalisation d’un tel concept est encore loin d’être atteinte; le scénario réel est en effet caractérisé par un niveau élevé de fragmentation en raison de la pléthore de technologies et de dispositifs présents dans une ville. Afin de combler cette lacune, dans cette thèse, l’évolution de l’Internet des objets vers le Cloud of Things (CoT) est démontrée. Pour démontrer ce concept, le système d’exploitation VITAL est introduit. Dans le CoT, et en général dans le contexte Smart City, l’un des défis les plus importants est la découverte de données-sources appropriées aux besoins des utilisateurs. Cette découverte est une opération qui peut être exécutée directement in-network et / ou out-network. Dans cette thèse, les deux processus sont discutés en introduisant deux solutions différentes. En ce qui concerne la découverte in-network, la conception d’une passerelle pour le Cloud of Things est introduite. Cette passerelle est capable de découvrir et de gérer différents objets sur une base sémantique et, d’autre part, d’agir comme point final pour la présentation des données aux utilisateurs, combinant ainsi tous les aspects de cette thèse. / A Smart City can be seen as a complex system in which different actors cooperate in order to improve, the urban area, making it efficient and sustainable. To achieve this goal, the Information and Communication Technologies, and especially the prominent Internet of Things, are called to play a key role for implementing innovative solutions, services, and applications. However, looking at the current status, the realization of the Smart City is still far from being realized; the real scenario is indeed characterized with a high level of fragmentation due to the plethora of technologies and devices present in a city. In order to bridge this gap, in this thesis, the evolution of the Internet of Things towards the Cloud of Things (CoT) is demonstrated. To demonstrate this concept, the VITAL operating system is introduced. Within the CoT, and in general in the Smart City context, one of the most important challenges is the discovery of appropriate data-sources that satisfy user requirements. The discovery is an operation that can be performed directly in-network and/or out-network. In this thesis, both processes are discussed by introducing two different solutions. Going deeply towards an horizontal unification of different data-sources and the need to have processing capabilities closer to the network, in the last part of the dissertation, the design of a gateway for the Cloud of Things is introduced. This gateway is capable to discover and manage different semantic-like things and, on the other hand, to act as end-point for the presentation of data to users, bridging the contributions of this thesis.

Le challenge de la consommation d'énergie dans les réseaux de capteurs sans fil constitue un verrou technologique qui reste un problème ouvert encore aujourd'hui. Ces travaux de thèse s'inscrivent dans la problématique de la conservation de l'énergie dans les réseaux de capteurs et s'articulent autour de deux axes. Dans la première partie, nous abordons le dimensionnement des protocoles de découverte de voisinage. Nous proposons deux techniques de dimensionnement de ces protocoles qui visent à optimiser la consommation d'énergie des nœuds capteurs. La première technique, PPM-BM, consiste à dimensionner le protocole de découverte de voisins en fonction du niveau de batterie du nœud. La deuxième approche, ECoND, vise à ajuster la fréquence de découverte de voisins en fonction de la connectivité estimée à chaque instant. Cette technique tire profit des cycles temporels des modèles de mouvement des nœuds. La connectivité est estimée en se basant sur l'historique des rencontres. La découverte de voisins est ajustée en fonction du taux de connectivité estimé. Les résultats enregistrés mettent en évidence l'efficacité de ces deux techniques dans l'optimisation de la consommation d'énergie des nœuds sans affecter les performances de taux de livraison de messages et d'overhead. La deuxième partie de la thèse concerne l'optimisation des performances des réseaux de capteurs en termes de durée de vie. Nous reconsidérons dans cette partie certains protocoles de routage relevant du domaine des réseaux à connectivité intermittente et nous proposons le protocole EXLIOSE qui se base sur la capacité d'énergie résiduelle au niveau des nœuds pour assurer un équilibre énergétique, partager la charge et étendre à la fois la durée de vie des nœuds ainsi que celle du réseau / The challenge of energy consumption in wireless sensor networks is a key issue that remains an open problem. This thesis relates to the problem of energy conservation in sensor networks and is divided into two parts. In the first part, we discuss the design of neighbor discovery protocols. We propose two techniques for modulating these protocols in order to optimize the energy consumption of sensor nodes. The first technique, PPM-BM aims to modulate the neighbor discovery protocol based on the battery level of the node. The second approach ECoND aims to set up the frequency of neighbor discovery based on estimated connectivity. This technique takes advantage of the temporal cycles of nodes' movement patterns. Connectivity is estimated based on encounters' history. A neighbor discovery is set up based on the estimated rate of connectivity. The achieved results demonstrate the effectiveness of these techniques in optimizing the energy consumption of nodes while maintaining acceptable message delivery and overhead rates. In the second part of the thesis, we contribute to the optimization of the performance of sensor networks in terms of network lifetime. We review in this section some routing protocols for networks with intermittent connectivity and we propose EXLIOSE protocol which is based on residual energy to ensure energy-balancing, load sharing and network lifetime extending