Cette thèse présente des applications véhiculaires à différentes échelles : de la petite qui permet d'effectuer des tests réels de communication et de service ; à des plus grandes incluant plus de contraintes mais permettant des simulations sur l'ensemble du réseau. Dans ce contexte nous soulignons l'importance d'avoir et de traiter des données réelles afin de pouvoir interpréter correctement les résultats. A travers ces échelles nous proposons différents services utilisant la communication V2V et V2I. Nous ne prétendons pas prendre le contrôle du véhicule, notre but est de montrer le potentiel de la communication à travers différents services. La petite échelle se focalise sur un service à un feu de circulation permettant d'améliorer les temps de parcours et d'attente, et la consommation en CO2 et en carburant. La moyenne échelle se situant sur un rond-point, permet grâce à un algorithme décentralisé, d'améliorer ces mêmes paramètres, mais montre également qu'avec une prise de décision simple et décentralisée, le système est robuste face à la perte de paquet, à la densité, aux comportements humains ou encore aux taux d'équipement. Enfin à l'échelle d'une ville, nous montrons que grâce à des décisions prises de manière locale et décentralisée, avec seulement un accès à une information partielle dans le réseau, nous obtenons des résultats proches des solutions centralisées. La quantité de données transitant ainsi dans le réseau est considérablement diminuée. Nous testons également la réponse de ces systèmes en cas de perturbation plus ou moins importante tels que des travaux, un acte terroriste ou une catastrophe naturelle. Les modèles permettant une prise de décision locale grâce aux informations délivrées autour du véhicule montrent leur potentiel que se soit avec de la communication avec l'infrastructure V2I ou entre les véhicules V2V. / In this thesis we present vehicular applications across different scales: from small scale that allows real tests of communication and services; to larger scales that include more constraints but allowing simulations on the entire network. In this context, we highlight the importance of real data and real urban topology in order to properly interpret the results of simulations. We describe different services using V2V and V2I communication. In each of them we do not pretend to take control of the vehicle, the driver is present in his vehicle, our goal is to show the potential of communication through services taking into account the difficulties outlined above. In the small scale, we focus on a service with a traffic light that improves travel times, waiting times and CO2 and fuel consumption. The medium scale is a roundabout, it allows, through a decentralized algorithm, to improve the same parameters. It also shows that with a simple and decentralized decision-making process, the system is robust to packet loss, density, human behavior or equipment rate. Finally on the scale of a city, we show that local and decentralized decisions, with only a partial access to information in the network, lead to results close to centralized solutions. The amount of data in the network is greatly reduced. We also test the response of these systems in case of significant disruption in the network such as roadworks, terrorist attack or natural disaster. Models, allowing local decision thanks to information delivered around the vehicle, show their potential whatsoever with the V2I communication or V2V.

Ces dernières années, le développement des réseaux de communication indoor et outdoor et l'augmentation du nombre d'applications conduisent à un besoin toujours croissant de transmission de données à haut débit. Parmi les nombreuses technologies concurrentes, les communications par courant porteur en ligne (CPL) ont leur place en raison des infrastructures déjà disponibles. La motivation principale de cette thèse est d'augmenter le débit et la robustesse des systèmes CPL à porteuses multiples afin qu'ils puissent être utilisés efficacement dans les réseaux domestiques et pour la domotique. Le thème de ce travail de recherche est d'explorer différentes approches de modulation et de codage de canal en liaison avec plusieurs schémas d'allocation et d'optimisation des ressources. L'objectif est ici d'améliorer les capacités des CPL et d'être concurrent face aux autres solutions de communication à haut débit et de faire face efficacement aux inconvénients inhérents au réseau d'alimentation. Un certain nombre de stratégies d'allocation des ressources et d'optimisation sont étudiées pour améliorer les performances globales des systèmes CPL. La performance d'un système de communication est généralement mesurée en termes de débit, de marge de bruit et de taux d'erreur binaire (TEB) de la liaison. La maximisation de débit (RM) est étudiée pour les systèmes OFDM (en anglais orthogonal frequency division multiplexing) et LP-OFDM (en anglais linear precoded OFDM) sous la contrainte de densité spectrale de puissance (DSP). Deux contraintes différentes de taux d'erreur ont été appliquées au problème RM. La première contrainte est la contrainte de TEB crête où toutes les sous-porteuses ou séquences de précodage doivent respecter le TEB cible. Avec la deuxième contrainte, contrainte de TEB moyen, différentes sous-porteuses ou séquences de précodage sont affectées par des valeurs différentes de TEB et une contrainte de TEB moyen est imposée sur le symbole complet OFDM ou LP-OFDM. Les algorithmes d'allocation sont également proposés en prenant en compte les gains de codage de canal dans le processus d'allocation des ressources. En outre, un nouveau schéma de minimisation de TEB moyen est introduit qui minimise le TEB moyen de systèmes pour un débit donné et un masque imposé de DSP. Pour l'allocation des ressources dans un système à porteuses multiples, il est généralement supposé que l'état du canal (CSI) est parfaitement connu par l'émetteur. En réalité, les informations de CSI disponibles au point d'émission sont imparfaites. Aussi, nous avons également étudié des schémas d'allocation des ressources dans le cas de systèmes OFDM et LP-OFDM en prenant compte, et de manière efficace, les impacts des estimations bruitées. Plusieurs chaînes de communication sont aussi développées pour les systèmes OFDM et LP-OFDM.

Lors d'une transmission vidéo sur les réseaux mobiles, les données doivent être efficacement comprimées pour s'adapter à la bande-passante réduite. Cependant, plus les données multimédia sont comprimées, plus le flux est sensible aux erreurs de transmission. Lors du décodage vidéo, une simple erreur binaire peut entraîner la perte totale d'une séquence d'images. Par conséquent, le flux encodé entrant dans le décodeur vidéo du récepteur ne doit pas être dégradé. Afin que le décodeur vidéo reçoive des informations exemptes d'erreurs, plusieurs mécanismes sont implémentés. Ces mécanismes classiques consistent à retransmettre les paquets erronés et/ou à rajouter de la redondance aux données transmises (à l'aide de codes correcteurs d'erreurs) pour garantir une certaine capacité de correction. Ces méthodes sont efficaces, mais entraînent une consommation excessive des ressources. Par ailleurs, des mécanismes de détection d'erreurs sont effectués dans chaque couche protocolaire et permettent d'effacer les paquets corrompus. Récemment, le concept de décodage conjoint a été proposé. Il consiste à utiliser les redondances inhérentes contenues dans les informations transmises pour améliorer le décodage de la vidéo. Ces redondances résiduelles peuvent être de natures différentes (informations souples, sémantique et syntaxe du train binaire, propriétés de paquétisation, etc) et ces informations ont un impact variable sur les performances obtenues. Durant cette thése, nous avons introduit une nouvelle méthode de décodage conjoint exploitant à la fois les propriétés sémantiques et syntaxiques du flux vidéo ainsi que le code de détection d'erreurs (CRC) de la couche Liaison. Cette technique a ensuite été testée sur le dernier standard de compression vidéo : le H.264 ou MPEG4-AVC. Parallèlement, pour pouvoir intégrer ces outils robustes dans le récepteur, de nombreuses modifications sont nécessaires. Il faut notamment pouvoir faire remonter des paquets contenant des erreurs au niveau du décodeur vidéo (étant donné que les traitements robustes sont implémentés au niveau du décodeur vidéo). Or, comme nous l'avons souligné précédemment, les paquets erronés sont effacés par les mécanismes de protection avant d'avoir atteint le décodeur vidéo. Durant cette thése, nous avons développé un principe universel permettant de résoudre simplement ce problème. Cette méthode est implémentée dans chaque couche protocolaire et consiste à désactiver la détection d'erreurs sur les données du paquet. A la place, le code de détection d'erreurs est utilisé comme un code de correction d'erreurs pour corriger les champs importants contenus dans l'entête du paquet. Une fois l'entête du paquet corrigée, les données transportées (correctes ou incorrectes) peuvent être transmises à la couche supérieure sans risque de perte. En intégrant ce mécanisme dans chaque couche protocolaire du récepteur, on aboutit à une pile protocolaire totalement perméable et les données vidéo peuvent arriver à l'entrée du décodeur vidéo robuste.

Ce document pr esente les travaux que j'ai r ealis es depuis ma th ese de doctorat. Outre la pr esentation de mes contributions, j'ai essay e de pr esenter des survols des domaines dans lesquels mes travaux s'inscrivent et d'indiquer les principales questions qui s'y posent. Mes travaux visent a r epondre aux nouveaux challenges algorithmiques que posent la croissance des r eseaux de telecommunications actuels ainsi que l'augmentation des donnees et du trafi c qui y circulent. Un moyen de faire face a la taille de ces probl emes est de s'aider de la structure particuliere des r eseaux. Pour cela, je m'attache a d e nir de nouvelles caract erisations des propri et es structurelles des graphes pour les calculer et les utiliser effi cacement a des fins algorithmiques. Autant que possible, je propose des algorithmes distribu es qui ne reposent que sur une connaissance locale/partielle des r eseaux. En particulier, j' etudie les jeux de poursuite - traitant de la capture d'une entit e mobile par une equipe d'autres agents - qui off rent un point de vue int eressant sur de nombreuses propri et es de graphes et, notamment, des d ecompositions de graphes. L'approche de ces jeux d'un point de vue agents mobiles permet aussi l' etude de mod eles de calcul distribu e. Le chapitre 1 est d edi e a l' etude de plusieurs variantes des jeux de gendarmes et voleur. Le chapitre 2 traite des decompositions de graphes et de leur relation avec les problemes d'encerclement dans les graphes. Le chapitre 3 se concentre sur les probl emes d'encerclement dans des contextes a la fois centralis e et distribu e. Finalement, le chapitre 4 traite de probl emes de routage dans diff erents contextes, ainsi que de mod eles de calcul distribu e.