Les télécommunications par satellite ont connu ces dernières années un regain d'intérêt important, du fait de leur capacité à permettre la réduction de la fracture numérique. En effet, un satellite en orbite géostationnaire peut s'appuyer sur une très grande couverture et une capacité importante pour atteindre des zones où le déploiement des réseaux terrestres n'est pas envisageable, comme les transports (bateau, avion), ou bien les zones blanches, où il serait difficilement rentable. Traditionnellement concentrés sur la diffusion de télévision numérique, les dernières générations de standards reflètent cet engouement en faisant une place de choix à la transmission de données bidirectionnelle, notamment en permettant une prise en charge simple des protocoles de l'Internet. Le problème de l'ordonnancement dans ces systèmes devient alors particulièrement important, puisqu'il doit prendre en compte deux processus évoluant de manière totalement décorrélée. D'un côté, l'évolution de la demande des utilisateurs, dépendante des applications (vidéo, voix, données). De l'autre, l'évolution de la capacité du système, celle-ci étant tributaire des conditions de transmission : les fréquences utilisées dans ces systèmes sont particulièrement sensibles à l'atténuation due à l'eau dans l'atmosphère. Cette thèse s'intéresse au problème de l'ordonnancement et de l'allocation de ressources, dans le but de fournir un service comparable aux réseaux terrestres en termes de services, en présentant les meilleures performances possibles. Si un certain nombre de propositions ont été faites sur le sujet, aucune ne prend en compte l'ensemble des contraintes d'un tel système. Outre le caractère variable de la capacité, la variabilité de la demande, conjuguée avec les contraintes de qualité de service constitue une difficulté supplémentaire. Enfin, il nous faut considérer la faisabilité de notre solution dans un contexte temps réel, nécessaire dans l'optique d'une implantation dans un système réel. Nous avons ainsi développé une architecture d'ordonnanceur pour la voie Aller, reposant sur des fonctions d'utilité, permettant ainsi une formulation simple du compromis entre demande et capacité. Nous montrons comment cet algorithme pourrait être utilisable dans un système complet, à travers une implantation détaillée, de faible complexité, ainsi que des simulations de cas réels. Nous portons ensuite notre attention sur la voie Retour, où nous proposons une méthode d'allocation de ressources prenant en compte de manière conjointe la qualité de service et la qualité du support pour délivrer une allocation à la fois conforme et performante. Les simulations montrent que notre algorithme obtient une efficacité et une meilleure gestion du trafic que des solutions de référence présentées dans la littérature. / Satellite telecommunications have seen a tremendous increase in interest, due to its ability to reduce the digital divide. In fact, a geostationary satellite can take advantage of its very wide coverage and high capacity to reach areas where deployment of a terrestrial network would not be possible, such as transports, or too expensive to be profitable, as in remote areas. Traditionally focused on digital television broadcasting, the latest generation of standards have evolved to reflect those new needs, dealing extensively with the transmission of interactive data, particularly by natively supporting Internet protocols. Scheduling has arisen as a major issue of those modern systems, since it has to deal with to highly uncorrelated processes: demand and capacity. Demand, on one side, evolves with user's needs, and therefore with the applications they are using: video, voice or data. Capacity, on the other side, depends on meteorological conditions over the satellite's cover, as the frequencies used in such systems are very sensitive to wet atmosphere attenuation. This thesis aims to study the problem of scheduling and resource allocation, hoping to achieve a service that can match with terrestrial networks in terms of services, while showing the best possible performances. If numerous solutions were proposed on this topic, none is taking into account all of the current system's constraints. In addition to the variable nature of system's capacity, the conjunction of variable demand and quality of service constraints constitutes an additional issue. Furthermore, we have to consider the practicability of our solution in a real-time context, necessary if we aim for industrial use. We have first developed a scheduler architecture for the Forward link, based on utility functions, thus allowing a simple formulation of the capacity versus demand compromise. We show, through a detailed low-complexity implementation and accurate simulations, how our algorithm could be used efficiently in an industrial context. We then focus on the Return link, where we propose a resource allocation method, taking into account quality of service and quality of transmission jointly to deliver an efficient yet consistent resource allocation. Simulations show that our algorithm achieves a better efficiency and traffic handling than reference solutions presented in the literature.

Dans le domaine des réseaux satellitaires, l'apparition de terminaux interactifs à bas-prix nécessite le développement et la mise en œuvre de protocoles d'accès multiple capables de supporter différents profils d'utilisateurs. En particulier, l'Agence Spatiale Européenne (ESA) et le centre d'étude spatial allemand (DLR) ont récemment proposé des protocoles d'accès aléatoires basés sur le codage réseau couche physique et l'élimination itérative des interférences pour résoudre en partie le problème de collisions sur une voie de retour du type Slotted ALOHA. C'est dans ce contexte que s'inscrit cette thèse qui vise à fournir une amélioration dans des méthodes d'accès aléatoires existantes. Nous introduisons Multi-Slot Coded Aloha (MuSCA) comme une nouvelle généralisation of CRDSA. Au lieu de transmettre des copies du même paquet, l'émetteur envoie plusieurs parties d'un mot de code d'un code correcteur d'erreurs ; chaque partie étant précédée d'un entête permettant de localiser les autres parties du mot de code. Au niveau du récepteur, toutes les parties envoyées par le même utilisateur, y compris celles qui sont interférées par d'autres signaux, participent au décodage. Le signal décodé est ensuite soustrait du signal total. Ainsi, l'interférence globale est réduite et les signaux restant ont plus de chances d'être décodés. Plusieurs méthodes d'analyse de performance basées sur des concepts théoriques (calcul de capacité, évolution des densités) et sur des simulations sont proposées. Les résultats obtenus montrent un gain très significatif de débit global comparé aux méthodes d'accès existantes. Ce gain peut encore être augmenté en variant le taux de découpe des mots de code. En modifiant certains de ces concepts, nous proposons également une application du codage réseau couche physique basée sur la superposition de modulations pour l'accès déterministe à la voie retour des communications par satellite. Une amélioration du débit est aussi obtenue par rapport à des stratégies plus classiques de multiplexage temporal. / In the domain of satellite networks, the emergence of low-cost interactive terminals motivates the need to develop and implement multiple access protocols able to support different user profiles. In particular, the European Space Agency (ESA) and the German Aerospace Center (DLR) have recently proposed random access protocols such as Contention Resolution Diversity Coded ALOHA (CRDSA) and Irregular Repetition Slotted ALOHA (IRSA). These methods are based on physical-layer network coding and successive interference cancellation in order to attempt to solve the collisions problem on a return channel of type Slotted ALOHA.This thesis aims to provide improvements of existing random access methods. We introduce Multi-Slot Coded Aloha (MuSCA) as a new generalization of CRDSA. Instead of transmitting copies of the same packet, the transmitter sends several parts of a codeword of an error-correcting code ; each part is preceded by a header allowing to locate the other parts of the codeword. At the receiver side, all parts transmitted by the same user, including those are interfered by other signals, are involved in the decoding. The decoded signal is then subtracted from the total signal. Thus, the overall interference is reduced and the remaining signals are more likely to be decoded. Several methods of performance analysis based on theoretical concepts (capacity computation, density evolution) and simulations are proposed. The results obtained show a significant gain in terms of throughput compared to existing access methods. This gain can be even more increased by varying the codewords stamping rate. Following these concepts, we also propose an application of physical-layer network coding based on the superposition modulation for a deterministic access on a return channel of satellite communications. We observe a gain in terms of throughput compared to more conventional strategies such as the time division multiplexing.