La problématique de la fourniture de qualité de service (QoS) dans les réseaux Internet connaît un regain d'intérêt engendré par deux phénomènes : (1) la croissance des services à valeur ajoutée qui demandent de la QoS (e.g., IPTV) et (2) la convergence des réseaux vers une architecture unifiée, basée sur IP, pour les services de voix, d'image, et de données. Dans ce contexte, des limitations des technologies actuelles de QoS apparaissent : il est actuellement difficile pour un opérateur de garantir les niveaux de service que son réseau peut offrir. Par ailleurs, il est très difficile de garantir un traitement cohérent de bout en bout pour les flux sensibles à la QoS et qui traversent les réseaux de plusieurs opérateurs. En effet, le contrôle de ces flux d'information est partagé entre tous les opérateurs traversés. Dans la thèse, nous avons étudiés ces différents problèmes. Nous nous sommes plus spécifiquement penchés sur les problèmes de routage et d'ingénierie dynamique de trafic au niveau inter-domaine. Nous avons proposés plusieurs solutions algorithmiques pour permettre de calculer des chemins soumis à plusieurs contraintes de performance. Des études analytiques et par simulations montrent que nos algorithmes sont efficaces et extensibles. Enfin, nous les avons intégrés dans une architecture récemment standardisée à l'IETF et avons étudié les adaptations protocolaires requises pour leur déploiement. Nos contributions représentent un pas important vers une gestion plus efficace du trafic inter-domaine dans les réseaux à ingénierie de trafic.

Les réseaux ad hoc sont un type particulier de réseaux sans fil privés de toute infrastructure fixe. Cette particularité rend le routage très problématique en cas de grande instabilité des éléments qui les composent (n\oe{}uds et liens). Le but de cette thèse est d'évaluer l'impact d'une stratégie non conventionnelle consistant à, d'une part, utiliser plusieurs routes en parallèle, d'autre part, introduire de la redondance entre les données réparties sur ces routes grâce à des méthodes de codage à description multiple. Ces méthodes permettent de transformer l'information à transmettre en un nombre défini d'éléments appelés descriptions, et tels que la perte d'un certain nombre d'entre eux n'empêche pas la reconstruction de l'information initiale. L'objectif d'une telle stratégie est de rendre chaque route moins critique, tout en veillant à modérer la redondance globale introduite. Dans ce contexte, un algorithme de sélection de routes est proposé, et différentes stratégies de répartition de descriptions sur ces routes sont étudiées. Afin d'évaluer cette approche, nous avons mis en œuvre de deux protocoles inspirés de mécanismes standards et incluant les idées précédemment mentionnées. Le premier, MPOLSR, est proactif. Dans ce cas, il suffit d'extraire un ensemble de routes intéressantes de l'information topologique rassemblée. Le second, TMR, est réactif. La récupération d'informations topologiques suffisament variées nécessite alors des mécanismes différents de ceux utilisés dans les protocoles réactifs standards. Des simulations sont réalisées à l'aide de NS2 pour comparer les performances de ces propositions.

Les réseaux de capteurs sans l (RCSF) sont des systèmes embarqués, autonomes, auto-con gurables, auto-organisables et déployés dans diverses applications de contrôle et de sécurité. Dans leur architecture, les batteries de ces capteurs ne peuvent en aucun cas être remplacées ou chargées. Pour cela, il faut penser à réduire l'énergie consommée lors de la capture, du traitement et de la transmission de données. Devant la diversité des problèmes qui se posent dans les RCSF, le challenge de la consommation de l'énergie est toujours abordé dans divers travaux de recherche en vue d'optimiser la consommation d'énergie et de maximiser la durée de vie du réseau. A cet effet, nous avons évoqué l'axe des technologies et standards implémentés dans ces capteurs, en vue de révéler leurs impacts sur la consommation d'énergie. Ensuite, nous avons soulevé les techniques de localisation affectant à leur tour cette énergie, notamment lors de l'utilisation de GPS (Global Positioning System), considéré comme solution gourmande en énergie. Le volet de sécurité a été abordé, vu qu'il se base sur la technique de la cryptographie et ôte pour la gestion des clefs pour assurer la communication entre les noeuds du réseau. Cette technique est connue par son traitement aggravé épuisant davantage l'énergie du capteur, devant la coexistence d'une multitude d'attaques qui visent la mort prématurée du réseau. Au niveau routage, la problématique d'énergie perdue lors de l'utilisation des mécanismes de découverte de routes, ouvre un champ très fertile, que nous avons attaqué, pour la conception d'algorithmes optimisés et protocoles de routage qui économisent mieux l'énergie de diffusion des messages RREQ (Route REQuest). Notre but principal dans cette thèse, est de répondre à l'ensemble de ces dé s en agissant sur les fonctionnalités d'un capteur, notamment celle de localisation, de sécurité, de routage ainsi que celle qui concerne la technologie adoptée pour assurer la communication. Des applications ont été envisagées pour mettre en place ces fonctionnalités en l'occurrence le transport, la santé, la domotique, l'industrie et le maritime. C'est ainsi que nous présentons des travaux qui favorisent une meilleure con figuration de ces fonctionnalités, tout en octroyant plus d'intérêt à des solutions qui optimisent de plus en plus la consommation de l'énergie de la batterie des capteurs, pour leur permettre une longue longévité et de pro ter pleinement de leurs avantages.

Le piégeage et la manipulation d'objets à la surface d'un guide d'onde est une approche intéressante, qui permet d'envisager des développements nouveaux dans le domaine des microsystèmes intégrés. Mais la mise au point de tels dispositifs, était jusqu'à maintenant limitée par la difficulté à comprendre et à maîtriser les phénomènes physiques mis en jeu dans une expérience. Ces points-clé empêchaient la démonstration de la manipulation d'objets biologiques, comme des cellules, sur ces structures. L'utilisation de guides d'ondes optiques représentatifs de technologies de fabrication différentes nous a ainsi permis de juger expérimentalement des forces et des faiblesses propres à chaque technologie et déterminer les conditions les plus favorables en vue d'un déplacement de matériel biologique. L'utilisation de guides en nitrure de silicium a permis une amélioration significative des performances de piégeage et de manipulation de particules sur ces structures.<br />Ceci nous a ainsi permis de réaliser un démonstrateur de propulsion optique et a rendu possible l'application de cette technologie à des objets de masse ou de taille supérieures ainsi qu'à d'autres domaines scientifiques, comme la chimie ou la biologie. Nous avons effectué la première démonstration expérimentale à notre connaissance de la propulsion d'objets biologiques par ondes évanescentes. En particulier, nous avons réalisé des expériences de tri cellulaire de sous-populations dans un mélange. Ceci démontre la capacité à réaliser, sur une faible surface, des expériences biologiques simples grâce à de tels dispositifs et renforce l'espoir d'utiliser une telle technique dans une approche de type laboratoire-sur-puce.

L'objet de notre projet de recherche est le développement d'un modèle de conception d'un réseau de distribution composé de trois niveaux : les usines, les centres de distribution (CD) et les clients. Nous supposons que le nombre et la localisation des usines ainsi que le nombre et la localisation des clients sont connus. Etant donné la demande des clients et une liste de CD potentiels, l'objectif est de déterminer la localisation des CD à ouvrir et d'y affecter les clients de manière à minimiser le coût total. En termes de modélisation, nous considérons divers aspects opérationnels qui sont inspirés d'une étude de cas dans l'industrie automobile. Ces aspect ont été pris en compte séparément dans la littérature mais jamais combinés dans un même modèle. Plus particulièrement, nous introduisons un " clustering " en prétraitement afin de modéliser les tournées de camions. Nous intégrons également des contraintes de volume minimum sur les axes de transport, des contraintes de volume minimum et de capacité maximale sur les centres de distribution, des contraintes de distance de couverture maximale et des contraintes d'uni-affectation. Par ailleurs, nous étudions une extension multi-périodes du problème en utilisant un " clustering " dynamique pour modéliser des tournées de camions multi-périodes. En termes de résolution, comme le problème étudié est NP-difficile au sens fort, nous proposons différentes méthodes heuristiques performantes basées sur la relaxation linéaire. A travers les tests effectués, nous montrons que ces méthodes fournissent des solutions proches de l'optimale en moins de temps de calcul que l'application directe d'un solveur linéaire. Nous analysons également la structure des réseaux de distribution obtenus et nous comparons les résultats issus de plusieurs versions du modèle afin de montrer la valeur ajoutée du " clustering " ainsi que de l'approche multi-périodes.

Le passage à l'échelle des protocoles de routage est un des problèmes les plus critiques pour les réseauxmobiles sans fil à grande envergure. Dans ce cadre, le concept de clusterisation peut être mis à profit dans lafonction de routage afin d'améliorer les performances de ces réseaux. En premier lieu, cette thèse présentenotre algorithme de clusterisation à 1-saut alpha-SSCA (α-Stability Structure Clustering Algorithm) qui apour objectif d'améliorer la stabilité de la structure des clusters. Un algorithme générique de clusterisationà K-sauts est également proposé en ayant le même but de stabilité visé par alpha-SSCA tout en réduisant lenombre de clusters générés et en étant indépendant de la métrique d'élection des cluster-heads. Ensuite, nousprésentons notre proposition d'un protocole de routage à état des liens des clusters qui exploite les apports denotre mécanisme de clusterisation α-SSCA. Ce protocole, appelé CLSR (Cluster-based Link State Routing),vise à réduire le trafic de contrôle afin d'améliorer les performances du réseau à large échelle. Nous avonsproposé aussi une version hiérarchique du protocole CLSR. Ce protocole de routage introduit une hiérarchiedans la structure des clusters qui permet de réduire le nombre de clusters en groupement des clusters prochesdans un même cluster. L'objectif principal de ce protocole hiérarchique est d'améliorer la scalabilité de CLSRquand le nombre de noeuds dans le réseau augmente considérablement.

À l'aire du Multimedia Mobile, l'essor des réseaux sans fil est fulgurant et la mobilité est devenue un sujet primordial exacerbé par l'augmentation significative du nombre d'usagers mobiles. Un nœud évoluant dans un réseau mobile de base se comporte de la même manière qu'un aveugle évoluant dans notre univers en en élaborant sa propre représentation à l'aide de son bâton, mécanisme dénommé dans la littérature : mobilité terminale. Pour réduire cet aveuglement, plusieurs méthodes ont été élaborées qui prennent appui sur les services de localisation ou les modèles de mobilité. Un modèle de mobilité est donc destiné à décrire en termes d'environnement, le mode de circulation des nœuds mobiles avec pour défi de trouver des modèles fidèles aux comportements des utilisateurs. Les modèles aléatoires sont biaisés car les appareils mobiles sont portés par des êtres sociaux. Cela nous a amené à inclure des éléments sociaux dans notre modélisation.Nous présentons les modèles de mobilité existants et les classifions. Nous définissons nos modèles, les implémentons et mesurons leur impact sur le test des réseaux. Enfin nous élargissons notre spectre en montrant comment le fait d'octroyer la perception de regroupement social à un protocole de routage réseau, peut en améliorer les performances.

Cette thèse a pour objectif de développer des techniques permettant d'améliorer l'efficacité énergétique des réseaux de capteurs destinés à la surveillance d'une chaîne de froid. La première approche développée dans cette thèse concerne la phase de transport des produits alimentaires. Les protocoles proposés VBS, WaS et eVBS s'adressent à la problématique posée par l'absence de station de base permanente au sein du petit réseau déployé dans un camion où les nœuds sont en visibilité directe. Ces méthodes ont le triple avantage de présenter un faible overhead, d'accroître l'ergonomie de l'application et l'intérêt économique du réseau. Dans l'état de l'art, il n'existe pas de déploiement de très grands réseaux de capteurs sans fil destinés à la surveillance d'une chaîne de froid. Le cœur de cette thèse se positionne ainsi autour de la problématique du passage à l'échelle, en proposant plusieurs approches permettant d'améliorer l'efficacité énergétique du réseau. Ainsi des optimisations du routage et des techniques de formation de clusters multi-sauts sont proposées grâce à quelques idées originales d'utilisation de l'indicateur de la qualité de lien. Le protocole L2RP de routage par répartition de charge, le mécanisme SNCR de réduction des clusters singletons ainsi que le protocole LQI-DCP d'optimisation du positionnement des chefs de clusters sont des contributions de cette thèse exploitant le LQI afin d'accroître l'efficacité énergétique du réseau. De plus, nous avons montré que l'heuristique MaxMin de formation de clusters multi-sauts n'est pas compatible avec la topologie de déploiement en grille qui est la plus fréquente dans les architectures de réseaux de capteurs.

Le routage par clé et par contenu sont des systèmes de routage ou la destination d'un message suit un parcours entre les nœuds du réseau qui dépend seulement du contenu du message même. On peut les trouver utilisés soit dans des systèmes pair-à-pair connus comme Réseaux Overlay Structurés (Structured Overlay Networks, SON), soit dans les architecture internet de nouvelle génération, les Réseaux Centrés sur les Contenus (Content-Centric Networks, CCN). Le but de cette thèse est double. D'un côté, on explore le sujet de l'interconnexion et de la coopération des réseaux d'overlay, et on propose une architecture capable de permettre à plusieurs réseaux d'overlay hétérogènes, avec différentes topologies et différents mécanismes de routage, d'interagir, grâce à une infrastructure basée sur des nœuds passerelles. On montre, par des moyennes de simulation et déploiement dans un réseaux réel, que la solution est scalable et permet un routage quasi-exhaustif avec un nombre relativement bas des nœuds passerelle bien connectés. De plus, on présente deux exemples d'applications qui pourront bénéficier de cette architecture. Dans une deuxième partie, on rentre plutôt dans les possibilités offertes par le routage basé sur les contenus hors sa "zone de confort": d'abord, on analyse les améliorations qu'un réseau d'overlay structuré peut porter à un système de diffusion vidéo pair-à-pair, en termes de qualité du vidéo et de perte des paquets pendant la transmission. Après, on examine un système entièrement centré sur le routage basé sur les contenus, en développant une solution de diffusion vidéo en temps réel dans un réseau CCN.

Les villes du futur et actuelles sont de plus en plus connectées. Les relèves de compteur électrique, de gaz et d'eau se font de plus en plus à distance et sans-fil. Les luminaires des villes deviennent intelligents et communiquent pour économiser l'énergie et offrir un éclairage adapté. Les engins de ramassage des ordures communiqueront bientôt avec les poubelles afin d'anticiper les tournées de ramassage et de mieux connaître le contenu des containers. Pour des questions de coûts et de rapidité de déploiement, ces réseaux sont souvent sans infrastructure. Par ailleurs, pour les mêmes raisons, chaque nœud du réseau puise son énergie dans une batterie donc la capacité est limitée. Il convient donc pour ces réseaux particuliers, déployés dans un environnement contraint, de trouver des solutions d'organisation et de communication adaptées. À travers cette thèse je propose d'étudier la problématique des réseaux sans-fil multi-sauts dans les villes intelligentes. J'étudie dans un premier temps l'importance et l'impact de la topologie sur les performances réseau. Plus précisément, au travers de simulations et d'études expérimentales, je démontre que le placement des nœuds impacte les performances des algorithmes et que, par conséquent, il est nécessaire d'étudier les algorithmes pour réseaux de capteurs sans-fil sur des topologies qui correspondent à l'application ciblée. Je propose ensuite une famille d'algorithmes de clustering pour réseaux de capteurs sans-fil permettant d'optimiser la durée de vie du réseau. L'hypothèse clé de ces algorithmes est qu'un chef de cluster (cluster-head ) consomme plus d'énergie qu'un nœud sans rôle particulier. En effet, le cluster-head se voit souvent attribuer des tâches supplémentaires telles que l'agrégation de données et la transmission à un nœud puits, plus lointain donc plus coûteux à joindre. Cette famille d'algorithmes nommée BLAC permet de créer des clusters multi-sauts dans lesquels chaque tête de cluster est la racine d'un arbre qui compose le cluster. Dans chaque cluster, les données sont acheminées vers le cluster-head grâce à un gradient routing. L'idée principale de ces algorithmes est que le rôle de cluster-head doit être attribué en fonction du niveau d'énergie des nœuds et de leur voisinage. Ces algorithmes ont été testés grâce à des simulations sur des topologies de villes réalistes avec des paramètres de simulation tirés du monde réel. Enfin, je propose un algorithme de routage pour des réseaux de villes intelligentes à large échelle. Cet algorithme repose sur l'hypothèse que seulement certains nœuds du réseau ont une connaissance de leur position. Cette position peut être acquise parce que ces nœuds sont équipés d'une puce de localisation (telle que le GPS) ou parce qu'ils sont fixes et configurés au moment du déploiement avec leur position pré-programmée. Cet algorithme epose sur la combinaison de deux techniques de routage, classique et géographique : AODV et Greedy geographic routing. Je montre qu'il est possible d'obtenir des performances proches des algorithmes de routage géographique alors même qu'un sous ensemble des nœuds du réseau n'a pas connaissance de sa position.