Améliorer uniquement les performances et l'efficacité énergétique des transistors n'est pas suffisant pour les futurs systèmes sur puce. Les interconnexions sont également essentielles et ont de graves répercussions sur les performances globales du circuit et l'efficacité énergétique. Le cuivre (Cu) est le matériau d'interconnexion conventionnel qui a aujourd’hui atteint ses limites par suite de l’effet de la miniaturisation. Les effets de barrière et de dispersion induisent une résistivité élevée et une forte éléctromigration aggravent la fiabilité d'interconnexion. Les Nanotubes de carbone (CNT) et les composites de Cuivre et Nanotube de carbone (Cu-CNT) sont intéressants grâce à leur transport balistique, à la grande évolutivité, à la conductivité thermique élevée et à la densité de courant élevée. Dans ce travail, nous étudions les propriétés physiques fondamentales et électriques des CNT et des composite de Cu-CNT de l’échelle atomique à l’échelle macroscopique pour les applications d’interconnexions locales et globales. Nous évaluons les différentes sources de variabilité et leurs impacts sur les performances d'interconnexion des CNT et l'efficacité énergétique. Le dopage basé sur le transfert de charge des CNT est également étudié en tant que moyen important de réduire davantage sa résistivité et d’atténuer les variations de chiralité des CNT ainsi que d’alléger les effets sur la résistance de contact. Les résultats des mesures expérimentales sont utilisés pour démontrer la validité et la précision de nos modèles établis. Les modèles d'interconnexion sont enfin appliqués aux études à l’échelle de portes et de circuits en tant qu'interconnexions locales et globales pour évaluer leurs performances. / Improving only the performance and energy efficiency of transistors is not sufficient for future systems-on-chip. On-chip interconnects have become equally critical to transistors and can detriment the system’s performance and energy efficiency. Copper (Cu) is the state-of-the-art interconnect material and is reaching its physical limitations due to scaling. Barrier and scattering effects induce high resistivity and electromigration exacerbates interconnect reliability. Carbon Nanotubes (CNTs) and Copper-Carbon Nanotube (Cu-CNT) composite materials are of interest due to ballistic transport, high scalability, high thermal conductivity, and high current density. We investigate from fundamental atomistic level to macroscopic level the physical understanding and electrical compact modeling on CNT and Cu-CNT composite for on-chip local and global interconnect applications. We evaluate and assess the different sources of variations and their impacts on CNT interconnect performance and energy efficiency. Charge transfer based doping of CNT is also investigated as an alternative method to further reduce its resistivity, mitigate CNT chirality variations and contact resistance drawbacks. Experimental measurement results are used to demonstrate the validity and accuracy of our established models. The interconnect models are finally applied to the gate- and circuit- level studies as local and global interconnects to evaluate their performance.

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L'informatique en nuage (Cloud Computing) a émergé comme un nouveau paradigme pour offrir des ressources informatiques à la demande et pour externaliser des infrastructures logicielles et matérielles. Le Cloud Computing est rapidement et fondamentalement en train de révolutionner la façon dont les services informatiques sont mis à disposition et gérés. Ces services peuvent être demandés à partir d'un ou plusieurs fournisseurs de Cloud d'où le besoin de la mise en réseau entre les composants des services informatiques distribués dans des emplacements géographiquement répartis. Les utilisateurs du Cloud veulent aussi déployer et instancier facilement leurs ressources entre les différentes plateformes hétérogènes de Cloud Computing. Les fournisseurs de Cloud assurent la mise à disposition des ressources de calcul sous forme des machines virtuelles à leurs utilisateurs. Par contre, ces clients veulent aussi la mise en réseau entre leurs ressources virtuelles. En plus, ils veulent non seulement contrôler et gérer leurs applications, mais aussi contrôler la connectivité réseau et déployer des fonctions et des services de réseaux complexes dans leurs infrastructures virtuelles dédiées. Les besoins des utilisateurs avaient évolué au-delà d'avoir une simple machine virtuelle à l'acquisition de ressources et de services virtuels complexes, flexibles, élastiques et intelligents. L'objectif de cette thèse est de permettre le placement et l'instanciation des ressources complexes dans des infrastructures de Cloud distribués tout en permettant aux utilisateurs le contrôle et la gestion de leurs ressources. En plus, notre objectif est d'assurer la convergence entre les services de cloud et de réseau. Pour atteindre ces objectifs, cette thèse propose des algorithmes de mapping d'infrastructures virtuelles dans les centres de données et dans le réseau tout en respectant les exigences des utilisateurs. Avec l'apparition du Cloud Computing, les réseaux traditionnels sont étendus et renforcés avec des réseaux logiciels reposant sur la virtualisation des ressources et des fonctions réseaux. En plus, le nouveau paradigme d'architecture réseau (SDN : Software Defined Networks) est particulièrement pertinent car il vise à offrir la programmation du réseau et à découpler, dans un équipement réseau, la partie plan de données de la partie plan de contrôle. Dans ce contexte, la première partie de la thèse propose des algorithmes optimaux (exacts) et heuristiques de placement pour trouver le meilleur mapping entre les demandes des utilisateurs et les infrastructures sous-jacentes, tout en respectant les exigences exprimées dans les demandes. Cela inclut des contraintes de localisation permettant de placer une partie des ressources virtuelles dans le même nœud physique. Ces contraintes assurent aussi le placement des ressources dans des nœuds distincts. Les algorithmes proposés assurent le placement simultané des nœuds et des liens virtuels sur l'infrastructure physique. Nous avons proposé aussi un algorithme heuristique afin d'accélérer le temps de résolution et de réduire la complexité du problème. L'approche proposée se base sur la technique de décomposition des graphes et la technique de couplage des graphes bipartis. Dans la troisième partie de la thèse, nous proposons un cadriciel open source (framework) permettant d'assurer la mise en réseau dynamique entre des ressources Cloud distribués et l'instanciation des fonctions réseau dans l'infrastructure virtuelle de l'utilisateur. Ce cadriciel permettra de déployer et d'activer les composants réseaux afin de mettre en place les demandes des utilisateurs. Cette solution se base sur un gestionnaire des ressources réseaux "Cloud Network Gateway Manager" et des passerelles logicielles permettant d'établir la connectivité dynamique et à la demande entre des ressources cloud et réseau [...] / Cloud computing has rapidly emerged as a successful paradigm for providing IT infrastructure, resources and services on a pay-per-use basis over the past few years. As, the wider adoption of Cloud and virtualization technologies has led to the establishment of large scale data centers that consume excessive energy and have significant carbon footprints, energy efficiency is becoming increasingly important for data centers and Cloud. Today data centers energy consumption represents 3 percent of all global electricity production and is estimated to further rise in the future. This thesis presents new models and algorithms for energy efficient resource allocation in Cloud data centers. The first goal of this work is to propose, develop and evaluate optimization algorithms of resource allocation for traditional Infrastructutre as a Service (IaaS) architectures. The approach is Virtual Machine (VM) based and enables on-demand and dynamic resource scheduling while reducing power consumption of the data center. This initial objective is extended to deal with the new trends in Cloud services through a new model and optimization algorithms of energy efficient resource allocation for hybrid IaaS-PaaS Cloud providers. The solution is generic enough to support different type of virtualization technologies, enables both on-demand and advanced resource provisioning to deal with dynamic resource scheduling and fill the gap between IaaS and PaaS services and create a single continuum of services for Cloud users. Consequently, in the thesis, we first present a survey of the state of the art on energy efficient resource allocation in cloud environments. Next, we propose a bin packing based approach for energy efficient resource allocation for classical IaaS. We formulate the problem of energy efficient resource allocation as a bin-packing model and propose an exact energy aware algorithm based on integer linear program (ILP) for initial resource allocation. To deal with dynamic resource consolidation, an exact ILP algorithm for dynamic VM reallocation is also proposed. This algorithm is based on VM migration and aims at constantly optimizing energy efficiency at service departures. A heuristic method based on the best-fit algorithm has also been adapted to the problem. Finally, we present a graph-coloring based approach for energy efficient resource allocation in the hybrid IaaS-PaaS providers context. This approach relies on a new graph coloring based model that supports both VM and container virtualization and provides on-demand as well as advanced resource reservation. We propose and develop an exact Pre-coloring algorithm for initial/static resource allocation while maximizing energy efficiency. A heuristic Pre-coloring algorithm for initial resource allocation is also proposed to scale with problem size. To adapt reservations over time and improve further energy efficiency, we introduce two heuristic Re-coloring algorithms for dynamic resource reallocation. Our solutions are generic, robust and flexible and the experimental evaluation shows that both proposed approaches lead to significant energy savings while meeting the users' requirements

Aujourd’hui, il y a une demande croissante de fournir les informations d'environnement en temps réel tels que la qualité de l'air, le niveau de bruit, état du trafic, etc. pour les citoyens dans les zones urbaines a des fins diverses. La prolifération des capteurs de smartphones et la mobilité de la population font des Mobile Crowdsensing (MCS) un moyen efficace de détecter et de recueillir des informations a un coût faible de déploiement. En MCS, au lieu de déployer capteurs statiques dans les zones urbaines, les utilisateurs avec des périphériques mobiles jouent le rôle des capteurs de mobiles à capturer les informations de leurs environnements, et le réseau de communication (3G, WiFi, etc.) pour le transfert des données pour MCS applications. En général, l'application MCS (ou tâche) non seulement exige que chaque participant de périphérique mobile de posséder la capacité de réception missions de télédétection, de télédétection et de renvoi détecte résultats vers un serveur central, il exige également de recruter des participants, attribuer de télédétection tâches aux participants, et collecter les résultats obtenues par télédétection ainsi que représente les caractéristiques de la cible zone de détection. Afin de recruter un nombre suffisant de participants, l'organisateur d'une MCS tâche devrait considérer la consommation énergétique causée par MCS applications pour chaque participant et les questions de protection dans la vie privée, l'organisateur doit donner a chaque participant un certain montant des incitations comme un encouragement. En outre, afin de recueillir les résultats obtenues par télédétection et représentant la région cible, l'organisateur doit s'assurer que les données de télédétection qualité des résultats obtenues par télédétection, p. ex., la précision et la spatio-temporelle la couverture des résultats obtenus par télédétection. Avec la consommation d'énergie, la protection de la vie privée, les mesures d'incitation, de télédétection et qualité des données à l'esprit, dans cette thèse nous avons étudié quatre problèmes d'optimisation de mobile crowdsensing et mené après quatre travaux de recherche [...] / Nowadays, there is an increasing demand to provide real-time environment information such as air quality, noise level, traffic condition, etc. to citizens in urban areas for various purposes. The proliferation of sensor-equipped smartphones and the mobility of people are making Mobile Crowdsensing (MCS) an effective way to sense and collect information at a low deployment cost. In MCS, instead of deploying static sensors in urban areas, people with mobile devices play the role of mobile sensors to sense the information of their surroundings and the communication network (3G, WiFi, etc.) is used to transfer data for MCS applications. Typically, an MCS application (or task) not only requires each participant's mobile device to possess the capability of receiving sensing tasks, performing sensing and returning sensed results to a central server, it also requires to recruit participants, assign sensing tasks to participants, and collect sensed results that well represents the characteristics of the target sensing region. In order to recruit sufficient participants, the organizer of the MCS task should consider energy consumption caused by MCS applications for each individual participant and the privacy issues, further the organizer should give each participant a certain amount of incentives as encouragement. Further, in order to collect sensed results well representing the target region, the organizer needs to ensure the sensing data quality of the sensed results, e.g., the accuracy and the spatial-temporal coverage of the sensed results. With the energy consumption, privacy, incentives, and sensing data quality in mind, in this thesis we have studied four optimization problems of mobile crowdsensing and conducted following four research works: • EEMC - In this work, the MCS task is splitted into a sequence of sensing cycles, we assume each participant is given an equal amount of incentive for joining in each sensing cycle; further, given the target region of the MCS task, the MCS task aims at collecting an expected number of sensed results from the target region in each sensing cycle.Thus, in order to minimize the total incentive payments and the total energy consumption of the MCS task while meeting the predefined data collection goal, we propose EEMC which intends to select a minimal number of anonymous participants to join in each sensing cycle of the MCS task while ensuring an minimum number of participants returning sensed results. • EMC3 - In this work, we follow the same sensing cycles and incentives assumptions/settings from EEMC; however, given a target region consisting of a set of subareas, the MCS task in this work aims at collecting sensed results covering each subarea of the target region in each sensing cycle (namely full coverage constraint).Thus, in order to minimize the total incentive payments and the total energy consumption of the MCS task under the full coverage constraint, we propose EMC3 which intends to select a minimal number of anonymous participaNts to join in each sensing cycle of the MCS task while ensuring at least one participant returning sensed results from each subarea. • CrowdRecruiter - In this work, we assume each participant is given an equal amount of incentive for joining in all sensing cycles of the MCS task; further, given a target region consisting of a set of subareas, the MCS task aims at collecting sensed results from a predefined percentage of subareas in each sensing cycle (namely probabilistic coverage constraint).Thus, in order to minimize the total incentive payments the probabilistic coverage constraint, we propose CrowdRecruiter which intends to recruit a minimal number of participants for the whole MCS task while ensuring the selected participants returning sensed results from at least a predefined percentage of subareas in each sensing cycle. • CrowdTasker - In this work, we assume each participant is given a varied amount of incentives according to [...]

La tâche de répondre à une demande croissante pour une meilleure qualité de l'expérience utilisateur dans les communications sans fil, est contestée par la quantité d'énergie consommée par les technologies concernées et les méthodes employées. Sans surprise, le problème de la réduction de la consommation d'énergie doit être abordé à diverses couches de l'architecture de réseau et de diverses directions. Cette thèse traite de certains aspects cruciaux de la couche physique de l'architecture de réseau sans fil afin de trouver des solutions efficaces d'énergie. Dans la première partie de cette thèse, nous explorons l'idée de l'efficacité énergétique à un niveau fondamental. A commencer par répondre aux questions telles que: - Qu'est-ce que la forme physique d'information ?, nous construisons un dispositif de communication simple afin d'isoler certaines étapes clés dans le processus physique de la communication et nous dire comment elles affectent l'efficacité énergétique d'une communication système. Dans la deuxième partie, nous utilisons des outils de la géométrie stochastique pour modéliser théoriquement réseaux cellulaires afin d'analyser l'efficacité énergétique du système. L'exploitation de la traçabilité d'une telle modélisation mathématique, nous explorons les conditions dans lesquelles la consommation d'énergie peut être réduite. En outre, dans cette partie, nous introduisons le concept de la mise en cache des données des utilisateurs à la périphérie du réseau (à savoir le final ac BS qui est en contact avec l'utilisateur) et de montrer quantitativement comment la mise en cache peut aider à améliorer l'efficacité énergétique d'un cellulaire réseau. Nous tenons également à ce traitement à un ac Hetnet scénario (à savoir quand il y a plus d'un type de glspl déployé BS) et étudions divers indicateurs de performance clés. Nous explorons également les conditions où l'efficacité énergétique d'un tel système peut être améliorée. Les résultats de thèse fournissent quelques idées clés pour améliorer l'efficacité énergétique dans un réseau cellulaire sans fil contribuant ainsi à l'avancement vers la prochaine génération (5 G) des réseaux cellulaires. / The task of meeting an ever growing demand for better quality of user experience in wireless communications, is challenged by the amount of energy consumed by the technologies involved and the methods employed. Not surprisingly, the problem of reducing energy consumption needs to be addressed at various layers of the network architecture and from various directions. This thesis addresses some crucial aspects of the physical layer of wireless network architecture in order to find energy efficient solutions.In the first part of this thesis, we explore the idea of energy efficiency at a fundamental level. Starting with answering questions such as - emph{What is the physical form of `information'?}, we build a simple communication device in order to isolate certain key steps in the physical process of communication and we comment on how these affect the energy efficiency of a communication system.In the second part, we use tools from stochastic geometry to theoretically model cellular networks so as to analyze the energy efficiency of the system. Exploiting the tractability of such a mathematical modeling, we explore the conditions under which the consumption of energy can be reduced. Further in this part, we introduce the concept of caching users' data at the edge of the network (namely the final ac{BS} that is contact with the user) and show quantitatively how caching can help improve the energy efficiency of a cellular network. We also extend this treatment to a ac{HetNet} scenario (namely when there are more than one type of glspl{BS} deployed) and study various key performance metrics. We also explore the conditions where energy efficiency of such a system can be improved.The results in thesis provide some key ideas to improve energy efficiency in a wireless cellular network thereby contributing to the advancement towards the next generation (5G) cellular networks.

Cette thèse traite le problème de l’allocation des ressources physiques dans les réseaux ad hoc mobiles en contexte multi-utilisateurs. Nous considérons qu’un noeud du réseau, appelé gestionnaire des ressources (GR) a pour tâche d’effectuer cette allocation de ressources, et que pour ce faire, les autres noeuds lui communiquent des informations relatives aux canaux de propagations de leurs liens de communications. Ce modèle de réseaux induit un délai entre le moment où les noeuds envoient leurs informations au GR et le moment où le GR leur envoie leur allocation de ressource, ce qui rend impossible l’utilisation d’informations de canal instantanées pour effectuer l’allocation. Ainsi, nous considérons que le GR ne dispose que d’informations statistiques relatives aux canaux des différents liens de communications. De plus, nous supposons que chaque lien utilise le mécanisme de l’ARQ Hybride (HARQ). Dans ce contexte, la thèse comporte deux objectifs principaux: i) Proposer des procédures d’estimation de la statistique du canal de propagation, et plus particulièrement du facteur K du canal de Rice avec et sans effet de masquage. ii) Proposer et étudier des algorithmes d’allocation de ressources basés sur les statistiques du canal et prenant en compte l’utilisation de l’HARQ ainsi que de schéma de modulation et de codage pratique. En particulier, on cherche à maximiser des grandeurs relatives à l’efficacité énergétique du système. Les ressources à allouer à chaque lien sont une énergie de transmission et une proportion de la bande de fréquence. / This thesis addresses the Resource Allocation (RA) problem in multiuser mobile ad hoc networks. We assume that there is a node in the network, called the resource manager (RM), whose task is to allocate the resource and thus the other nodes send him there channel state information (CSI). This network model induces a delay between the time the nodes send the RM their CSI and the time the RM sends them their RA, which renders impossible the use of instantaneous CSI. Thus, we assume that only statistical CSI is available to perform the RA. Moreover, we assume that an Hybrid ARQ (HARQ) mechanism is used on all the links. In this context, the objective of the thesis is twofold: i) Propose procedures to estimate the statistical CSI, and more precisely to estimate the Rician K factor with and without shadowing. ii) Propose and analyse new RA algorithms using statistical CSI and taking into account the use of HARQ and practical modulation and coding schemes. We aim to maximize energy efficiency related metrics. The resource to allocate are per-link transmit energy and bandwidth proportion.

Les systèmes géothermiques de surface extraient l’énergie du sol via un fluide caloporteur circulant dans un échangeur pour une profondeur ne dépassant pas 200 m. Deux typologies d’échangeurs sont généralement utilisées : les systèmes avec échangeurs verticaux, principalement affectés par les conditions géologiques ; et les échangeurs horizontaux, plus proches de la surface du sol, impactés essentiellement par les conditions climatiques. Dans le sol, les échanges thermiques sont majoritairement des transferts de chaleur par conduction. Ainsi, les propriétés thermo-physiques du sol influencent la quantité d’énergie extraite par les échangeurs. Afin de quantifier les propriétés thermo-physiques d’un sol sous l’influence des conditions géologiques et climatiques, deux dispositifs expérimentaux sont élaborés, conçus, instrumentés et validés au sein de notre laboratoire. Les résultats expérimentaux enrichissent les connaissances scientifiques sur le comportement hydrique d’un sol soumis à des événements pluvieux et l’impact de la contrainte verticale sur les propriétés thermo-physiques d’un sol. De plus, une étude numérique, à partir d’une modélisation 2D par éléments finis d’un échangeur airsol, évalue les performances énergétiques de ce dernier en fonction de différentes humidifications du sol et différents scénarios de pluie. Les résultats numériques révèlent ainsi l’intérêt d’utiliser un sol d’enrobage très humide pour accroître significativement les performances énergétiques d’un échangeur air-sol. / Surface geothermal systems extract energy from the ground via a fluid circulating in an exchanger at a depth not exceeding 200 m. Two typologies of exchangers are generally used: systems with vertical exchangers, mainly affected by geological conditions; and horizontal exchangers, closer to the surface of ground, impacted mainly by weather conditions. Thermal exchanges in the soil are mainly conduction heat transfers. Thus, thermo-physical properties of soil influence, mostly, energy extracted by exchangers. In order to quantify influence of geological and meteorological conditions on thermo-physical properties of soil, two experimental devices are developed, designed, instrumented and validated. The experimental results provide more appropriate scientific knowledge on hydric behavior of a soil subjected to rain events and influence of compactness on thermal properties of soil. In addition, one numerical study, based on a finite element 2D modeling of an earth-air heat exchanger, evaluates their energy performance under different soil moisture conditions and rain scenarios thus revealing the utility of water to significantly improve its performance.

Dans cette thèse, nous étudions des réseaux sans fil dans lesquels les terminaux mobiles sont autonomes dans le choix de leurs configurations de communication. Cette autonomie de décision peut notamment concerner le choix de la technologie d'accès au réseau, le choix du point d'accès, la modulation du signal, les bandes de fréquences occupées, la puissance du signal émis, etc. Typiquement, ces choix de configuration sont réalisés dans le but de maximiser des métriques de performances propres à chaque terminal. Sous l'hypothèse que les terminaux prennent leurs décisions de manière rationnelle afin de maximiser leurs performances, la théorie des jeux s'applique naturellement pour modéliser les interactions entre les décisions des différents terminaux. Plus précisément, l'objectif principal de cette thèse est d'étudier des stratégies d'équilibre de contrôle de puissance d'émission afin de satisfaire des considérations d'efficacité énergétique. Le cadre des jeux stochastiques est particulièrement adapté à ce problème et nous permet notamment de caractériser la région de performance atteignable pour toutes les stratégies de contrôle de puissance qui mènent à un état d'équilibre. Lorsque le nombre de terminaux en jeu est grand, nous faisons appel à la théorie des jeux à champ moyen pour simplifier l'étude du système. Cette théorie nous permet d'étudier non pas les interactions individuelles entre les terminaux, mais l'interaction de chaque terminal avec un champ moyen qui représente l'état global des autres terminaux. Des stratégies de contrôle de puissance optimales du jeu à champ moyen sont étudiées. Une autre partie de la thèse a été consacrée à des problématiques d'apprentissage de points d'équilibre dans les réseaux distribués. En particulier, après avoir caractérisé les positions d'équilibre d'un jeu de positionnement de points d'accès, nous montrons comment des dynamiques de meilleures réponses et d'apprentissage permettent de converger vers un équilibre. Enfin, pour un jeu de contrôle de puissance, la convergence des dynamiques de meilleures réponses vers des points d'équilibre a été étudiée. Il est notamment proposé un algorithme d'adaptation de puissance convergeant vers un équilibre avec une faible connaissance du réseau. / In this thesis, we study wireless networks in which mobile terminals are free to choose their communication configuration. Theses configuration choices include access wireless technology, access point association, coding-modulation scheme, occupied bandwidth, power allocation, etc. Typically, these configuration choices are made to maximize some performance metrics associated to every terminals. Under the assumption that mobile terminals take their decisions in a rational manner, game theory can be applied to model the interactions between the terminals. Precisely, the main objective of this thesis is to study energy-efficient power control policies from which no terminal has an interest to deviate. The framework of stochastic games is particularly suited to this problem and allows to characterize the achievable utility region for equilibrium power control strategies. When the number of terminals in the network is large, we invoke mean field game theory to simplify the study of the system. Indeed, in a mean field game, the interactions between a player and all the other players are not considered individually. Instead, one only studies the interactions between each player and a mean field, which is the distribution of the states of all the other players. Optimal power control strategies from the mean field formulation are studied. Another part of this thesis has been focused on learning equilibria in distributed games. In particular, we show how best response dynamics and learning algorithms can converge to an equilibrium in a base station location game. For another scenario, namely a power control problem, we study the convergence of the best response dynamics. In this case, we propose a power control behavioral rule that converges to an equilibrium with very little information about the network.

Le principal objectif de la thèse était d'établir un cadre d’étude des communications efficace énergétiquement en définissant et en justifiant de nouvelles mesures d'efficacité énergétique pour divers systèmes sans fils. En général, le rendement énergétique est défini comme le rapport entre le débit total et la puissance totale consommée par l'émetteur. Cette définition implique que, lorsqu’une re-transmission est autorisée (dans le cas d'une erreur sur les paquets), la maximisation de l'efficacité énergétique peut conduire directement à minimiser l'énergie dépensée lors de la transmission d'une unité d'information. Ce travail développe un cadre pour l'efficacité énergétique pour les cas généraux de contrôle de puissance dans la couche physique avec MIMO et inter-couche avec une arrivée de paquets sporadique. Des algorithmes centralisés et décentralisés pour atteindre un point de fonctionnement économe en énergie pour les systèmes à l'étude ont été proposés. Les résultats mettent en évidence le compromis entre la consommation d'énergie et les taux de date en ce qui concerne l'efficacité énergétique des réseaux sans fil. Le principal objectif de la thèse était d'établir un cadre d’étude des communications efficace énergétiquement en définissant et en justifiant de nouvelles mesures d'efficacité énergétique pour divers systèmes sans fil. / The main objective of the thesis was to establish a framework for energy-efficient communication by defining and justifying novel energy-efficiency metrics for various wireless systems and settings. In general, the energy-efficiency is defined as the ratio of the total data rate to the total power consumed at the transmitter. This definition implies that, when re-transmission is allowed (in the case of outage), maximizing energy-efficiency can directly lead to minimizing the energy spent in transmitting a unit of information. This work develops a framework for energy-efficiency for the general cases of power control in the physical layer with MIMO and cross-layer with a sporadic packet arrival. Both centralized and decentralized algorithms for achieving an energy-efficient working point for the systems under consideration were proposed. The results highlight the trade-off between power consumption and date rates in energy efficient wireless networks.

On considère le transfert de chaleur au travers d'un film liquide de faible épaisseur s'écoulant par gravité le long d'un plan incliné, l'objectif étant de comprendre les mécanismes d'intensification des transferts par l'hydrodynamique du film et d'optimiser la géométrie d'un échangeur.Un modèle simplifié fondé sur une méthode intégrale aux résidus pondérés appliquée aux équations de Navier-Stokes et de Fourier a été développé. Un outil de résolution de système d'équations aux dérivées partielles utilisant la méthode des lignes a été écrit. Celui-ci utilise les différences finies pour discrétiser les dérivées spatiales et un schéma Runge Kutta implicite d'ordre élevé couplé à un contrôleur de pas de temps afin de garantir une résolution stable et performante des modèles.Ce modèle simplifié nous a permis de mettre en avant les liens entre l'hydrodynamique (et en particulier la recirculation ayant lieu au sein de la crête des ondes propagatives) et l'intensification des phénomènes de transferts, lien confirmé par résolution des équations primitives du problème.En effet, une étude paramétrique de l'intensification des transferts sur un élément représentatif d'une plaque d'échangeur par une excitation monochromatique en entrée d'écoulement a été menée. Elle montre le lien entre la présence de recirculation au sein des ondes propagatives et accroissement des transferts.Le modèle a été étendu afin de prendre en compte un fond à géométrie variable. Des travaux préliminaires sur l'effet d'un fond ondulé sur les transferts indiquent qu'une faible inclinaison soit nécessaire pour qu'un effet notable soit observé / We consider the heat transfer across a thin liquid film flowing by gravity along an tilted plane. This work aims at the identification of the mechanisms of heat transfer intensification and the optimization of the geometry of a plate exchanger.A simplified model based on weighted residual integral method applied to Navier Stokes and Fourier equations has been developed. A tool for solving system of partial derivative equations using the method of line has also been written. Spatial discretization is dealt with finite differences. A high order implicit Runge Kutta scheme with an adaptative time stepping, allows a stable and efficient resolution.This simplified model allowed us to link the fluid's dynamics (and especially the presence of recirculations under traveling wave crests, alos called roll waves) with transfer intensification. This link has been confirmed solving the primitive equations . Indeed, a parametric study of the transfer intensification on a signature/representative element of an exchanger plate by a monochromatic frequency has been conducted showing that transfer intensification is related to the onset of roll waves.The effect of a variable wall goemetry has been included to the model. Preliminary work points out the need for a low inclination to yield a significant effect on transfer intensification