Cette thèse est consacrée à l'évaluation de la fiabilité d'une caravane de véhicules intelligents avec les principaux objectifs de fournir une méthode pour évaluer et améliorer la sécurité des ITS. Après examen de l'évolution des ITS et DSRC, la fiabilité/qualité de service (QoS) de transmission de bout-en-bout des communications courtes est analysée. Ensuite, les effets de la transmission et QoS sur le système de commande PID et flou sont étudiés respectivement.D'abord, Les méthodes de protection des données utilisées dans le protocole Bluetooth sont analysées en termes de fiabilité. Un modèle de performance du nœud est construit pour les différentes distributions de temps de service du nœud. Ainsi, chaque nœud dans le réseau peut surveiller directement la qualité de service du nœud à tout moment. Basé sur ce modèle, un protocole de routage ad hoc (NPDSR) est proposé. Ce protocole présente les avantages de maintenir la qualité de service requise de la communication, et des économies de routage.Deuxièmement, les effets sur les systèmes de contrôle, en termes de retards et de pertes, sont analysés en utilisant la méthode mathématique et statistique. Des fonctions descriptives pour les contrôleurs flous de types Mamdani et T-S sont fournies, et la stabilité du contrôleur multi-flou avec un retard de communication est analysée à l'aide des lieux de Nyquist.Enfin, en perspective, l'utilisation possible de NS-2 sur le modèle de simulation et de vérification est discutée, ce qui s'avère intéressant pour simuler des protocoles différents. En outre, il peut être connecté avec Simulink permettant une meilleure analyse de performances des systèmes de contrôle en réseau

Les travaux menés dans cette thèse s'intéressent particulièrement à la mesure de la bande passante disponible qui est un paramètre très important pour le bon fonctionnement de plusieurs applications réseaux et dont la détermination avec précision reste jusqu'à aujourd'hui un défi à relever. Ces travaux visent donc à améliorer les techniques de mesure de ce paramètre en proposant un nouveau modèle déterministe basé sur la technique de la paire de paquets. Ce dernier est implémenté dans un nouvel outil de mesure appelé IGMPS. L'évaluation de performances de cet outil ont montré que ce dernier permet de mesurer la bande passante disponible avec une très grande précision. Par ailleurs, une analyse de sensibilité et un calcul des incertitudes sur les modèles étudiés ont montré que les erreurs dues à l'estampillage des paquets sondes au niveau de l'émetteur et du récepteur sont principalement à l'origine de l'imprécision des mesures fournies par les différents outils de mesure de la bande passante isponible.

Bien que les données qui transitent sur l'Internet et les contraintes inhérentes à leur transmission soient de<br />natures variées, ces transmissions reposent presque toujours sur TCP ou UDP. L'adoption d'une approche de<br />bout en bout impose d'agir sur le service de transport pour s'adapter aux besoins des données en fonction<br />de la qualité de service offerte par le réseau. Les données multimédias en général sont tolérantes aux<br />pertes, elles peuvent alors faire l'objet d'une compression et d'un transport avec pertes tout en conservant une bonne qualité de l'information reconstruite si les informations perdues sont parfaitement contrôlées.<br />Cela suppose que les applications multimédias puissent compter sur un service de transport adapté à leurs<br />besoins, associant les principes de fiabilité partielle et le contrôle d'erreur déterministe.<br />Dans cette thèse, nous définissons un service de transport à fiabilité partielle de ce type, utilisé pour la<br />transmission d'images fixes compressées sur les réseaux de type « best-effort ». Les travaux portent sur<br />la conciliation du transport à fiabilité partielle avec les données compressées ainsi que la recherche d'un<br />gain de temps de service et d'une dégradation acceptable. Un protocole de transport appelé 2CP-ARQ est proposé à cet effet. Sa compatibilité avec le transport d'images codées selon le standard JPEG2000 est d'abord étudiée. Les résultats de cette étude nous conduisent à élaborer un schéma de compression et<br />d'organisation des données plus approprié à l'utilisation d'un système de transport à fiabilité partielle basé<br />sur 2CP-ARQ. Les résultats montrent que le réseau peut bénéficier de l'utilisation de ce service de transport,<br />qui se traduit par une moindre sollicitation des ressources du réseau, tout en satisfaisant les contraintes de l'application en termes de qualité des images reconstruites.

Les systèmes embarqués communicants sont de plus en plus présents dans notre environnement quotidien sous formes de PDA, téléphones portables, etc. Ces sytèmes se doivent d'être ouverts afin de pouvoir accueillir de nouvelles applications tout au long de leur cycle de vie. Ils possèdent alors des contraintes fortes de types qualité de service, sécurité, tolérance aux fautes, etc. La programmation à base de composants apparaît comme une solution prometteuse pour le développement de tels systèmes. Cependant, un des frein à l'adoption de ce type de programmation est que les modèles à composants n'intègrent pas les aspects de gestion de qualité de service. <br />Ce travail de thèse présente une architecture de gestion de qualité de service pour les systèmes embarqués mobiles à composants. Cette architecture, appelée Qinna, est définie à l'aide de composants Fractal et permet la mise en œuvre, ainsi que la gestion dynamique, de contrats de qualité de service entre les différents composants d'un système. L'originalité de l'approche proposée permet de prendre en compte la qualité de service quelque soit le niveau considéré du système (niveau applicatif, niveau services, niveau système d'exploitation et niveau ressources).<br />L'architecture Qinna a été validée par une évaluation qualitative à base de patrons génériques d'architecture, puis par une évaluation quantitative permettant de montrer que le coût de l'architecture reste faible.<br />Le travail réalisé ouvre de nombreuses perspectives de recherche notamment celle de généraliser l'approche utilisée (définition d'une architecture abstraite de composant pour la prise en charge de la gestion d'une propriété non-fonctionnelle, ici la QdS) à d'autres propriétés non-fonctionnelles (par exemple la sécurité ou la tolérance aux fautes), et d'en tirer des conclusions sur la définition et la génération de conteneurs ouverts.

Cette thèse a pour objectif de proposer de nouvelles approches d'ordonnancement, de coopération et de gestion de la mobilité dans les réseaux sans fil de type IEEE 802.11. Le maintien de la qualité de service (QoS), au niveau MAC, représente la caractéristique fondamentale de ces approches. L'analyse des mécanismes existants nous a conduits à retenir le protocole EDCF, supportant la QoS, comme une base de travail pour l'ensemble de nos propositions. Dans le but de pallier certaines faiblesses du standard 802.11, une nouvelle architecture à base de multi-ordonnanceurs HCF-T, est proposée. Les performances obtenues sont exprimées en termes de gestion du trafic, de maintien du débit, d'élimination de collisions et de réduction de la charge du réseau. Ensuite, un schéma coopératif est présenté et analysé. Il comporte une étude de deux protocoles de relayage AAF et DAF ainsi qu'une évaluation d'un ensemble de techniques de combinaison au niveau du récepteur. Concernant la problématique de la mobilité, nous avons retenu et analysé un scénario prenant en considération les différentes situations rencontrées dans un modèle réel. Un algorithme de résolution multi-couvertures est proposé afin de traiter l'accès dans les zones de recouvrement. Cette étude a mené à distinguer trois régimes de mobilité : faible, moyen et fort. Les performances sont évaluées en fonction des métriques MAC et pour chaque mode de mobilité, un schéma de synthèse est établi

Au cours des dernières années, le trafic réseau nécessitant une qualité de service (QoS) a augmenté de façon exponentielle. Dans cette thèse, notre objectif est de trouver des routages dans les réseaux câblés et sans fil en prenant en compte les contraintes liées à la QoS et en minimisant le coût de la communication. Nous nous intéressons tout d’abord à la résolution du problème du chemin multi-contraint (MCP) pour lequel un algorithme exact efficace est proposé. Cet algorithme permet d'améliorer le temps d'exécution tout en maintenant la qualité de la solution. En ce qui concerne le problème de la diffusion multipoint (multicast) multi-contraint de coût minimal (MCMCM), une nouvelle formulation utilisant la Programmation Linéaire en Nombres Entiers est proposée. Elle permet de calculer les hiérarchies optimales, structures les plus pertinentes pour résoudre de manière exacte le problème MCMCM. Un algorithme de prétraitement efficace est également conçu pour accélérer le temps de résolution dans les réseaux de grande taille. En ce qui concerne le problème du routage avec QoS dans les « Low Power et Lossy Networks » (LLN), une solution basée sur une nouvelle fonction objective est présentée. Cette solution minimisant une longueur non linéaire est la première à prendre en compte un nombre quelconque de contraintes pour le routage avec QoS. Nous avons conçu un algorithme exact et deux algorithmes de routage heuristique pour résoudre ce problème dans les réseaux LLN avec QoS. / In recent years, the network traffic requiring Quality of Service (QoS) has been growing explosively. In this thesis, we study the multi-constrained QoS routing in networks. The objective is to find routes in wired and wireless networks taking into account constraints related to the QoS and minimizing the cost of the communication. We present several propositions. To solve the Multi-Constrained Path problem (MCP), an efficient exact algorithm is proposed. This algorithm is shown to be able to improve the execution time while maintaining the quality of the solution. Concerning the Multi-Constrained Multicast Minimum Cost problem (MCMCM), a new Integer Linear Programming (ILP) formulation is proposed to compute hierarchies, which are the exact solutions for MCMCM. An efficient preprocessing-based algorithm is also designed to accelerate the resolution time in large size networks. Regarding the problem of QoS routing in Low Power and Lossy Networks (LLNs), a new Objective Function (OF)-based solution is presented. This solution uses a non-linear length function. It is the first that takes into account any number of metrics and constraints for QoS routing. We designed an exact and two heuristic routing algorithms with QoS constraints for LLNs.

Les télécommunications sans fil ont connu ces dernières années un immense succès à tel point que le spectre des fréquences est désormais surchargé et nécessite la disponibilité de nouvelles ressources. Pour répondre à ce besoin, des techniques de réutilisation dynamique du spectre ont alors vu le jour sous la dénomination de radio cognitive. Elles consistent à partager de manière opportuniste et efficace certaines fréquences ayant été initialement allouées à d'autres systèmes. Cette thèse se place dans le contexte de réseaux sans fil tactiques hétérogènes comportant des segments de radios cognitives. La difficulté provient alors de la garantie de qualité de service de bout en bout : respect du débit négocié, du délai et de la gigue. Nous nous sommes tout d'abord intéressés au contrôle d'admission dans ce type de réseaux en proposant une méthode de calcul de bande passante résiduelle de bout en bout s'appuyant sur un algorithme de complexité polynomiale et pouvant être implanté de manière distribuée. Nous nous sommes ensuite concentrés sur le routage en proposant une nouvelle métrique tenant compte des particularités de ce type de réseaux. Enfin, nous nous focalisons sur la thématique du routage à contraintes multiples en étudiant et implantant en environnement réel des algorithmes d'approximation proposés dans la littérature. / The unprecedented success of wireless telecommunication systems has resulted in the wireless spectrum becoming a scarce resource. Cognitive Radio systems have been proposed as the enabling technology allowing unlicensed equipments to opportunistically access the licensed spectrum when not in use by the licensed users. The focus of this thesis is on heterogeneous tactical networks deploying cognitive radios in parts or in their entirety. Such networks can be organized in multiple sub-networks, each characterized by a specific topology, medium access scheme and spectrum access policy. As a result, providing end-to-end Quality of Service guarantees in terms of bandwidth, delay and jitter, emerges as a key challenge. We first address the admission control in multi-hop cognitive radio networks and propose a polynomial time algorithm that can be implemented in a distributed fashion for estimating the end-to-end bandwidth. Then, we focus on routing and propose a new metric that takes into account the specifics of such networks. Finally, as quality of service requirements can be expressed using multiple metrics, we turn our attention to multi-constrained routing and implement on a real testbed low complexity approximation algorithms.

Le réseau sans-fil Ad-hoc est une technologie de communication qui a émergé au cours de la dernière décennie. Ce type de réseau peut-être mis en oeuvre facilement sans infrastructures fixes, et il est considéré comme l’une des solutions les plus utilisées pour la construction de systèmes distribués. De toute évidence le canal physique du réseau sans-fil ad-hoc se distingue nettement des autres réseaux existants. Par exemple, les fluctuations causées par un canal sans-fil instable sont plus sévères. Du point de vue ordinaire, ces caractéristiques sont considérées comme des inconvénients, et doivent être éliminées dans la conception du réseau.La technologie appelée “sécurité de la couche physique” représente une attitude tout à fait subversive par rapport à ces questions. L’unique canal physique est exploité pour fournir une garantie de sécurité supplémentaire. Cependant de nouveaux problèmes sont également introduits dans le système. La vitesse de transmission des liens avec la sécurité de la couche physique est limitée en raison de la surcharge utilisée pour le mécanisme sécurisé. Donc les performances du réseau (par exemple le débit et le délai ) sont affectées. Ainsi, la qualité de service se révèle être une préoccupation majeure dans les réseaux avec sécurité de la couche physique. Dans cette recherche, l’accent est mis sur la question de savoir comment garantir la QoS et la sécurité de la couche physique sans fil simultanément dans les réseaux ad-hoc. Comme les solutions traditionnelles de QoS sont toujours mises en oeuvre dans les couches supérieures de la structure du réseau, elles ne fonctionnent pas bien avec la nouvelle couche physique sécurisée. En outre, comme il y a les autres services qui ne demandent pas plus de sécurité dans le réseau, la coexistence de la couche physique sécurisée avec la couche physique régulière doit être prise en considération. Ces questions ont établi de nouvelles exigences de protocoles dans la couche MAC. Par conséquent nous résumons les caractéristiques générales de la technologie sécurité de couche physique, sur la base duquel un cadre de planification de couche MAC est présenté : SecDCF. Une interface est également conçue pour permettre l’intégration de politiques d’ordonnancement différentes. En outre les exigences diversifiées de scénarios différents sont étudiées, et des politiques d’ordonnancement sont ensuite dérivées pour être appliquées avec SecDCF. Les analyses numérique et les simulations correspondantes sont également menées pour évaluer notre recherche. En conclusion il est illustré dans cette thèse que, avec une ordonnancement special dans la couche MAC, il est possible d’exploiter les caractéristiques riches de la couche physique pour atteindre la sécurité et la qualité de service en même temps dans les réseaux sans-fil ad-hoc. / Wireless Ad-hoc Network is an emerging communication technology over the last decade. As this kind of network can be easily implemented without requiring fixed infrastructures, it is considered as one of the most important solutions for building distributed wireless systems. Obviously, the physical channel in wireless ad-hoc network significantly distinguishes itself from the other existing networks. For example, fluctuations caused by unstable wireless channel are more severe. From an ordinaryperspective, these characteristics are treated as disadvantages, and have to be eliminated in network design.Burgeoning technology called physical layer security represents a completely subversive attitude to these issues. Unique physical channel is exploited to provide additional security guarantee. However, new problems are also introduced into the system. Transmission rate of links with physical layer security is largely restricted due to the overhead used for secure mechanism. Network performance (e.g., throughput and delay) is accordingly affected. Thus, QoS turns out to be a major concern innetworks with physical layer security. In this research, the focus is on the problem of how to guarantee QoS and physicallayer security simultaneously in wireless ad-hoc networks. Since traditional solutions for QoS are always implemented in upper layers of the network structure, they can hardly provide full support to the new secure physical layer. Furthermore, as services without secure requirement still exist in the network, the coexistence of secure and regular physical layer has to be taken into consideration. These issues have set new demands of corresponding MAC layer scheduling protocols. Therefore, we summarizethe general characteristics of physical layer security technology, based on which SecDCF, a MAC layer scheduling framework is presented. An interface is also designed to enable the integration of different scheduling policies. Furthermore, diversifiedrequirements from different scenarios are studied, and scheduling policies are then derived to be applied with SecDCF.Corresponding numerical analysis and simulations are also carried out to evaluate our research. As a conclusion, it is illustrated in this dissertation that with elaborately designed MAC layer scheduling schemes, it is possible to exploit the rich physical layercharacteristics for achieving both security and QoS in wireless ad-hoc networks

Les accidents de la circulation sont un des plus grands problèmes de sureté publique. Par conséquent la sécurité routière a toujours été la principale préoccupation des acteurs de la sécurité des transports. Durant les dernières décennies, les pouvoirs publics et les entreprises du secteur automobile ont été impliqués dans l'amélioration de nos systèmes de transport de la sécurité en réduisant les conséquences des accidents imminents et en diminuant le nombre d'accidents de la route. Néanmoins, la plupart de ces mesures préventives ne peut assurer la sécurité passive , car ils se concentrent sur la phase de collision. En fait, les matériaux comme les airbags réduisent l'impact d'un accident, mais ne l'empêchent pas. Cette reconnaissance de l'insuffisance de ces mesures passives a orienté à des perspectives industrielles nouvelles et innovantes qui cherchent à éviter les accidents et de détecter les dangers à l'avance au lieu de minimiser les dommages. En fait, selon des études pertinentes, 60 pers des accidents peuvent être évités si le conducteur avait été alerté d'une demi-seconde avant la collision. Des mesures drastiques sont déjà prises par les constructeurs automobiles afin d'offrir aux conducteurs une télématique plus large et donc d'améliorer leur gamme de sensibilisation. Si une collision est inévitable, la technologie de sécurité active peut préparer de manière proactive le véhicule pour l'impact à réduire les dommages. Par exemple, les capteurs de véhicules sont utilisés pour mesurer et évaluer l'état et de l'environnement d'un véhicule, permettant l'émission d'alertes précoces aux conducteurs. [...] / Road traffic crashes are one of the world's largest public health and injury problems. Therefore road security has always been the main concern of transportation security stakeholders. During the last decades, public authorities and automotive companies have been involved in the safety improvement of our transportation systems by reducing the consequences of imminent accidents and decreasing the number of road injuries. Nevertheless, most of these preventive measures can only provide passive safety since they focus on the post collision phase. In fact, materials of energy absorption like airbags reduce the impact of an accident but do not prevent it. This recognition of the inadequacy of these passive measures has oriented industrials to new and innovative perspectives that seek to avoid accidents and detect dangers in advance rather than minimize the damage. In fact, according to relevant studies, 60pers of accidents can be avoided if the driver had been alerted half a second before the collision. Drastic steps are already taken by automobile manufacturers to offer to drivers a larger telematics horizon and therefore enhance their range of awareness. If a collision is inevitable, active safety technology can proactively prepare the vehicle for the impact to reduce injuries. For example, vehicles' sensors are employed to measure and assess a vehicle' s condition and environment, enabling the issuance of early warnings to drivers. On the other hand, a remarkable and similar step in that direction is achieved by networking research community using vehicular networks within Intelligent Transportation Systems (ITS)

Les réseaux de capteurs sans fil (RCSFs) ont suscité un grand intérêt scientifique durant cette dernière décennie. Un des grands défis des RCSFs est d'assurer une communication avec la Qualité de Service (QoS) exigée par l'application tout en prenant en considération les contraintes intrinsèques des capteurs. Un autre défi est relatif à la génération des trafics hétérogènes avec des priorités diverses, ce qui impose des contraintes supplémentaires aux différents protocoles de communication. Dans cette thèse, nous nous intéressons aux protocoles de routage dédiés aux RCSFs. Dans un premier temps, nous proposons des améliorations de deux protocoles appartenant à deux catégories différentes de routage. L'objectif est de surmonter les contraintes liées aux caractéristiques des capteurs sans fil et d'assurer de meilleure performance. Dans un deuxième temps, nous proposons une solution pour remédier à la vulnérabilité de la technique des chemins multiples aussi bien dans le cas d'une seule source ou que dans le cas de plusieurs sources. Ainsi, nous avons proposé un protocole de routage à chemins multiples, capable de créer des chemins tout en évitant l'effet du rayon de détection de porteuse. Ce protocole nommé « Carrier Sense Aware Multipath Geographic Routing (CSA-MGR) », satisfait la QoS exigée par les RCSFs. Comme application directe de notre solution, nous avons étudié un scénario d'irrigation par goutte-à-goutte en utilisant les RCSFs. Principalement, nous nous sommes intéressés au cas d'un dysfonctionnement de système, tel que la rupture des tuyaux d'irrigation ou bien le blocage des émetteurs. Ainsi, nous distinguons deux niveaux de priorité pour les informations transmises par le réseau, et en utilisant le protocole CSA-MGR, nous concevons un routage selon la priorité exigée. Notre travail a été validé avec NS2 et TOSSIM ainsi par une implémentation réelle sur des noeuds capteurs TelosB. Les résultats des simulations numériques et des tests expérimentaux montrent l'apport de nos contributions par rapport aux solutions existantes. / Wireless Sensor Networks (WSNs) have aroused great scientific interest during the last decade. One of the greatest challenge of WSNs is to ensure communication with the Quality of Service (QoS) required by the application while taking into account the inherent constraints of the sensor nodes. Another challenge is related to the generation of heterogeneous traffic with different priorities, which imposes additional constraints on different communication protocols. In this thesis, we are interested specifically to routing protocols dedicated to WSNs. First, we propose improvements of protocols based on combinatorial optimization techniques and those based on nodes geographic positions to overcome the related constraints of WSNs. Secondly, we propose a solution to address the vulnerability of the multiple paths technique, whether for the case of a single source or several sources in the network. Thus, our main contribution is to provide a multi-path routing protocol, able to creating paths while avoiding the carrier sense range effect. This protocol denoted "Carrier Sense Aware Multipath Geographic Routing (CSA-MGR)" meets the QoS required by WSNs. As direct application of our solution, we studied a drip irrigation scenario using WSNs. Mainly, we studied the case where a system dysfunctioning occurs, such as irrigation pipe rupture or the emitters blocking. Also, we distinguish two priority levels for the data transmitted over the network, and based on the CSA-MGR, we design routing according to the required priority. Our work in this thesis has been validated through NS2 and TOSSIM simulators and also through a real implementation over the TelosB motes. The results of numerical simulations and experimental results show the advantage of our contributions compared to existing solutions.