Cette thèse aborde le problème de la surcharge des réseaux des données des opérateurs mobiles. La croissance des abonnements au haut débit mobile engendre aujourd'hui de nombreux goulots d'étranglement dans ces réseaux. Plus particulièrement, la disponibilité de la bande passante sur les stations de bases est de plus en plus réduite. Pour faire face à cette problématique, les opérateurs mobiles essaient de décharger le trafic des données de leurs infrastructures en déployant des réseaux de substitution à petites cellules, tels que les femtocells ou réseaux WiFi publics. Ces réseaux restent néanmoins très localisés et ne résolvent donc que très partiellement le problème. Ainsi, plus récemment, nous voyons l'émergence des réseaux opportunistes qui visent à transmettent les données en ne se basant que sur les dispositifs mobiles, c-à-d, de dispositif à dispositif. Cette thèse vise à évaluer la faisabilité de décharger le trafic de données mobile à l'aide des hotspots WiFi en étendant leur champs de couverture par l'utilisation des réseaux opportunistes. Pour ce faire, cette thèse propose un cadre pour le déchargement (offloading) de données de façon opportuniste et un mécanisme d'incitation pour encourager la coopération des utilisateurs des dispositifs mobiles. Dans une première partie de cette thèse, nous avons tracé la couverture 3G et WiFi à travers plusieurs lignes de bus à Paris afin d'évaluer la façon dont les utilisateurs et les opérateurs mobiles peuvent bénéficier des réseaux WiFi existants pour le déchargement des données. Nos résultats indiquent que les points d'accès WiFi déployés par les fournisseurs de service Internet peuvent décharger une partie non négligeable du trafic de données, cependant des restrictions telles que le temps de l'association et le processus d'authentification peuvent diminuer la quantité de données transmises. Dans une tentative d'offrir une nouvelle approche pour le déchargement mobile, nous proposons dans un second temps un cadre décisionnel multi-critères, appelé OppLite, pour décharger les données des réseaux de mobiles 3G grâce à des communications dispositif à dispositif opportunistes. Nous avons montré par des simulations qu'un tel déchargement mobile opportuniste peut étendre la couverture et l'efficacité des réseaux cellulaires, permettant un déchargement pouvant aller jusqu'à 36% des données dans certains scénarios. L'efficacité du déchargement mobile par les réseaux opportunistes dépend principalement de la tolérance au délai par l'application et de la coopération des utilisateurs mobiles. Le déchargement opportuniste dépend de la volonté de l'utilisateur d'offrir ses ressources aux autres. Nous avons donc proposé, dans un troisième temps, un mécanisme d'incitation, appelé MINEIRO, qui calcul un rang de réputation basée sur la source des messages reçus par les nœuds intermédiaires. MINEIRO permet à des réseaux composés d'un pourcentage important, allant jusqu'à 60%, de nœuds avec un comportement égoïste sans dégradation des performances dans un scénario de mobilité aléatoire. Au delà de ce pourcentage, MINEIRO permet maintenir un taux de livraison et des délais de livraison constants / This thesis addresses the overload problem of the Wireless Internet service Providers' (WISP) network. The growth of mobile broadband subscription has been leading several bottlenecks to WISPs, such as, bandwidth availability and resource sharing of over a single cellular cell. WISPs can move off data traffic from its infrastructure by deploying small cells, such as femtocells, to public WiFi networks or, more recently, to device-to-device opportunistic networks. This work evaluates the feasibility to offload mobile data traffic using WiFi hotspots, proposes a framework to opportunistic data offloading and an incentive mechanism to encourage users cooperation. We mapped 3G and WiFi coverage through several bus routes in Paris in order to evaluate how users and WISPs can benefit from the existing infrastructure. Our results indicate that the deployed WISPs access points can offload part of the data traffic, however restrictions such as association time and the authentication process may reduce the amount of offloaded data. We propose a multi-criteria decision-making framework, called OppLite, to offload data from 3G networks using opportunistic device-to-device communications. Trace-driven simulations showed that opportunistic mobile offloading can expand coverage and network efficiency, offloading up to 36% of data in certain scenarios. Thus, the effectiveness of opportunistic mobile offloading depends mainly of the delay tolerance of the applications and whether the user cooperates. Since opportunistic offloading depends on the user's willingness to offer his/her resources to others, we propose a message-based incentive mechanism that builds a reputation rank based on the source of messages received by the forwarding nodes, called MINEIRO. The network supports up to 60% of nodes with selfish behavior without performance degradation in a random mobility scenario. After this threshold, MINEIRO kept the delivery rate and the delay constant. Meanwhile, in a scenario with social-based mobility, selfish behavior degrades the network performance quickly

Deux situations de comportement égoïste des agents dans les réseaux de communication sont considérées dans le cadre de la théorie des jeux.La première situation concerne les réseaux de communication utilisant un routage décentralisé basé sur des agents autonomes. Nous étudions les propriétés de convergence des dynamiques de meilleures réponses dans un jeu de routage sur des liens parallèles. Le jeu implique un nombre fini d'agents, chacun décidant comment son trafic est routé sur les liens de manière à minimiser son propre coût. Nous proposons l'utilisation du rayon spectral généralisé des matrices Jacobiennes de l'opérateur de meilleure réponse pour démontrer la convergence.La seconde situation apparaît dans les réseaux tolérants aux délais dont l'objectif est de permettre la communication dans des environnements où la connectivité n'est qu'intermittente et où les délais de communication peuvent être très longs. Nous proposons tout d'abord un mécanisme d'incitation basé sur une récompense pour convaincre les noeuds mobiles de relayer les messages, et analysons l'influence de l'information donnée par la source (nombre de copies du message, âge de ces copies) aux relais sur le prix à payer pour transmettre le message. Nous considérons ensuite un modèle dans lequel la source propose une récompense fixe. Les noeuds mobiles peuvent alors décider d'accepter ou non le message, et s'ils l'acceptent, peuvent ensuite à tout moment décider de l'abandonner. Nous modélisons l'interaction entre les noeuds mobiles sous la forme d'un jeu stochastique partiellement observable et analysons les politiques optimales pour les relais. / This thesis focuses on the issues related to the selfish behavior of the agents in the communication networks. We are particularly interested in two situations in which these issues arise and we address game-theoretical framework to study them.The first situation relates to communication networks using a distributed routing based on autonomous agents. Compared to a centralized routing, this type of routing offers significant advantages in terms of scalability, ease of deployment or robustness to failures and environmental disturbances. We investigate the convergence properties of the sequential best-response dynamics in a routing game over parallel links. The game involves a finite number of routing agents each of which decides how much flow to route on each of the links with the objective of minimizing its own costs. For some particular cases (e.g., two players), the convergence of the best-response dynamics can be proved by showing that this game has a potential function. For other cases, a potential function has remained elusive. We propose the use of non-linear spectral radius of the Jacobian of the best-response dynamics as an alternative approach to proving its convergence.The second situation occurs in Delay Tolerant Networks (DTNs) that have been the subject of intensive research over the past decade. DTN has an idea to support communication in environments where connectivity is intermittent and where communication delays can be very long. We focus on game-theoretic models for DTNs. First, we propose an incentive mechanism to persuade selfish mobile nodes to participate in relaying messages, and investigate the influence of the information given by the source (number of existing copies of the message, age of these copies) to the relays on the rewards proposed. For static information polices, that is the same type of information given to all the relays, it is shown that the expected reward paid by the source is independent of the policy. However, the source can reduce the reward by dynamically adapting the type of information based on the meeting times with the relays. For the particular cases, we give some structural results of the optimal adaptive policy. Next, we consider the model where the source proposes a fixed reward. The mobile relays can decide to accept or not the packet and then to drop the packet in the future. This game can be modelled as a partially-observable stochastic game. For two relays, we have shown that the optimal policies for the relays relates to the threshold type.