De nos jours, Internet devient de plus en plus répandue [i.e. répandu] ; la fibre optique est encore le support idéal pour cette technologie. Cependant, le développement des réseaux en fibre optique est très coûteux. Le but de ce projet est de mettre en place un algorithme d'optimisation des réseaux optiques qui vise la minimisation des coûts relatifs au déploiement et à l'exploitation de ces réseaux. L'algorithme est développé sous forme d'une librairie appelée OptimisationLib ; composée de quatre modules : de vérification, de correction, de calcul de coût et d'optimisation. Ces derniers collaborent ensemble pour donner une solution opérationnelle, avec un coût minimal à un réseau optique donné. La librairie ainsi développée est prête pour être intégrée dans le grand projet du groupe de recherche sur les réseaux de télécommunications appelé ONDE (optical Network Development Environment).

Réseaux de capteurs sont des réseaux composés de petits objets répartis dans l'espace, appelés nœuds ou capteurs, qui travaillent en collaboration - échange de messages sans fil - sur la même application. Aujourd'hui, ces types des réseaux sont largement utilisés dans le suivi environnemental, industriel et les applications grand public et à des fins militaires. Dans ces travaux, nous nous attaquons à différents domaines de recherche dans les réseaux de capteurs: contrôle de topologie, la mobilité, la découverte de voisinage et d'expérimentation à grande échelle. Nous utilisons une réduction de graphe des plus proches voisins avec les données obtenues d'alimentation du nœud pour développer l'algorithme de contrôle de topologie. Cet algorithme conserve une connectivité du réseau dans les situations critiques où certains des capteurs épuisent de leurs batteries. Les paramètres de découverte de voisinage sont utilisés pour en déduire la mobilité relative des capteurs. Ensuite, ces paramètres sont adaptés avec la puissance d’ émission pour obtenir un algorithme efficace de découverte de voisinage. Les sites d'expérimentation à grands échelle sont un outil précieux pour développer et tester des algorithmes pour les réseaux de capteurs sans fil, mais ils ont aussi des défauts divers, le plus grand d'entre eux est le coût. Nous présentons une émulation de réseaux à grande échelle comme une solution. On utilise de petits réseaux avec un placement précis des capteurs qui permet la réplication de comportement ainsi émuler des réseaux à grande échelle. Les algorithmes sont testés et évalués sur le simulateur WSNet et pratiquement en utilisant la plate-forme SensLab et nœuds de capteurs WSN430. / Wireless sensor networks can be defined as networks of small spatially distributed devices, called sensor nodes, which are working cooperatively - exchanging messages wirelessly - on the same application. Today these kinds of networks are widely used in environmental monitoring, industrial and consumer applications and for military purposes. In this thesis we are tackling different areas of research in wireless sensor networks: topology control, mobility, neighborhood discovery and large scale experimentation. We are using relative neighborhood graph reduction along with power supply data obtained from the sensor node to develop topology control algorithm. This algorithm maintains connectivity of the network in critical situations when some of the sensors drain their batteries. Neighborhood discovery parameters are used to deduce relative mobility of the sensor nodes. Then these parameters are adapted with transmission range to obtain energy efficient neighborhood discovery algorithm. Large scale experimentation sites are valuable tool for developing and testing of algorithms for wireless sensor networks but they also have various deficiencies, the biggest of them is cost. We present emulation of large scale networks as a solution. It uses small networks with the specific placement of the sensor nodes which allows replicating thus emulating behavior of the large scale networks. Algorithms are tested and evaluated on the WSNet simulator and practically using the SensLab platform and WSN430 sensor nodes.

L'accession a l'éducation d'un nombre toujours plus grand d'individus a conduit a considérer la performance des systèmes de formation comme un véritable facteur de développement économique. C'est dans ce contexte que s'inscrivent nos travaux de thèse qui ont visé au développement de méthodes et outils pour l'aide à la conception de la partie opérationnelle d'un système de formation et notamment tout le système de transformation permettant l'accroissements de compétences chez les apprenants. Après avoir présenté un bilan des systèmes de formation en définissant leur périmètre puis leur fonctionnement et résultats, nous précisons alors les facteurs qui nous ont conduits a nous préoccuper des processus opérationnels des systèmes de formation. Dans un deuxième chapitre, nous précisons la démarche que nous avons choisi d'adopter et déclinons ainsi l'ensemble de notre méthode, associée a des outils spécifiques, qui vise à l'aide a la conception et la mise en oeuvre des formations. Nous nous éloignons de la logique de l'offre pour migrer vers une logique de la demande. Nous proposons une identification contraintes subies par un système de formation (ressources à capacité finie, cohérence pédagogique, indisponibilité de ressources, compétences et aptitudes des ressources, etc.) - - Dans une troisième partie, nous illustrons notre propos en appliquant les méthodes et outils développes a un cas pratique. Enfin, nous concluons sur l'apport scientifique constitué par ces travaux et ouvrons la voie vers de nombreuses perspectives, le domaine de l'ingénierie de la formation étant encore à ses balbutiements / The accession with the education of a number increasingly larger indivlduals resulted in regarding the performance of the systems of formation as a true factor of economic development. It is in ths context that our work of thesis is registered which aimed to the development of methods and tools for the assistance with the design of the operational part of an education system and in particular al the transformation s y s t v leading to the increase of students competences. After having presented an assessment of the education systems by defining their perimeter, their operation and results, we specify the factors whch led us to worry us about operational processes of the education systems. In a second chapter, we specifi the steps whch we chose to adopt and we decline the whole of our method, associated to specific tools, which aims to the assistance to the design and the setting of formations. We move away from the logic of supply to migrate towards logic of demand. We propose an identification of constraints in education systems (resources with limited capaciîy, teachmg coherence, unavailability of resources, competences and aptitudes of the resources, etc.) In a third part, we illustrate our concept by applying methods and tools developed with a practical case. Lastly, we conclude on the scientific contribution made up by t h work and open the way towards rnany prospects, the field of the engineering of the formation being still to its beginnings

La virtualisation de réseau permet de créer des réseaux logiques, dits virtuels sur un réseau physique partagé dit substrat. Pour ce faire, le problème d’allocation des ressources aux réseaux virtuels doit être résolu efficacement. Appelé VNE (Virtual Network Embedding), ce problème consiste à faire correspondre à chaque nœud virtuel un nœud substrat d’un côté, et de l’autre, à tout lien virtuel un ou plusieurs chemins substrat, de manière à optimiser un objectif tout en satisfaisant un ensemble de contraintes. Les ressources de calcul des nœuds et les ressources de bande passante des liens sont souvent optimisées dans un seul réseau substrat. Dans le contexte multi-domaine où la connaissance de l’information de routage est incomplète, l’optimisation des ressources de nœuds et de liens est difficile et souvent impossible à atteindre. Par ailleurs, pour assurer la continuité de service même après une panne, le VNE doit être réalisé de manière à faire face aux pannes. Dans cette thèse, nous étudions le problème d’allocation de ressources (VNE) sous diverses exigences. Pour offrir la virtualisation dans le contexte de réseau substrat multi-domaines, nous proposons une méthode de mappage conjoint des liens inter-domaines et intra-domaines. Avec une information réduite et limitées annoncées par les domaines, notre méthode est capable de mapper simultanément les liens intra-domaines et les liens inter-domaines afin d’optimiser les ressources. De plus, pour améliorer la robustesse des réseaux virtuels, nous proposons un algorithme d’évitement des pannes qui minimise la probabilité de panne des réseaux virtuels. Des solutions exactes et heuristiques sont proposées et détaillées pour des liens à bande passante infinie ou limitée. En outre, nous combinons l’algorithme d’évitement des pannes avec la protection pour proposer un VNE robuste et résistant aux pannes. Avec cette nouvelle approche, les liens protégeables puis les liens les moins vulnérables sont prioritairement sélectionnés pour le mappage des liens. Pour déterminer les liens protégeables, nous proposons une heuristique qui utilise l’algorithme du maxflow afin de vérifier etdedéterminerlesliensprotégeablesàl’étapedumappagedesliensprimaires. Encasd’insuffisance de ressources pour protéger tous les liens primaires, notre approche sélectionne les liens réduisant la probabilité de panne. / Network virtualization allows to create logical or virtual networks on top of a shared physical or substrate network. The resource allocation problem is an important issue in network virtualization. It corresponds to a well known problem called virtual network embedding (VNE). VNE consists in mapping each virtual node to one substrate node and each virtual link to one or several substrate paths in a way that the objective is optimized and the constraints verified. The objective often corresponds to the optimization of the node computational resources and link bandwidth whereas the constraints generally include geographic location of nodes, CPU, bandwidth, etc. In the multi-domain context where the knowledge of routing information is incomplete, the optimization of node and link resources are difficult and often impossible to achieve. Moreover, to ensure service continuity even upon failure, VNE should cope with failures by selecting the best and resilient mappings. Inthisthesis,westudytheVNEresourceallocationproblemunderdifferentrequirements. To embed a virtual network on multi-domain substrate network, we propose a joint peering and intra domain link mapping method. With reduced and limited information disclosed by the domains, our downsizing algorithm maps the intra domain and peering links in the same stage so that the resource utilization is optimized. To enhance the reliability of virtual networks, we propose a failure avoidance approach that minimizes the failure probability of virtual networks. Exact and heuristic solutions are proposed and detailed for the infinite and limited bandwidth link models. Moreover, we combine the failure avoidance with the failure protection in our novel protection-level-aware survivable VNE in order to improve the reliability. With this last approach, the protectable then the less vulnerable links are first selected for link mapping. To determine the protectable links, we propose a maxflow based heuristic that checks for the existence of backup paths during the primary mapping stage. In case of insufficient backup resources, the failure probability is reduced.

Cette thèse propose une série de techniques dont l'objectif est l'amélioration de la couverture et de l'organisation des réseaux mobiles sans fil dans le contexte des Réseaux de Sécurité Publique (RSPs). Ces derniers sont des réseaux établis par les autorités pour d'une part, avertir la population d'une catastrophe imminente, et d'autre part pour coordonner les équipes de secours durant les phases de crise et de normalisation suite à une catastrophe. Une catastrophe peut être définie comme un événement extrême causant des dégâts extrêmes ou une perte profonde pour les populations affectées. Les RSPs ont le rôle fondamental d'assurer la communication et la coordination au cours des opérations d'urgence. Les contributions de cette thèse se concentrent principalement dans les phases d'alerte et de gestion de la crise. La solution proposée dans cette thèse pour aider durant la phase d'alerte est basée sur les réseaux opportunistes et utilise les moyens de communication disponibles sur les personnes sur place, et qui bientôt seront également disponibles dans les véhicules, pour pallier le problème de l'absence de couverture de réseau suite aux dégâts causés. Cette technique, que nous appelons Virtual Access Points (VAP), crée un 'cache' coopératif et distribué entre les nœuds mobiles dans la zone touchée par la catastrophe. Les problèmes que nous adressons relatifs à la phase de gestion de crise sont ceux du contrôle de la topologie et d'admission au réseau. Nous fournissons des solutions pour fournir des structures stables et fiables, qui sont essentiels à la coordination des équipes de secours pendant les situations les plus difficiles et défavorables.

La convergence des communications mobiles et d'Internet a conduit à l'émergence de la troisième génération de réseaux cellulaires (3G), connue sous la dénomination de Universal Mobile Telecommunications System (UMTS). Avec le lancement de cette nouvelle génération de communications mobiles, les utilisateurs sont maintenant véritablement capables d'accéder à Internet depuis leur terminal mobile, ce qui leur permet de profiter d'une large gamme de services à valeur ajoutée. Dans ce contexte, la modélisation de l'UMTS Terrestrial Radio Access Network (UTRAN) et la caractérisation du trafic sont des maillons essentiels de la recherche. Le but de ce projet a été de concevoir, d'implémenter et de valider une maquette basée sur Linux qui émule un segment UTRAN traversé par des sessions de trafic IPv6 caractérisées stochastiquement. Le fruit de ce projet est un outil capable d'émuler le comportement d'un UTRAN avec plus de réalisme qu'un simulateur et un coût moins élevé que celui demandé par un vrai déploiement. Le principal objectif de cette thèse a été de démontrer, via des comparaisons de résultats issus de la littérature, qu'une maquette constituée d'une douzaine d'ordinateurs et fonctionnant avec des logiciels libres est capable d'émuler de manière réaliste un UTRAN. En se basant sur l'infrastructure de cette maquette, le second objectif de ce projet a été d'améliorer les algorithmes de Radio Resource Management (RRM), de Call Admission Control (CAC) et/ou de séquencement afin de respecter à la fois les exigences des futurs services et applications, exprimées en termes de Quality of Service (QoS), et celles des utilisateurs, exprimées en termes de Quality of Experience (QoE).

Dans le cadre d'entreprises internationales sont produites nombre de communicationsexolingues : il faut communiquer alors que les interlocuteurs n'en possèdent pas tous lesmoyens linguistiques. De fait, ces situations peuvent mener à une insécurité ou des pannes decommunication préjudiciables. Malgré la présence d'un grand nombre de langues, la situationde multilinguisme opère souvent au détriment de celles qu'on nomme parfois « petites ».L'analyse des choix linguistiques dans un Réseau Social d'Entreprise (RSE) nous a permis demettre en évidence l'intérêt des utilisateurs pour des alternatives à ces conflits de langues. Laprise en compte de la dimension écrite permet d'analyser les éléments majeurs d'un processusd'intercompréhension : le scripteur écrit un texte dans sa langue maternelle (situationendolingue). Le récepteur doit développer une compétence réflexive de compréhension de cetexte (situation exolingue) sur la base d'une attention particulière à tout un ensemble d'indicesémanant de divers types de connaissance sur les familles de langues ; il répondra à son tourdans sa langue de référence. L'Intercompréhension conduit à recomposer autrement lesrelations entre production et réception, expression et compréhension. Elle conduit en plus àmettre en place d'autres modes de rapports entre les interlocuteurs. Le suivi descomportements des utilisateurs du RSE permet alors de modéliser d'autres protocolesd'échanges : le RSE peut devenir un outil d'apprentissage informel aussi « formation sur letas », par les langues, de valorisation de soi, de développement de nouvelles compétencespour l'individu, le groupe, et l'entreprise elle-même. / We find in international enterprises a number of exolingual communication : communicationis necessary yet the speakers do not posses all the necessary linguistic means. In fact, thesesituations can lead to insecurity or damaging communication failures, and despite thepresence of a large number of languages, multilingual situations function against what issometimes called “little” ones. The analyses of linguistic choices in Company's SocialNetwork, permits us to highlight the user’s interest in alternatives to these language conflicts.Consideration of the written dimension can analyse the major elements of a process of mutualunderstanding: the writer writes a text in his mother tongue (“endolingual” situation), thereceiver must develop a reflexive competence of understanding the text (“exolingual”situation). This is done based on attention to a range of indices from various types ofknowledge about language families. The receiver in turn will then answer in his referencelanguage. “Linguistic bridges” enable a different rearrangement of production and reception,expression and understanding. In addition, it leads to putting in place different modes ofrelations between the interlocutors. The follow up of users of CSN makes it possible to modelnew exchange protocols : the company’s social network can become an informal learning tooland on the job training through languages, a means of self-worth, a tool to develop new skillsfor the individual, the group, and the company itself.

Les producteurs de données ont publié des millions de faits RDF sur le Web en suivant les principes des données liées. N’importe qui peut récupérer des informations utiles en interrogeant les données liées avec des requêtes SPARQL. Ces requêtes sont utiles dans plusieurs domaines, comme la santé ou le journalisme des données. Cependant, il y a un compromis entre la performance des requêtes et la disponibilité des données lors de l’exécution des requêtes SPARQL. Dans cette thèse, nous étudions comment la collaboration des consommateurs de données ouvre de nouvelles opportunités concernant ce compromis. Plus précisément, comment la collaboration des consommateurs de données peut : améliorer les performances sans dégrader la disponibilité, ou améliorer la disponibilité sans dégrader les performances. Nous considérons que les données liées permettent à n’importe qui d’exécuter un médiateur compact qui peut interroger des sources de données sur le Web grâce à des requêtes SPARQL. L’idée principale est de connecter ces médiateurs ensemble pour construire une fédération de consommateurs de données liées. Dans cette fédération, chaque médiateur interagit avec un sous-ensemble du réseau. Grâce à cette fédération, nous avons construit : (i) un cache décentralisé hébergé par les médiateurs. Ce cache côté client permet de prendre en charge une part importante des sous-requêtes et d’améliorer la disponibilité des données avec un impact faible sur les performances. (ii) un algorithme de délégation qui permet aux médiateurs de déléguer leurs requêtes à d’autres médiateurs. Nous démontrons que la délégation permet d’exécuter un ensemble de requêtes plus rapidement quand les médiateurs collaborent. Cela améliore les performances sans dégrader la disponibilité des données. / Following the Linked Data principles, data providers have published billions of RDF facts on the web. Anyone can retrieve some relevant information from the Linked Data by executing SPARQL queries. Such queries are useful in many domains including health or data journalism. However, there is a trade-off between performances of the queries and data availability when executing SPARQL queries. In this thesis, we have investigated how the collaboration of data consumers is opening new opportunities in this trade-off. More precisely, how the collaboration of data consumers can improve performances without degrading availability, or can improve availability without degrading performances. We consider that Linked Data can allow anyone to run a compact mediator that executes SPARQL queries over data sources on the web. The main idea is to connect these mediators together to build a federation of Linked Data consumers. In this federation, each mediator interacts with a subset of the network. Thanks to this federation, we have built : (i) a decentralized cache hosted by mediators. This client-side cache is able to handle a significative part of subqueries and then improve data availability without a low impact on performances. (ii) a delegation algorithm that allows mediators to delegate their queries to other mediators. We have demonstrated that delegation allows to run the workloads faster when collaborating. This clearly improves performances without degrading data availability.

D'un point de vue climatique la région méditerranéenne est propice aux évènements pluvio-orageux intenses, particulièrement en automne. Ces pluies s'abattent sur des bassins versants escarpés. La promptitude des crues ne laisse qu’un temps très court pour la prévision. L'amplitude de ces crues dépend de la grande variabilité des pluies et des caractéristiques des bassins versants. Les réseaux d'observations ne sont habituellement pas adaptés à ces petites échelles spatiales et l'intensité des événements affecte souvent la fiabilité des données quand elles existent d'où l'existence de bassin non jaugés. La régionalisation en hydrologie s'attache à la détermination de variables hydrologiques aux endroits où ces données manquent. L'objectif de cette thèse est de contribuer à poser les bases d’une méthodologie adaptée à la transposition des paramètres d'un modèle hydrologique distribué dédié aux crues rapides de bassins versants bien instrumentés à des bassins versants non jaugés, et ce sur une large zone d’étude. L'outil utilisé est le modèle hydrologique distribué MARINE [Roux et al., 2011] dont l'une des originalités est de disposer d'un modèle adjoint permettant de mener à bien des calibrations et des analyses de sensibilité spatio-temporelles qui servent à améliorer la compréhension des mécanismes de crue et à l'assimilation de données en temps réel pour la prévision. L'étude des sensibilités du modèle MARINE aborde la compréhension des processus physiques. Une large gamme de comportements hydrologiques est explorée. On met en avant quelques types de comportements des bassins versants pour la région d'étude [Garambois et al., 2012a]. Une sélection des évènements de calibration et une technique de calibration multi évènements aident à l'extraction d'un jeu de paramètres par bassin versant. Ces paramétrisations sont testées sur des évènements de validation. Une méthode de décomposition de la variance des résultats conduit aux sensibilités temporelles du modèle à ses paramètres. Cela permet de mieux appréhender la dynamique des processus physiques rapides en jeu lors de ces crues [Garambois et al., 2012c]. Les paramétrisations retenues sont transférées à l'aide de similarités hydrologiques sur des bassins versants non jaugés, à des fins de prévision opérationnelle.

Alors que la pandémie de COVID-19 affecte le monde depuis presque deux ans, il va sans dire qu'une meilleure compréhension des processus de contagion, de leur évolution et des effets des mesures de contrôle est essentielle pour réduire leur impact sur la société. Le cadre théorique pour la modélisation des processus de contagion est très général et permet, bien entendu, de décrire la propagation des maladies infectieuses causées par des agents pathogènes (virus, bactéries, parasites, etc.), mais aussi la propagation des rumeurs et de la désinformation. Peu importe la nature du processus, la transmission s'effectue de proche en proche grâce aux interactions entre les individus. Par conséquent, la structure sociale complexe des populations, qui n'est ni parfaitement ordonnée, ni complètement aléatoire, joue un rôle de premier plan. Dans cette thèse, nous étudions les processus de contagion sur réseaux, où les individus et les interactions entre ces individus sont représentés par des nœuds et des liens respectivement. Nous utilisons une approche théorique principalement basée sur la physique statistique et la dynamique non linéaire. Nous nous concentrons plus spécifiquement sur les réseaux d'ordre supérieur, lesquels mettent les interactions de groupe à l'avant-plan. Notre analyse va donc au-delà des interactions dyadiques. Bien plus qu'une reformulation mathématique de la structure, cette perspective est primordiale pour obtenir une compréhension plus complète de la phénoménologie des processus de contagion. Nous démontrons l'importance des interactions de groupe à l'aide de trois résultats principaux. D'abord, nous caractérisons un phénomène de localisation mésoscopique : pour certaines structures hétérogènes, la propagation persiste uniquement dans les groupes de grande taille. Ce phénomène a notamment une incidence sur l'effet des mesures de contrôle visant à prohiber les regroupements au-delà d'une certaine taille, à l'instar de ce qui fut instauré pour endiguer la pandémie de COVID-19. Ensuite, nous étudions un modèle où les individus doivent accumuler une dose infectieuse minimale pour devenir infectés. Nous montrons qu'une structure d'ordre supérieur et des temps d'exposition hétérogènes induisent une probabilité d'infection non linéaire universelle. L'épidémie résultante peut alors croître de manière super-exponentielle en fonction du temps. Finalement, nous poussons plus en profondeur l'analyse des processus de contagion non linéaire. Dans ce contexte, nous montrons que les groupes peuvent avoir plus d'importance que les individus ultra-connectés pour qu'une épidémie ou un phénomène social envahissent le plus rapidement possible une population. / After almost two years into the COVID-19 pandemic, it is clear that a better understanding of contagion processes, their evolution, and the impact of control measures is essential to reduce their burden on society. The theoretical framework for the modeling of contagion is quite general. It can describe the spread of pathogens causing diseases (viruses, bacteria, parasites, etc.), but also the spread of rumors and disinformation. Irrespective of the nature of the underlying process, the contagion evolves through local interactions between the individuals. Consequently, the complex social structure of populations, which is neither perfectly ordered nor completely random, plays a fundamental role in shaping spreading. In this thesis, we study contagion processes on networks where individuals and the interaction between them are represented by nodes and edges respectively. We use a theoretical approach based on statistical physics and nonlinear dynamics. We focus on higher-order networks, putting group interactions beyond pairwise interactions at the forefront. More than a mere mathematical generalization, we find this perspective is paramount to obtain a complete picture of the phenomenology of contagion dynamics. We demonstrate the importance of group interactions through three principal results. First, we characterize a mesoscopic localization phenomenon where the contagion thrives only in large groups for certain types of heterogeneous structure. This phenomenon significantly affects the results of interventions like the cancelation of events larger than a critical size, similar to the measures being used to limit the spreading of COVID-19. Second, we study a model where individuals must accumulate a minimal infective dose to become infected. We show that a higher-order structure and heterogeneous exposure induce a universal nonlinear infection probability. The epidemic size can then grow super-exponentially with time. Finally, with a more in-depth analysis of nonlinear contagions, we show that groups can be more influential than hubs (super-connected individuals) to maximize the early spread of an epidemic.