Dans le cadre d'une thèse CIFRE conjointe entre le Loria et Thales Research & Technology, nous étudions un nouveau type de réseau maillé embarqué temps réel. La mise en réseau maillé des composants des systèmes embarqués concilie les contraintes temps réel des applications avec leurs besoins croissants en termes de bande passante et collaboration. La pluralité des chemins de communication résulte en de meilleures propriétés de flexibilité, résilience, passage à l'échelle et répartition de charge. Cependant, ceci nécessite d'être capable d'allouer dynamiquement les ressources réseau en fonction des besoins des applications. Notre approche consiste à permettre aux applications de faire des requêtes de flux temps réel à l'exécution, puis allouer dynamiquement les ressources correspondant aux besoins en communication. A cette fin, nous avons conçu l'architecture Software-Defined Real-time Networking (SDRN). Elle aborde en même temps les problématiques d'isolation des flux, analyse temporelle, routage, tolérance aux fautes, ainsi que les interfaces avec les couches applicatives et les couches basses du système. Elle est également modulaire, c'est-à-dire que certaines parties de l'architecture peuvent être remplacées sans remettre en cause les autres modules. Enfin, elle a été validée par une implémentation sur plateforme matérielle RapidIO. Ce document restitue les travaux de recherche sur SDRN. Il s'intéresse également à la problématique de l'expérimentation sur les réseaux embarqués et propose une approche originale d'expérimentation, ERICA. Cette approche facilite la mise en place d'expérimentations mêlant aspects réels et simulés. ERICA génère les fichiers nécessaires à la mise en place du scénario défini dans une interface graphique haut niveau. Elle permet ainsi au chercheur d'appliquer une réflexion haut niveau sur ses expérimentations et de réutiliser les couches communes à plusieurs scénarios d'expérimentation / We are studying a new kind of embedded real-time mesh network. Mesh networking of the components of embedded systems reconciles their real-time constraints with the new application needs in terms of bandwidth and tight interactions. The plurality of communication paths results in increased flexibility, resilience, scalability and load balancing characteristics. However, this requires the ability to dynamically allocate network resource with respect to the needs of running applications. Our approach is to allow applications to make online real-time flow resource requests and consequently allot network resources according to these requirements. To this end, we have designed the Software-Defined Real-time Networking (SDRN) architecture. It addresses flow isolation, timing analysis, routing, fault tolerance, as well as the interfaces with the application layer and the lower layers of the system. It also allows any module to be replaced without interfering with the remainder of the architecture. It has been validated via an implementation on an in-silicon RapidIO platform. This thesis describes our research on the SDRN architecture. It also proposes an original method for experimenting on embedded networks, ERICA. The ERICA framework automatically generates all what is needed to conduct a network experiment in a selected environment (such as a simulator or a testbed), with both physical and simulated aspects. Hence, it allows the researcher to perform a high-level thinking of the whole experimentation process and to reuse applications and experiment designs from an experimentation stack to another

L'objectif de réduction de la consommation en kérosène des avions passant par une plus grande efficacité des systèmes, la distribution électrique devient un moyen privilégié pour satisfaire les besoins. Dans ce cadre, la notion d'avion « plus électrique » implique de revoir les systèmes de distribution et d'étudier, notamment, le passage en haute tension continue (HVDC). Une description générale des systèmes embarqués sur les avions civils est donnée dans ce manuscrit ainsi qu'une description des avantages et inconvénients des différents vecteurs énergétiques permettant de mieux situer les gains envisageables lors du passage à l'électrification des systèmes. Cependant, la mise en place de la distribution HVDC peut entraîner de nouveaux problèmes, notamment de qualité et/ou d'instabilité. Afin de palier ces problèmes, une architecture est proposée dans laquelle les équipements sont reliés entre eux par des coeurs de distribution eux-mêmes liés par des organes de transferts de puissances pouvant maîtriser ces transferts : on parle alors de réseau maillé. Pour pouvoir réaliser ces transferts, deux types d'équipements électroniques de puissance sont proposés : le DCPFC (Direct Current Power Flow Controler) et le MAPFC (Mixed function for Actuation and Power Flow Control). Ces équipements imposent une gestion énergétique spécifique : il faut déterminer les modes de fonctionnement des équipements ainsi que les références des puissances à transférer. Pour cela, une modélisation du réseau sous forme de graphe est effectuée, ceci se traduisant par un algorithme générique permettant de déterminer les équations structurelles du réseau ainsi que deux algorithmes servant à contrôler des grandeurs distinctes : Les grandeurs discrètes sont contrôlées par un système expert détenant un ensemble de règles de fonctionnement ; Les grandeurs continues sont gérées par un algorithme de recherche de flot dans un graphe. Après la mise en place en simulation de l'ensemble du réseau maillé, un banc d'essai expérimental valide les principes décrits théoriquement et permet l'étude de différentes gestions énergétiques (tout autant qu'il permet de tester un équipement seul ou le réseau dans une configuration non-maillée). Finalement, une exploitation des concepts sur un réseau répondant aux normes aéronautiques est développée. Ceci posant notamment des problèmes aux niveaux de la conception des équipements mais également sur l'architecture actuelle des réseaux électriques (connexion du neutre des générateurs, protection des personnes, compatibilité électromagnétique, etc.). / As the aircraft fuel consumption needs more efficient systems, electrical distribution becomes a favoured way in satisfying those needs. In this context, the “more electrical aircraft” notion implies to deeply refund distribution means. High Voltage Direct Current - HVDC - distribution helps in going this way. A general description of civil aircraft embedded systems is given in this document. Advantages and drawbacks of energetic vectors are described too, allowing a better comprehension of possible improvements due to system electrification. Therefore, the HVDC deployment can lead to new problems, particularly in quality and stability domains. In order to take into account these problems, we propose a new distribution architecture in which equipments are interconnected through power distribution centres, which ones are interconnected through power flow controller equipments. This new architecture is described as a meshed distribution network. Two kinds of equipment are proposed to control the electrical power flow: DCPFC - for Direct Current Power Flow Controller - and MAPFC - Mixed function for Actuation Power Flow Control. As a result, a specific power management is needed. Equipment operating modes and power to transfer references have to be determined. In a first step, a graph based modelling of the electrical network is done, resulting in a generic algorithm which permits to determine network structural equations. In a second step, two algorithms control the network: - Discrete quantities are regulated by an expert system based on a rule set; - Continuous quantities are managed through a flow research algorithm based on the graph modelling; The validation of these concepts is realised through electrical simulations of the whole meshed network. Then, an experimental test bench validates the theoretical principles and allows the operation of equipments and meshed network in multiple configurations. Finally, concepts are extrapolated in an electrical network respecting aeronautic constraints. Those constraints are highlighted at equipment level and network level.

Dans cette thèse, nous nous concentrons sur la conception et l'optimisation de performances inter-couches dans les réseaux maillés radio multi-canal multi-interface. Afin de profiter de l'augmentation de la capacité de ces réseaux, un certain nombre de problèmes doit être résolu. La première contribution de cette thèse est une nouvelle classification et une évaluation formelle des différentes stratégies d'assignation de canaux et d'interfaces. Nous adressons en particulier la connectivité en termes de formation de topologie, densité de connexions et découverte de voisinage. La deuxième contribution présente des algorithmes de broadcast fonctionnant pour n'importe quelle stratégie d'assignation multi-canal multi-interface. Ces algorithmes garantissent qu'un paquet de broadcast est délivré avec une probabilité minimale à tous les voisins. La troisième contribution de cette thèse propose d'évaluer la capacité (débit) obtenue à travers les différentes solutions d'assignation de canaux et d'interfaces. Plus précisément, nous proposons trois formulations de programmation linéaire mixte pour modéliser le routage et les contraintes de partage de bande passante en présence d'interférences. Nous dérivons ensuite des bornes supérieures et inférieures pour deux stratégies MAC différentes. Notre dernière contribution propose de développer une solution de routage inter-couches pour les réseaux maillés multi-canal multi-interface. En particulier, nous proposons une métrique de qualité de lien estimant la bande passante résiduelle d'un lien. Un protocole de routage adapté permet ensuite de trouver les routes offrant le meilleur débit. Toutes nos contributions sont validées par des nombreuses simulations qui démontrent l'efficacité de nos solutions. En résumé, cette thèse fournit une analyse en profondeur des réseaux maillés radio multi-canal multi-interface, ainsi que des lignes directrices pour les concepteurs de réseaux afin de déployer des réseaux performants.

La voiture individuelle a permis d'agir directement sur les contraintes associées aux temps de déplacements en facilitant la mobilité individuelle et a engendré une évolution des villes qui se caractérise par des processus qui s'autoalimentent : une dispersion urbaine, une spécialisation fonctionnelle des zones et une croissance du trafic automobile. Le transport de masse conventionnel (métro, tramway, train léger), comme seule altemative à la dépendance automobile, s'adapte difficilement à cette nouvelle réalité pour répondre à une nubilité qui s'exprime variablement dans le temps et dans l'espace. Dans ce contexte, les Systèmes de Transport Cybemétiques (STC) se présentent comme une altemative technologique propice à répondre à cette mobilité collective individualisée en offrant, en tout temps, un service sur demande par le partage de véhicules autocratises fonctionnant en réseau. Si la voiture est synonyme de liberté individuelle, en revanche son utilisation privilégiée mène à un déséquilibre du système de mobilité qui se traduit par les phénomènes d'engorgements du réseau routier. A l'inverse, le transport de masse est stable à l'extrême en assujettissant les usagers à son mode opératoire rigide (corridors et cadences des véhicules préétablis). En rupture avec ces deux modes de fonctionnement, la dynamique du système de mobilité par STC repose sur la capacité à anticiper le besoin ainsi que sur la configuration des véhicules dans le réseau pour desservir adéquatement la demande individuelle formulée aux différents lieux du périmètre urbain desservi. Les résultats de la recherche ont montré que le besoin individuel en déplacements peut être appréhendé comme un phénomène chaotique. La reconstruction de l'espace d'encastrement à sept dimensions associées à la série chronologique du besoin en déplacements pour un édifice au centre-ville de Montréal permet de reconstruire le profil du besoin par pas de temps de deux minutes, à partir des évènements préalablement enregistrés. Basée sur la capacité des véhicules d'un STC d'emprunter l'ensemble des voies de guidages et l'identification des stations de départ et d'arrivée de chaque demande préalablement aux déplacements, l'application du principe du maximum d'entropie permet d'identifier les itinéraires individuels des véhicules, L'application du principe, développe partir des relations de l'entropie statistique et de la théorie de l'information, permet de diffuser les véhicules dans le réseau sous contrainte du respect des demandes des usagers et ainsi de minimiser le phénomène d'engorgement. Dans une approche dynamique de l'évolution du système, la configuration des véhicules dans un réseau STC se modifie en fonction des demandes et doit s'organiser pour répondre aux besoins à venir. Par analogie avec les systèmes naturels, l'application des principes thermodynamiques de l'enthalpie et de l'entropie permettent d'expliciter la relation entre le besoin en déplacement et l'état du système. Par raisonnement déductif, les résultats explicitent le principe d'une configuration des véhicules dans le réseau basée sur des critères caractérisant l'état du système dans sa globalité plutôt que sur des critères de proximité et de distances à parcourir. Les résultats obtenus sur la base de l'application des lois comportementales des systèmes naturels (phénomènes chaotiques et principes thermodynamiques) sont intégrables dans un modelé. Ce dernier, en tant qu'outil de représentation, permet de mettre en évidence les fonctionnalités dynamiques qui d'une part animent le système et, d'autre part en assurent la cohérence pour satisfaire les besoins individuels dans le temps et dans l'espace. Cette capacité de s'adapter aux caractéristiques du milieu dans lequel un STC est implanté, permet de générer une synergie avec les transports conventionnels pour une diversification de l'offre en transport collectif apte à s'adapter aux multiples dimensions de la demande individualisée en mobilité. Finalement, la démarche développée initie un changement de paradigme dans le domaine du transport collectif en privilégiant la variété des moyens (multiples modes et multiples itinéraires] pour rejoindre les différents lieux plut6t que la singularité d'un transport de masse. Ce changement de paradigme trouve également un écho en urbanisme ou une organisation multifonctionnelle des zones urbaines favorise une accessibilité de proximité diversifiée.

Dans cette thèse, nous nous concentrons sur la conception et l’optimisation de performances inter-couches dans les réseaux maillés radio multi-canal multi-interface. Afin de profiter de l'augmentation de la capacité de ces réseaux, un certain nombre de problèmes doit être résolu. La première contribution de cette thèse est une nouvelle classification et une évaluation formelle des différentes stratégies d’assignation de canaux et d’interfaces. Nous adressons en particulier la connectivité en termes de formation de topologie, densité de connexions et découverte de voisinage. La deuxième contribution présente des algorithmes de broadcast fonctionnant pour n’importe quelle stratégie d’assignation multi-canal multi-interface. Ces algorithmes garantissent qu’un paquet de broadcast est délivré avec une probabilité minimale à tous les voisins. La troisième contribution de cette thèse propose d’évaluer la capacité (débit) obtenue à travers les différentes solutions d’assignation de canaux et d’interfaces. Plus précisément, nous proposons trois formulations de programmation linéaire mixte pour modéliser le routage et les contraintes de partage de bande passante en présence d'interférences. Nous dérivons ensuite des bornes supérieures et inférieures pour deux stratégies MAC différentes. Notre dernière contribution propose de développer une solution de routage inter-couches pour les réseaux maillés multi-canal multi-interface. En particulier, nous proposons une métrique de qualité de lien estimant la bande passante résiduelle d'un lien. Un protocole de routage adapté permet ensuite de trouver les routes offrant le meilleur débit. Toutes nos contributions sont validées par des nombreuses simulations qui démontrent l'efficacité de nos solutions. En résumé, cette thèse fournit une analyse en profondeur des réseaux maillés radio multi-canal multi-interface, ainsi que des lignes directrices pour les concepteurs de réseaux afin de déployer des réseaux performants. / In this PhD thesis, we focus on the design and performance optimization of multi-channel multi-interface wireless mesh networks. To take advantage of the increased capacity in such networks, a number of issues has to be handled properly. The first contribution of this thesis is a novel classification and formal evaluation of different channel and interface assignment strategies. In particular, we focus on connectivity in terms of topology formation, density of connections, and neighbor discovery. Our second contribution presents broadcast algorithms able to handle any of the multi-channel multi-interface assignment strategies. These algorithms guarantee a broadcast packet to be delivered with a minimum probability to all neighbors. The third contribution of this thesis consists in evaluating the network capacity (i.e., throughput) obtained through the different channel and interface assignments schemes. More specifically, we propose three mixed integer linear programming formulations to model the routing and bandwidth sharing constraints in presence of interference. We derive then upper and lower bounds for different MAC strategies. The fourth and last contribution of this thesis is the development of a novel cross-layer routing solution for multi-channel multi-interface mesh networks. In particular, we propose a link-quality aware metric to estimate the residual bandwidth of a link. An on-demand routing protocol selects the routes offering the best throughput. All our contributions are validated through extensive simulations that demonstrate the efficiency of our solutions. In summary, this thesis provide insight into the improvement of multi-channel multi-interface wireless mesh networks, as well as guidelines for network designers in planning efficient deployments.

L'objectif de réduction de la consommation en kérosène des avions passant par une plus grande efficacité des systèmes, la distribution électrique devient un moyen privilégié pour satisfaire les besoins. Dans ce cadre, la notion d'avion « plus électrique » implique de revoir les systèmes de distribution et d'étudier, notamment, le passage en haute tension continue(HVDC). Une description générale des systèmes embarqués sur les avions civils est donnée dans ce manuscrit ainsi qu'une description des avantages et inconvénients des différents vecteurs énergétiques permettant de mieux situer les gains envisageables lors du passage à l'électrification des systèmes. Cependant, la mise en place de la distribution HVDC peut entraîner de nouveaux problèmes, notamment de qualité et/ou d'instabilité. Afin de palier ces problèmes, une architecture est proposée dans laquelle les équipements sont reliés entre eux par des coeurs de distribution eux-mêmes liés par des organes de transferts de puissances pouvant maîtriser ces transferts: on parle alors de réseau maillé. Pour pouvoir réaliser ces transferts, deux types d'équipements électroniques de puissance sont proposés : le DCPFC (Direct Current Power Flow Controler) et le MAPFC (Mixed function for Actuation and Power Flow Control). Ces équipements imposent une gestion énergétique spécifique: il faut déterminer les modes de fonctionnement des équipements ainsi que les références des puissances à transférer. Pour cela, une modélisation du réseau sous forme de graphe est effectuée, ceci se traduisant par un algorithme générique permettant de déterminer les équations structurelles du réseau ainsi que deux algorithmes servant à contrôler des grandeurs distinctes: Les grandeurs discrètes sont contrôlées par un système expert détenant un ensemble de règles de fonctionnement ; Les grandeurs continues sont gérées par un algorithme de recherche de flot dans un graphe. Après la mise en place en simulation de l'ensemble du réseau maillé, un banc d'essai expérimental valide les principes décrits théoriquement et permet l'étude de différentes gestions énergétiques (tout autant qu'il permet de tester un équipement seul ou le réseau dans une configuration non-maillée). Finalement, une exploitation des concepts sur un réseau répondant aux normes aéronautiques est développée. Ceci posant notamment des problèmes aux niveaux de la conception des équipements mais également sur l'architecture actuelle des réseaux électriques (connexion du neutre des générateurs, protection des personnes, compatibilité électromagnétique, etc.).

Les réseaux sans fil maillés offrent une infrastructure pour interconnecter les stations d’accès de réseaux de différentes technologies. Ils disposent d’une topologie maillée où tous les routeurs sont connectés de proche en proche sans hiérarchie centrale. Le routage des données, dans ce type de réseaux, doit être réalisé tout en optimisant les ressources du réseau et en respectant au mieux les exigences de QoS des utilisateurs. Dans cette thèse, nous proposons un routage orienté qualité de service dans un réseau sans fil métropolitain grâce à une approche de type cross-layer. Nous avons commencé par étudier l’impact des couches PHY et MAC sur le routage afin d’en déduire la meilleure combinaison protocolaire pour un réseau sans fil maillé. Nous avons, par la suite, orienté notre travail sur l’étude du comportement du protocole de routage OLSR sous différentes métriques de routage. Les résultats de cette étude ont confirmé les limites des métriques existantes à reproduire la qualité réelle des liens et ont soulevé plusieurs points d’optimisation sur lesquels nous avons focalisé. Nous avons donc proposé de nouvelles métriques qui renseignent sur la qualité des liens, en se basant sur les caractéristiques PHY et MAC des liens réseaux, notamment la disponibilité du lien, le taux de perte, la bande passante résiduelle, etc. L’acquisition de ces paramètres des couches basses se fait à l’aide d’un mécanisme de cross-layer. Ces métriques permettent d’appréhender les interférences inter-flux et d’éviter de créer des goulots d’étranglement en équilibrant les charges sur les différents liens. En se basant sur le modèle de graphe de conflit et le calcul des cliques maximales, nous avons proposé une méthode d’estimation de la bande passante résiduelle qui permet de considérer, en plus, les interférences intra-flux. Finalement, nous avons proposé un protocole de routage qui supporte cette métrique et nous avons étudié ses performances par simulation en comparaison avec d’autres métriques et protocoles de routage existants. Les résultats obtenus ont révélé l’aptitude de notre protocole à supporter le passage à l’échelle du réseau ainsi que sa capacité à choisir les routes offrant le plus de débit et le moins de délai, permettant ainsi, une meilleure livraison du trafic de données. / Wireless Mesh Networks provide infrastructure to interconnect access stations in networks of different technologies. They have a mesh topology where all the routers are connected with no central hierarchy. Routing in WMNs must be carried out while optimizing network resources and respecting the best user QoS requirements. In this thesis, we propose a QoS-oriented routing in a metropolitan wireless network using a cross-layer approach. We first studied the impact of the PHY and MAC layers on routing to deduce the best combination protocol for a wireless mesh network. We have subsequently focused our work on studying the behavior of the OLSR routing protocol with different routing metrics. The results of this study confirmed the limits of existing metrics to reproduce the real link quality and raised a number of optimization points on which we focused. We have, therefore, proposed new metrics that provide information about link quality, based on PHY and MAC characteristics, including the link availability, the loss rate, the available bandwidth, etc. These low layers parameters are acquired using a cross-layer mechanism. These metrics allow to apprehend inter-flow interferences and avoid bottleneck formation by balancing traffic load on the links. Based on the conflict graph model and calculation of maximal cliques, we proposed a method to estimate the available bandwidth of a path which considers, in addition, intra-flow interferences. Finally, we proposed a routing protocol that supports this metric and we studied by simulation its performances compared to different existing routing metrics and protocols. The results revealed the ability of our protocol to support the network scalability as well as its ability to choose routes with high throughput and limited delay, thus, better delivery of data traffic.

Si l'utilisation de voix et vidéo sur ip fonctionne correctement sur un réseau WiFi avec un seul point d'accès, les performances en terme de qualité de service sont altérées sur un réseau WiFi maillé où chaque point d'accès sert de relais aux suivants. En effet, le partage d'un même canal radio sur de grandes surfaces par plusieurs noeuds qui ne se captent pas toujours permet difficilement d'établir des communications nécessitant de la qualité de service. La difficulté d'une analyse par expérimentation, due à la difficulté d'observation des communications, a orienté l'étude vers la simulation. En l'absence de simulateurs existants adéquats au vu d'un réseau maillé qui est un concept récent, l'objet de cette thèse est la création, l'étude et l'exploitation d'un simulateur, basé sur des réseaux de Petri, permettant la simulation de communications sur un réseau maillé WiFi. Les améliorations apportées par cette étude ont pour but d'être implémentées sur un matériel existant afin d'offrir un service de transport de voix et de vidéo sur un réseau WiFi maillé. Les premières simulations réalisées à l'aide de cet outil ont fait apparaître des pertes de paquets et des altérations de la gigue due à l'état des files d'attente d'émission de certains noeuds. Après avoir identifié des leviers accessibles sur le matériel existant sur lequel peuvent être effectivement apportées des améliorations tout en restant dans le cadre de la norme, une approche automatique et réseaux a mis en évidence des stratégies d'améliorations possibles de la qualité de service nécessaire pour des communications audio et vidéo.

Le développement des technologies de réseaux de capteurs incite les industries à envisager des alternatives réduisant les coûts et la complexité tout en améliorant la fiabilité. Parmi les solutions sans fil actuelles, la technologie LP-WPAN IEEE 802.15.4/ZigBee dispose des mécanismes et des garanties nécessaires pour une utilisation industrielle. Nous proposons des mécanismes de synchronisation entièrement déterministe permettant l'utilisation du standard IEEE 802.15.4 en mode balisé dans un réseau maillé, ainsi qu'une méthode de routage adaptative « AODV en » pour les messages transmis dans un réseau étendu. En premier lieu, nous analysons la technologie IEEE 802.15.4/ZigBee, plus particulièrement sa capacité à conserver son comportement déterministe et économe en énergie dans une architecture de réseau maillé. Cette étude met en évidence plusieurs insuffisances du standard. Notre contribution consiste à palier à ces manques par une synchronisation centralisée réactive aux changements de topologie, esquivant les collisions de balises et de GTS. Ces modifications seront apportées au niveau de la sous-couche MAC. En second lieu, aucun des protocoles de routage (couche 3 du modèle ISO) actuellement les plus utilisés, ne prennent en compte simultanément les critères indispensables au contexte des communications dans un environnement industriel à fortes contraintes sur la consommation et sur le temps. Nous proposons un mécanisme de routage réactif adaptatif recherchant les routes optimisant la durée de vie des noeuds du réseau contraints énergétiquement, et basé sur l'optimisation conjointe du délai et de la consommation. Pour cela, nous avons analysé et évalué la consommation de chacun des noeuds sans fil autonomes utilisant le standard. Nous avons ainsi proposé des informations de délai et de niveau de charge de la batterie de chacun des noeuds, prises en considération dans notre mécanisme de routage adaptatif. L'ensemble de nos propositions sont validées en utilisant diverses méthodes dont les réseaux de Petri temporisés, la simulation et le prototypage. Les résultats obtenus sont exposés à la suite de chacune de nos contributions.

Les réseaux maillés sans fil sont une solution efficace, de plus en plus mise en œuvre en tant qu'infrastructure, pour interconnecter les stations d'accès des réseaux radio. Ces réseaux doivent absorber une croissance très forte du trafic généré par les terminaux de nouvelle génération. Cependant, l'augmentation du prix de l'énergie, ainsi que les préoccupations écologiques et sanitaires, poussent à s'intéresser à la minimisation de la consommation énergétique de ces réseaux. Ces travaux de thèse s'inscrivent dans les problématiques d'optimisation de la capacité et de la minimisation de la consommation énergétique globale des réseaux radio maillés. Nous définissons la capacité d'un réseau comme la quantité de trafic que le réseau peut supporter par unité de temps. Ces travaux s'articulent autour de quatre axes. Tout d'abord, nous abordons le problème d'amélioration de la capacité des réseaux radio maillés de type WIFI où l'accès au médium radio se base sur le protocole d'accès CSMA/CA. Nous mettons en lumière, les facteurs déterminants qui impactent la capacité du réseau, et l'existence d'un goulot d'étranglement qui limite cette capacité du réseau. Ensuite, nous proposons une architecture de communication basée sur l'utilisation conjointe de CSMA/CA et de TDMA afin de résoudre ce problème de goulot d'étranglement. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous nous intéressons aux réseaux maillés sans fil basés sur un partage des ressources temps-fréquence. Afin de calculer des bornes théoriques sur les performances du réseau, nous développons des modèles d'optimisation basés sur la programmation linéaire et la technique de génération de colonnes. Ces modèles d'optimisation intègrent un modèle d'interférence SINR avec contrôle de puissance continue et variation de taux de transmission. Ils permettent, en particulier, de calculer une configuration optimale du réseau qui maximise la capacité ou minimise la consommation d'énergie. Ensuite, dans le troisième axe de recherche, nous étudions en détail le compromis entre la capacité du réseau et la consommation énergétique. Nous mettons en évidence plusieurs résultats d'ingénierie nécessaires pour un fonctionnement optimal d'un réseau maillé sans fil. Enfin, nous nous focalisons sur les réseaux cellulaires hétérogènes. Nous proposons des outils d'optimisation calculant une configuration optimale des stations de base qui maximise la capacité du réseau avec une consommation efficace d'énergie. Ensuite, afin d'économiser l'énergie, nous proposons une heuristique calculant un ordonnancement des stations et leur mise en mode d'endormissement partiel selon deux stratégies différentes, nommées LAFS et MAFS.