Les réseaux de communication offrent à ce jour un ensemble de services très<br />diversifié aussi bien pour les industriels, les banques, la recherche, pour des particuliers et récemment<br />dans la médecine et la commande à distance. A cette forte utilisation des réseaux<br />viennent s'ajouter des contraintes de performances, de sécurité et de qualité de service que les<br />fournisseurs de service se doivent de respecter. L'étude des performances des réseaux ainsi que<br />leur modélisation exacte est donc un pas important pour la connaissance des influences des<br />différents liens des lignes de transmission sur les données qui les traversent. Afin d'évaluer l'in-<br />fluence des réseaux de communication dans la transmission des données, nous proposons de<br />modéliser puis d'étudier une ligne de transmission TCP/IP soumise aux protocoles de contrôle<br />de congestion et plongée dans un environnement Internet. L'outil de modélisation utilisé est les<br />RdP hybrides. Un modèle a été établi à base duquel toutes les dynamiques peuvent être observées<br />à tous les niveaux d'une communication (charge des buffers, baisse des vitesses à l'entrée<br />des routeurs, séparation des flux par les routeurs, priorités, stockage des données, retards, pertes,<br />etc.). Ce modèle détaillé nous a aussi permis de visualiser directement l'effet des changements<br />de paramètres de la ligne et des protocoles sur l'évolution de la transmission sur la ligne : Un<br />large panel de simulations a donc été effectué afin de visualiser ces différentes performances.<br />Enfin, un travail d'amélioration du temps de détection des pertes sur une ligne a été effectué.

Cette thèse est consacrée à l'évaluation de performances de réseaux de communication. On s'intéresse plus particulièrement à leur modélisation à l'aide de chaînes de Markov hybrides et à la résolution analytique de ces modèles. On caractérise les performances d'un réseau avec différents paramètres comme le débit ou les pertes. On peut les obtenir à l'aide de simulateurs, reposant sur un modèle discret pour la plupart. Mais ceci peut entraîner des temps de simulation très longs. C'est pour cela que nous développons une méthode analytique basée sur un modèle fluide du réseau. L'utilisation d'un modèle fluide associé à une méthode d'aggrégation réduit la complexité du problème et permet une résolution analytique plus rapide que la simulation. Nous nous intéressons d'abord à un système simple, dit mono-buffer, afin de déterminer quelques résultats utiles à l'étude de réseaux plus complexes. Ensuite nous présentons une méthode analytique pour le cas des réseaux de routeurs sous certaines hypothèses en utilisant une représentation Markovienne des états du réseau considéré. Les réseaux comportant la plupart du temps des convergences et des divergences, la méthode analytique a été adaptée pour permettre l'évaluation de performances dans ce type de situation. Les résultats obtenus sont comparables à ceux donnés par les simulateurs classiques, mais avec un temps de calcul beaucoup plus court.

Dans cette thèse, nous nous intéressons à la problématique liée à la communication numérique sur courant porteur dans l'objectif de fournir une infrastructure de communication qui permet la surveillance et le contrôle de la distribution et de la consommation de l'énergie. Ce travail a été effectué dans le cadre du projet européen REMPLI (Real-time Energy Management via Power Line and Internet) et a produit la spécification REMPLI PLC (Power Line Communication). Pour fournir une meilleure performance de la communication et effectuer le transfert de données en temps réel, en utilisant les réseaux électriques de moyenne tension et de basse tension, les problèmes principaux qui sont le routage dynamique de paquets de données, la gestion de la qualité de service et la notification des événement en temps réel, ont été traités. Nous avons développé un protocole de routage efficace pour s'adapter au changement dynamique de topologie du réseau électrique. Les performances de REMPLI PLC sont évaluées en utilisant des approches de simulation couplée avec des approches analytiques. Il est prouvé que la majorité des besoins applicatifs peuvent être satisfaite par REMPLI PLC. Nous avons proposé et implanté un nouvel “ordonnançeur de traffic” fournissant différents niveaux de qualité de service pour les applications. Des variantes de protocole ALOHA ont été proposées et évaluées afin de vérifier que les propriétés temps réel requises sur les notifications d'événements sont respectées.

Le corridor terrestre de transports inter-états est l'un des principaux outils de facilitation du commerce entre différents pays. Il se définit comme une route terrestre reliant différents pays avec pour objectif de consolider les flux transportés, d'améliorer les infrastructures et les services logistiques. Cette approche par corridor a été expérimentée dans plusieurs parties du monde où les pays ont ressenti la nécessité de se regrouper en blocs économiques. La raison d'être d'un bloc économique est principalement l'intégration régionale permettant d'accroître les avantages concurrentiels face à l'économie mondiale. Les corridors terrestres de transport apparaissent comme l'un des moyens efficaces pour atteindre ce but.De nos jours, différents modèles ont été conçus pour diagnostiquer les performances de ces corridors de transport en termes de temps, de coût, de flexibilité, de fiabilité et de sécurité des flux traversant le corridor. De manière générale, ces modèles classiques d'évaluation des corridors se regroupent en deux grandes catégories: les modèles d'évaluation au niveau stratégique et politique, et les modèles d'évaluation opérationnelle.Sur le plan stratégique et politique, deux modèles sont largement utilisés pour évaluer les corridors de transport. Ce sont «l'indicateur de commerce transfrontalier» et «l'Indice de Performance Logistique du pays (IPL)». Ces outils apprécient globalement le niveau de connectivité des pays aux marchés internationaux, par le biais du corridor.Au niveau opérationnel, les deux principaux modèles d'évaluation sont :le modèle graphique développée par l’UNESCAP et le modèle «Fastpath» développé par Nathan Associates Inc. en partenariat avec l'USAID. L'évaluation opérationnelle du corridor cherche à cerner exactement où se produisent les goulets d’étranglement le long du corridor, afin de préconiser les mesures ponctuelles et situationnelles appropriées.Il faut cependant relever que ces modèles classiques, stratégiques ou opérationnels conçus pour évaluer les corridors de transport ne prennent pas en compte certains aspects intrinsèques au stade du développement de chaque corridor dans son contexte socioéconomique. De plus certaines sous-régions économiques telles que la Communauté Economique et Monétaire de l'Afrique Centrale (CEMAC) ont des particularités qui leur sont propres. Parmi les particularités propres à la CEMAC, nous pouvons citer: la faiblesse de l’esprit communautaire et un manque d’appropriation de la Communauté par les États membres, le développement insuffisant des réseaux d'infrastructures, une industrie des transports dominée par une flotte de véhicules obsolètes, l'amateurisme des transporteurs et des auxiliaires de transport, la mauvaise gouvernance, un niveau de professionnalisation du secteur des transports à plusieurs vitesses en fonction des pays, la présence des groupes terroristes dans certaines régions, l'insuffisance des ressources financières, les faibles trafics sur certains corridors, l'absence de fournisseurs intégrés de prestations multimodales de transport, la faiblesse du secteur privé, le système de paiement archaïque, la faible capacité à utiliser les Technologies de l'Information et de la Communication, pour ne citer que celles-là.Pour pallier aux insuffisances des modèles classiques en ce qui concerne l'évaluation des corridors de la CEMAC, cette recherche met sur pieds une plate forme intégrée multidimensionnelle dénommée «CEMAC Corridor's Assessment Index» (CAI), plus appropriée à l'évaluation des corridors terrestres reliant des pays de la CEMAC en particulier.CAI a été conçu pour répondre spécifiquement aux questions suivantes :- Quels sont les facteurs caractéristiques de la performance d'un corridor de transport inter-états en Afrique centrale ?- Avec quel poids ces facteurs impactent-ils la performance du corridor ?- Quelles sont les composantes significatives pour chaque facteur et comment peut-on les identifier et les évaluer ?- Comment sur cette base élaborer des indicateurs permettant de mettre en évidence les dysfonctionnements du système de transport et logistique sur un corridor inter-états d'Afrique centrale ?- Quels sont les scénarii optimaux permettant d'améliorer de façon durable les performances de ces corridors ?Le modèle CAI s'appuie sur les sept dimensions suivantes, qui agrègent une batterie de vingt et huit indicateurs. Le cadre légal du corridor; L'offre en infrastructure de transport et l'interopérabilité des infrastructures; Les technologies de l'information et de communication; L'offre en services logistiques intégrés sur les corridors; La sécurité et la sureté le long du corridor; La dimension environnementale; La dimension économique.La démarche CAI présente plusieurs avantages, le plus important étant de guider les parties prenantes des corridors de transport inter-états dans leur prise de décision d'investissement, en intégrant le stade actuel du développement du corridor, et en mettant en avant les besoins prioritaires. Cette démarche minimise les risques associés à l'absence d'interventions structurées, et permet de prioriser les investissements sur le corridor de transport.L'application du modèle CIA sur les corridors prioritaires de la CEMAC, à savoir le corridor intermodal (rail-route) Douala-Ndjamena, les corridors routiers Douala-Ndjamena et Douala-Bangui, a mis en évidence les forces et les faiblesses de ces corridors en évaluant les différentes dimensions. De manière spécifique, la recherche fait la recommandation aux parties prenantes en charge des trois corridors, de prioriser la sécurité et la sureté, la gestion des infrastructures, l'utilisation des technologies de l'information et de communication, sans négliger les autres aspects.Cette recherche montre également que le corridor intégrant le tronçon ferroviaire est le plus performant des trois. D'autres études pourront être menée pour comparer les avantages des corridors ferroviaires par rapport aux corridors routiers, sur l'intégration sous régionale. / The development of interstate transport corridors has increased in the last five decades, in favor of the globalization of trade, both as an instrument of transport and to facilitate economic exchanges within the economic blocks made up of countries with free-trade agreements. They are routes connecting different economic zones with the objective of consolidating the flux of merchandise, increase and ameliorate interconnection, infrastructure along with logistic services that facilitate access to markets.Different models have been designed for the evaluation of transport corridors’ performances in terms of time, cost, flexibility, reliability, and security of the flow passing through the corridor. These classical models are generally classified under two major categories: evaluation models at the strategic and political levels, and evaluation models at the operational level.At the strategic and political levels, two tools are widely used to evaluate transport corridors. These are "the indicator of trans border trade" and "the country’s logistic performance index (LPI)". These indicators provide global assessment of the level of connectivity between countries on the international market.At the operational level, the two models mainly used for evaluation are: the graphical method developed by UNESCAP, and Fastpath developed by Nathan Associates Inc. in partnership with USAID. The operational evaluation of corridors seeks to pinpoint the bottlenecks along the corridor, in order to pro-act on appropriate quick-fix and situational measures.It is worth noting that these classical, strategic or operational models designed to evaluate transport corridors do not take account of certain intrinsic aspects at the development stage of each corridor in its socioeconomic context. Also, some economic sub-regions such as the Economic and Monetary Community of Central African States (CEMAC) have some unique particularities. Amongst these unique particularities in the CEMAC region are: a weak community spirit and a lack of ownership of such communities by the member states, insufficient development of infrastructure network, a transport industry dominated by a fleet of obsolete trucks, amateur transporters and transport auxiliaries, bad governance, a multi-speed professionalization of the transport sector depending on the country, the presence of terrorist groups in certain regions, insufficient financial resources, low traffic in some corridors, the absence of integrated multimodal transport service providers, a weak private sector, an archaic payment system, a low level in the use of information and communication technology, to list but these few.Because of these particularities, the authors have worked out a platform titled «CEMAC Corridor's Assessment Index» (CAI) which is more appropriate for the evaluation of land corridors linking CEMAC countries in particular.CAI model is designed specifically to answer the following questions: - What are the characteristic factors of performance of an interstate transport corridor in Central Africa? - To what extent do these factors impact the performance of the corridor? - What are the significant components for each factor and how can they be identified and evaluated?- On this basis, how can indicators be designed to highlight malfunctions in the transport and logistic systems of the interstate corridors of Central Africa?- What are the optimal scenarios required to improve on the performances of these corridors sustainably?CAI model is based on the seven dimensions bellow, aggregating a battery and twenty eight indicators. The legal framework of the corridor; The transport infrastructure provision and interoperability of infrastructure; The information technology and communications; The supply of integrated logistics services on the corridors; The safety and security along the corridor; The environmental dimension and The economic dimension.CAI model has many advantages; the most important one is to guide the corridor stakeholders’ investment decisions by helping them to take into account the transport corridor current stage of development. This aims to minimise the risks associated with the lack of structured interventions, and to prioritise investments on the transport corridor.Case studies conducted on the main interstate land corridors in Central Africa, that is the intermodal corridor (rail and road) Douala-Ndjamena, and the roads corridors Douala-Ndjamena and Douala-Bangui, have highlighted the strengths and weaknesses of these corridors, by the estimation of indices of different dimensions developed by the model.From these studies, recommendations have been made to the stakeholders in charge of these three corridors to prioritize, in order of importance: security and safety, infrastructure management, usage of information and communication technologies; without neglecting other dimensions with low performance indices.These studies also show that the corridor integrating the railway line is the most efficient of the three. Further studies need to be conducted to compare the impact of rail corridors on sub-regional integration, compared to road corridors. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur et technologie / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les progrès technologiques réalisés ces dernières années ont permis le développement de nouveaux types de capteurs dotés de moyens de communication sans fil, peu onéreux et pouvant être configurés pour former des réseaux autonomes. Les domaines d'application sont nombreux : domotique, santé, domaine militaire ou bien encore surveillance de phénomènes environnementaux. Les limites imposées sont la limitation des capacités de traitement, de stockage et surtout d'énergie. La liberté laissée à l'implantation est forte et impose de concevoir complètement l'infrastructure, les mécanismes et les protocoles en fonction de l'application visée. Dans cette thèse, nous nous sommes tout d'abord focalisés sur des réseaux de petites tailles. Nous avons conçu une solution protocolaire "Placide" pour le suivi de la chaîne du froid proposée dans le cadre du projet ANR-CAPTEURS. L'originalité première de la solution repose sur l'absence d'infrastructure et de Station de Base. Elle est composée de protocoles performants fondés sur la formation d'un anneau virtuel entre les noeuds, auto-organisants et très économes en énergie. Le second axe est dédié à une étude expérimentale de la qualité du lien.L'objectif est double. Nous souhaitions tout d'abord étayer certaines hypothèses effectuées dans la première partie du travail. Il s'agissait ensuite de proposer des protocoles et des algorithmes fondés sur la qualité du lien. Nous nous sommes focalisés sur la variation de la qualité du lien en fonction de la distance entre les noeuds et de la puissance de transmission. Par la suite, l'impact de la qualité du lien sur la topologie du réseau a été étudiée. Les retours d'expérience sont importants quant à la compréhension des facteurs affectant la durée de vie du réseau. La dernière contribution concerne l'exploitation de ces observations en proposant des stratégies de partage decharge. Notre idée est que des protocoles très réduits et des mécanismes simples peuvent être mis en oeuvre pour le routage. Nous illustrons ces principes au travers d'exemples pour lesquels nous montrons la supériorité de ces solutions par rapport à des routages de type plus court chemin. / Technological advances during the last few years allowed the development of new and cheap sensors equiped with wireless communication which can be configured to form autonomous networks. The application areas for wireless sensor networks (WSN) are various: home automations, health care services, military domain, and environment monitoring. The imposed constraints are limited capacity of processing, storage, and especially energy. In addition, implementing WSN solutions is highly open and requires that the infrastructure, the mechanisms and the protocols should be completely designed based on each specific application.In this thesis, we first focused on small networks. We designed « Placide », a protocol stack solution for cold chain monitoring proposed within the ANR-CAPTEURS project. The first originality of this solution is based on the absence of infrastructure and base stations. « Placide » is composed of self-organizing and energy-efficient protocols based on a virtual ring construction between nodes. The second topic is devoted to an experimental study on Link Quality Indicator (LQI). There are two main objectives. Firstly, we want to endorse our precise assumptions of the first part of the work. Secondly, our poposed link quality based protocols and algorithms willbe described. We focused on LQI variations according to distance between nodes and transmission power.Thereafter, the impact of LQI on the network topology has been studied. Feedbacks are important to understand which factors affect the network lifetime. The last contribution relates to the use of these observations by proposing load balancing strategies. Our idea is that very reduced protocols and simple mechanisms can be used in routing protocols. We illustrate these principles through simple examples where we show the superiority of these solutions compared to standard routing like shortest path for example.

Les travaux de recherche effectués dans le cadre de cette thèse concernent un problème delotissement et de séquencement pour une ligne de production imparfaite. Deux types d'aléas sont prisen compte : le rendement aléatoire (à cause des rebuts) et le temps d'exécution aléatoire (à cause despannes machines). Les temps de changement de série dépendant de la séquence des produits sontégalement pris en compte.Le problème est issu de d'une fabrication automatisée (usine-automate) des circuits impriméset il a été posé lors de la conception du système de gestion de production de l'atelier fabriquant lespartons conducteurs de plusieurs types. Étant donné que l'usine était complètement automatisée,l'atelier (comme le reste de l'usine) travaillait la plupart de la journée sans personnel autre que celui demaintenance, alors il fallait construire un planning de production pour les 24 heures suivantes. Ceplanning devait être répété chaque jour. Le problème consistait à définir les quantités optimales deproduits à traiter (tailles de lots) et l'ordre de passage des lots dans une ligne de production afind'optimiser un critère.Le problème traité appartient à trois domaines de recherche: 1) lotissement optimale pour lessystèmes de production imparfaits (ou lotissement sous incertitudes); 2) ordonnancement etlotissement déterministe; 3) ordonnancement avec des temps ou (et) coût de changement de série (setup).Dans la littérature scientifique nous trouvons beaucoup d’exemples de problèmes appartenant auun ou à l’intersection de deux de ces domaines. Par contre, nous n’avons pas trouvé les travaux quitraites de problèmes identiques au notre.Etant donné que le problème est trop compliqué tel qu’il est, nous avons cherché des façonsde son modélisation qui nous permettrons le résoudre. Nous avons trouvé trois cas où le problèmeinitial peut être décomposé en plusieurs parties, chacune entre lesquelles peut être transformé dans unproblème connu de la Recherche Opérationnelle. Ensuite nous avons travaillé que sur la partielotissement du problème décomposé tout en montrant comment les autres partis peuvent être résolus.Les problèmes de ce type sont très importants pour l’optimisation d’une chaine logistique.Ces résolutions aident d’organiser la production à la manière efficace, que permet aux entreprises defaire des gains financiers importants. / This thesis contains the research study of a multi-product lot-sizing and sequencing problemfor an imperfect production line. Two types of uncertainties were taken into account: the random yield(because of defective items) and random lead time (due to machine breakdowns). The sequencedependent set-up time between different products was also taken into account.This problem came from the electronics industry, more precisely from the automatedmanufacturing of several types of Printed Circuit Board. Since the plant was completely automated,the considered production line (like the rest of the plant) worked most of the day without any otherstaff but maintenance one, so it was necessary to consider a production schedule for the next 24 hours.This schedule was repeated every day. The problem was to define the optimal quantities of productsto be manufactured (lot sizes) and the sequence of these lots to optimize a given factor. The problemaddressed belongs to three research domains: 1) optimal lot-sizing for the imperfect productionsystems (or lot-sizing under uncertainty), 2) deterministic lot-sizing and scheduling, 3) schedulingwith set-up times or (and) costs. In the literature we can find many examples of problems belonging toone or the intersection of two of these areas. But we did not find any work that deals with similarproblem to ours.Since the problem is too complicated as it is, we looked for ways of modeling it, which wouldhave allowed us to solve it. We found three cases where the original problem could be decomposedinto several parts, each of which could be converted to a known problem of Operations Research.Then we worked on the lot-sizing part of the decomposed problem. Meanwhile, we showed how otherparties could be resolved.These kinds of problems are very important for a supply chain optimizing. Their solutionshelp to organize an efficient production, which in turn allows to make significant financial gains tocompany.

La dernière décennie a vu l'émergence d'Internet et l'apparition des applications multimédia qui requièrent de plus en plus de bande passante, ainsi que des utilisateurs qui exigent une meilleure qualité de service. Dans cette perspective, beaucoup de travaux ont été effectués pour améliorer l'utilisation du spectre sans fil.Le sujet de ma thèse de doctorat porte sur l'application de la théorie des jeux, la théorie des files d'attente et l'apprentissage dans les réseaux sans fil,en particulier dans des environnements partiellement observables. Nous considérons différentes couches du modèle OSI. En effet, nous étudions l'accès opportuniste au spectre sans fil à la couche MAC en utilisant la technologie des radios cognitifs (CR). Par la suite, nous nous concentrons sur le contrôle de congestion à la couche transport, et nous développons des mécanismes de contrôle de congestion pour le protocole TCP. / Since delay-sensitive and bandwidth-intense multimedia applications have emerged in the Internet, the demand for network resources has seen a steady increase during the last decade. Specifically, wireless networks have become pervasive and highly populated.These motivations are behind the problems considered in this dissertation.The topic of my PhD is about the application of game theory, queueing theory and learning techniques in wireless networks under some QoS constraints, especially in partially observable environments.We consider different layers of the protocol stack. In fact, we study the Opportunistic Spectrum Access (OSA) at the Medium Access Control (MAC) layer through Cognitive Radio (CR) approaches.Thereafter, we focus on the congestion control at the transport layer, and we develop some congestion control mechanisms under the TCP protocol.The roadmap of the research is as follows. Firstly, we focus on the MAC layer, and we seek for optimal OSA strategies in CR networks. We consider that Secondary Users (SUs) take advantage of opportunities in licensed channels while ensuring a minimum level of QoS. In fact, SUs have the possibility to sense and access licensed channels, or to transmit their packets using a dedicated access (like 3G). Therefore, a SU has two conflicting goals: seeking for opportunities in licensed channels, but spending energy for sensing those channels, or transmitting over the dedicated channel without sensing, but with higher transmission delay. We model the slotted and the non-slotted systems using a queueing framework. Thereafter, we analyze the non-cooperative behavior of SUs, and we prove the existence of a Nash equilibrium (NE) strategy. Moreover, we measure the gap of performance between the centralized and the decentralized systems using the Price of Anarchy (PoA).Even if the OSA at the MAC layer was deeply investigated in the last decade, the performance of SUs, such as energy consumption or Quality of Service (QoS) guarantee, was somehow ignored. Therefore, we study the OSA taking into account energy consumption and delay. We consider, first, one SU that access opportunistically licensed channels, or transmit its packets through a dedicated channel. Due to the partial spectrum sensing, the state of the spectrum is partially observable. Therefore, we use the Partially Observable Markov Decision Process (POMDP) framework to design an optimal OSA policy for SUs. Specifically, we derive some structural properties of the value function, and we prove that the optimal OSA policy has a threshold structure.Thereafter, we extend the model to the context of multiple SUs. We study the non-cooperative behavior of SUs and we prove the existence of a NE. Moreover, we highlight a paradox in this situation: more opportunities in the licensed spectrum may lead to worst performances for SUs. Thereafter, we focus on the study of spectrum management issues. In fact, we introduce a spectrum manager to the model, and we analyze the hierarchical game between the network manager and SUs.Finally, we focus on the transport layer and we study the congestion control for wireless networks under some QoS and Quality of Experience (QoE) constraints. Firstly, we propose a congestion control algorithm that takes into account applications' parameters and multimedia quality. In fact, we consider that network users maximize their expected multimedia quality by choosing the congestion control strategy. Since users ignore the congestion status at bottleneck links, we use a POMDP framework to determine the optimal congestion control strategy.Thereafter, we consider a subjective measure of the multimedia quality, and we propose a QoE-based congestion control algorithm. This algorithm bases on QoE feedbacks from receivers in order to adapt the congestion window size. Note that the proposed algorithms are designed based on some learning methods in order to face the complexity of solving POMDP problems.

In this thesis, we are interested in a wide-area PLC (Power Line Communication) network to provide a communication infrastructure for monitoring and control of energy distribution and consumption. This work has been carried out as a part of REMPLI (Real-time Energy Management via Power Line and Internet) European project and resulted in the definition of REMPLI PLC. For achieving high network performance and real-time data transfer using medium voltage and low voltage electricity grids, major problems such as dynamic packet routing, quality of service management and real-time event reporting are addressed. We designed an efficient routing protocol to cope with dynamic electricity grid topology changes and to relay packets to reach the destination. REMPLI PLC performance is evaluated using simulations and complemented by analytic studies. It is proved that most of the application requirements can be satisfied by REMPLI PLC. We proposed and implemented a new traffic dispatcher providing differentiated quality of service for applications. Based on ALOHA protocol, some variants have been designed and evaluated for enabling efficient real-time event notification / Dans cette thèse, nous nous intéressons à la problématique liée à la communication numérique sur courant porteur dans l’objectif de fournir une infrastructure de communication qui permet la surveillance et le contrôle de la distribution et de la consommation de l’énergie. Ce travail a été effectué dans le cadre du projet européen REMPLI (Real-time Energy Management via Power Line and Internet) et a produit la spécification REMPLI PLC (Power Line Communication). Pour fournir une meilleure performance de la communication et effectuer le transfert de données en temps réel, en utilisant les réseaux électriques de moyenne tension et de basse tension, les problèmes principaux qui sont le routage dynamique de paquets de données, la gestion de la qualité de service et la notification des événement en temps réel, ont été traités. Nous avons développé un protocole de routage efficace pour s’adapter au changement dynamique de topologie du réseau électrique. Les performances de REMPLI PLC sont évaluées en utilisant des approches de simulation couplée avec des approches analytiques. Il est prouvé que la majorité des besoins applicatifs peuvent être satisfaite par REMPLI PLC. Nous avons proposé et implanté un nouvel “ordonnançeur de traffic” fournissant différents niveaux de qualité de service pour les applications. Des variantes de protocole ALOHA ont été proposées et évaluées afin de vérifier que les propriétés temps réel requises sur les notifications d’événements sont respectées

Ces dernières années, la popularité croissante des applications, e.g. les expériences scientifiques, Internet des objets et les réseaux sociaux, a conduit à la génération de gros volumes de données. La gestion de telles données qui de plus, sont hétérogènes et distribuées à grande échelle, constitue un défi important. Dans les systèmes traditionnels tels que les systèmes distribués et parallèles, les systèmes pair-à-pair et les systèmes de grille, répondre à des objectifs tels que l'obtention de performances acceptables tout en garantissant une bonne disponibilité de données constituent des objectifs majeurs pour l'utilisateur, en particulier lorsque ces données sont réparties à travers le monde. Dans ce contexte, la réplication de données, une technique très connue, permet notamment: (i) d'augmenter la disponibilité de données, (ii) de réduire les coûts d'accès aux données et (iii) d'assurer une meilleure tolérance aux pannes. Néanmoins, répliquer les données sur tous les nœuds est une solution non réaliste vu qu'elle génère une consommation importante de la bande passante en plus de l'espace limité de stockage. Définir des stratégies de réplication constitue la solution à apporter à ces problématiques. Les stratégies de réplication de données qui ont été proposées pour les systèmes traditionnels cités précédemment ont pour objectif l'amélioration des performances pour l'utilisateur. Elles sont difficiles à adapter dans les systèmes de cloud. En effet, le fournisseur de cloud a pour but de générer un profit en plus de répondre aux exigences des locataires. Satisfaire les attentes de ces locataire en matière de performances sans sacrifier le profit du fournisseur d'un coté et la gestion élastiques des ressources avec une tarification suivant le modèle 'pay-as-you-go' d'un autre coté, constituent des principes fondamentaux dans les systèmes cloud. Dans cette thèse, nous proposons une stratégie de réplication de données pour satisfaire les exigences du locataire, e.g. les performances, tout en garantissant le profit économique du fournisseur. En se basant sur un modèle de coût, nous estimons le temps de réponse nécessaire pour l'exécution d'une requête distribuée. La réplication de données n'est envisagée que si le temps de réponse estimé dépasse un seuil fixé auparavant dans le contrat établi entre le fournisseur et le client. Ensuite, cette réplication doit être profitable du point de vue économique pour le fournisseur. Dans ce contexte, nous proposons un modèle économique prenant en compte aussi bien les dépenses et les revenus du fournisseur lors de l'exécution de cette requête. Nous proposons une heuristique pour le placement des répliques afin de réduire les temps d'accès à ces nouvelles répliques. De plus, un ajustement du nombre de répliques est adopté afin de permettre une gestion élastique des ressources. Nous validons la stratégie proposée par une évaluation basée sur une simulation. Nous comparons les performances de notre stratégie à celles d'une autre stratégie de réplication proposée dans les clouds. L'analyse des résultats obtenus a montré que les deux stratégies comparées répondent à l'objectif de performances pour le locataire. Néanmoins, une réplique de données n'est crée, avec notre stratégie, que si cette réplication est profitable pour le fournisseur. / In recent years, growing popularity of large-scale applications, e.g. scientific experiments, Internet of things and social networking, led to generation of large volumes of data. The management of this data presents a significant challenge as the data is heterogeneous and distributed on a large scale. In traditional systems including distributed and parallel systems, peer-to-peer systems and grid systems, meeting objectives such as achieving acceptable performance while ensuring good availability of data are major challenges for service providers, especially when the data is distributed around the world. In this context, data replication, as a well-known technique, allows: (i) increased data availability, (ii) reduced data access costs, and (iii) improved fault-tolerance. However, replicating data on all nodes is an unrealistic solution as it generates significant bandwidth consumption in addition to exhausting limited storage space. Defining good replication strategies is a solution to these problems. The data replication strategies that have been proposed for the traditional systems mentioned above are intended to improve performance for the user. They are difficult to adapt to cloud systems. Indeed, cloud providers aim to generate a profit in addition to meeting tenant requirements. Meeting the performance expectations of the tenants without sacrificing the provider's profit, as well as managing resource elasticities with a pay-as-you-go pricing model, are the fundamentals of cloud systems. In this thesis, we propose a data replication strategy that satisfies the requirements of the tenant, such as performance, while guaranteeing the economic profit of the provider. Based on a cost model, we estimate the response time required to execute a distributed database query. Data replication is only considered if, for any query, the estimated response time exceeds a threshold previously set in the contract between the provider and the tenant. Then, the planned replication must also be economically beneficial to the provider. In this context, we propose an economic model that takes into account both the expenditures and the revenues of the provider during the execution of any particular database query. Once the data replication is decided to go through, a heuristic placement approach is used to find the placement for new replicas in order to reduce the access time. In addition, a dynamic adjustment of the number of replicas is adopted to allow elastic management of resources. Proposed strategy is validated in an experimental evaluation carried out in a simulation environment. Compared with another data replication strategy proposed in the cloud systems, the analysis of the obtained results shows that the two compared strategies respond to the performance objective for the tenant. Nevertheless, a replica of data is created, with our strategy, only if this replication is profitable for the provider.

Cette thèse porte sur la planification des tournées de soins pour l'hospitalisation à domicile. Sous l'impulsion des différentes politiques publiques de santé mises en place en France, la demande des patients de recevoir leur traitement dans un environnement familier et sécurisant n'a cessé de croître. Faisant apparaître de nouvelles problématiques d'organisation au sein des établissements d'hospitalisation à domicile, notre travail porte sur l'optimisation de la planification des tournées de soins en considérant des contraintes médicales, logistiques et économiques. Dans un premier temps, nous étudions la planification des tournées de soins hospitaliers à domicile en portant un intérêt particulier aux contraintes de fenêtres de temps et de synchronisation des visites. En rendant ces contraintes souples, nous apportons plus de flexibilité à la modélisation du problème en définissant individuellement les souhaits des patients pour recevoir leurs soins afin d'améliorer la qualité de la planification obtenue et la satisfaction des patients. Dans un second temps, nous intégrons à notre modélisation l'équilibrage de la charge de travail du personnel soignant. Cet aspect ne doit en effet pas être négligé afin d'obtenir une certaine équité et s'assurer de l'applicabilité de notre solution. Par la suite, nous étudions le problème sous sa forme multi-objectif. La hiérarchisation des objectifs pouvant se révéler déroutante pour les décideurs, nous proposons un algorithme mémétique multi-objectif afin d'obtenir un ensemble de solutions représentant différents compromis entre les objectifs. Enfin, la dernière partie de cette thèse s'intéresse à la planification des tournées de soins hospitaliers à domicile dans un contexte multi-centre de soins. La dispersion géographique des patients sur le territoire pouvant entraîner l'ouverture de nouveaux centres de soins, l'affectation des soignants aux centres de soins devient un nouvel aspect à optimiser. Pour chaque problématique, des expériences sont réalisées afin d'évaluer la qualité de nos méthodes de résolution sur des instances de la littérature. / This thesis deals with the planning of care routes for home health care. Under the impulse of the various public health policies put in place in France, the demand for patients to receive their treatment in a familiar and safe environment has steadily increased. Revealing new organizational problems in home health care structures, our work focuses on optimizing care routes planning by considering medical, logistical and economic constraints. As a first step, we study the planning of home health care routes with a particular focus on time window and synchronization constraints. By relaxing these constraints, we bring more flexibility to problem modeling by individually defining the wishes of patients to receive their treatment in order to improve the quality of patient planning and patient satisfaction. In a second step, we integrate in our modeling the workload balancing of the caregivers. This aspect must not be neglected in order to obtain fairness and ensure the applicability of our planning. Subsequently, we study the problem in its multi-objective form. The prioritization of objectives may be confusing for the decision makers, we propose a memetic algorithm for multi-objective optimization in order to obtain a set of solutions representing various trade-offs between the objectives. Finally, the last part of this thesis focuses on the assignment of visits and caregivers to home health care centers in a multi-center configuration. The geographical dispersion of patients on the territory may lead to the opening of new centers, the assignment of caregivers to home health care centers is becoming a new aspect to optimize. For each problem, experiments are carried out in order to evaluate the quality of our solving methods on instances of the literature.