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.

Revision of pre-optimalization state and proposal of possible changes with a focus on lowering the transportation costs, optimizing the routing and also the service level provided to the customers. Optimalization done on several levels, on strategical and on operative level. All this achieved with combination of outputs from a routing software and using intuitive methods. Outcome to be accounted in costs per annum. Based on conditions and demands stated by the logistics manager in the contrary to customers demands, a strategy of warehouse allocation was created. Based on this information a distribution model regarding also the routing issue was created as well.

Les métaheuristiques sont des techniques d’optimisation indépendantes des problèmes traités. Elles ne profitent pas d’une spécificité du problème et, par conséquent, peuvent fournir des cadres généraux qui peuvent être appliqués a de nombreuses classes de problèmes. Les métaheuristiques peuvent fournir une stratégie de guidage dans la conception des heuristiques pour résoudre des problèmes d’optimisation spécifiques. Leur utilisation dans de nombreuses applications montre leur efficacité pour résoudre des problèmes importants et complexes. De nos jours, les métaheuristiques appliquées `a la solution des problèmes d’optimisation ont évolué vers l’intégration d’autres techniques d’optimisation, de sorte que les méthodes de résolution peuvent bénéficier des avantages de chacune des composantes. Le travail dans cette thèse vise à contribuer à l’étude des problèmes de tournées de véhicules avec des visites optionnelles en fournissant un opérateur à base de programmation dynamique intégré dans un processus métaheuristique générique. L’opérateur récupère le tour optimal de clients à visiter, répondant aux contraintes du problème, tout en optimisant l’objectif défini. L’opérateur pose le problème de la sélection des meilleurs clients `a visiter comme un problème de plus court chemin avec contraintes de ressources sur un graphe auxiliaire dirigé acyclique représentant les choix de visite possibles. Dans les problèmes de tournées de véhicules avec des visites optionnelles, les clients à servir ne sont pas connus a priori et cela rend plus difficile à résoudre le problème qu’un problème de routage classique qui est lui-même déjà NP-difficile. Les problèmes de tournées avec des visites optionnelles trouvent des applications dans des domaines multiples et variés tels que la conception de la distribution, la logistique humanitaire, la prestation des soins de santé, le tourisme, le recrutement, la collection ou la livraison de marchandises et patrouille en milieu urbain / Metaheuristics are problem independent optimisation techniques. As such, they do not take advantage of any specificity of the problem and, therefore, can provide general frameworks that may be applied to many problem classes. These iterative upper level methodologies can furnish a guiding strategy in designing subordinate heuristics to solve specific optimisation problems. Their use in many applications shows their efficiency and effectiveness to solve large and complex problems. Nowadays, metaheuristics applied to the solution of optimisation problems have shifted towards integrating other optimisation techniques, so that solution methods benefit from the advantages each offers. This thesis seeks to contribute to the study of vehicle routing problems with optional visits by providing a dynamic programming-based operator that works embedded into a generic metaheuristic. The operator retrieves the optimal tour of customers to visit, satisfying the side constraints of the problem, while optimising the defined objective. The operator formulates the problem of selecting the best customers to visit as a Resource Constrained Elementary Shortest Path Problem on an auxiliary directed acyclic graph where the side restrictions of the problem considered act as the constraining resource. In vehicle routing problems with optional visits, the customers to serve are not known a priori and this fact leaves a more difficult to solve problem than a classic routing problem, which per se is already NP-hard. Routing problems with optional visits find application in multiple and diverse areas such as bimodal distribution design, humanitarian logistics, health care delivery, tourism, recruitment, hot rolling production, selected collection or delivery, and urban patrolling among others

Les travaux réalisés dans cette thèse traitent de l'optimisation des échanges dans les réseaux véhiculaires sans fil en mode sans infrastructure Ad Hoc (VANETs). Les VANETs sont une partie des systèmes de transports intelligents (STIs).Ces derniers essaient de répondre à la question de comment équiper les véhicules de systèmes de communications sans fil pour éviter les accidents, mieux gérer les embouteillages et avoir des.impacts économiques, énergétiques et environnementaux positifs. Les VANETs utilisent les équipements mis en place dans les véhicules par les STI pour assurer des communications sans fil autonomes (IEEE 802.11p, 3G, LTE, etc) entre les véhicules ou entre les véhicules et les infrastructures fixes. Avec de tels mécanismes de communication, un véhicule peut échanger des informations avec ses voisins proches à un saut ou loin à deux sauts et plus grâce à la technique de relayage des messages de la source à la destination à travers les véhicules intermédiaires. Afin d'assurer un cheminement optimal de ces messages, des protocoles de routage existent. Dans ce travail, nous proposons un nouveau concept de routage de type géocast pour lequel la littérature ne répond pas. Le routage géocast dans la littérature permettant d'acheminer un message d'un véhicule source unique vers tous les véhicules situés dans une zone de destination géographique bien définie, nous avons proposée de scinder cette zone de destination en plusieurs sous-zones géographiques. La solution que nous avons proposé est le protocole GeoSUZ qui permet d'optimiser les échanges dans le contexte de routage géocast multi-zones de destination. / Vehicular ad hoc networks (VANETs) are a part of intelligent transportation systems (ITS). These letter attempt to answer the question of how to equip vehicles with wireless communication means to avoid accidents, better manage congestion and have positive impact on economics, energy and environment. Indeed, with wireless communication mechanisms such as IEEE 802.11p, a vehicle may exchange information with its near neighbors at one hop or at two furthur hops trhough relaying messages technique across intermediate vehicles. Some of these messages may cover vehicles wich are in a defined geographical area and spread throughout the network will consume bandwidth and penalize other vehicles. This is the case for information on the road trafic, for example. In the latter case, routing protocols said Geocast are used for the dissemination of these messages. The protocols are used to route a message from a unique source to multiple destination vehicles locked in the same geographic area. In this thesis, we considered the case where we have several geographic areas of interest and have proposed a new Geocast routing mechanism, called GeoSUZ, for conveying a message optimally between a source and multiple destination areas. An optimized broadcasting mechanism within an area is also combined with GeoSUZ algorithm to ensure end-to-end routing with minimal overhead.

Context represents any knowledge obtained from Wireless Sensor Networks (WSNs) about the object being monitored (such as time and location of the sensed events). Time and location are important constituents of context as the information about the events sensed in WSNs is comprehensive when it includes spatio-temporal knowledge. In this thesis, we first concentrate on the development of a suite of lightweight algorithms on temporal event ordering and time synchronization as well as localization for WSNs. Then, we propose an energy-efficient clustering routing protocol for WSNs that is used for message delivery in the former algorithm. The two problems - temporal event ordering and synchronization - are dealt with together as both are concerned with preserving temporal relationships of events in WSNs. The messages needed for synchronization are piggybacked onto the messages exchanged in underlying algorithms. The synchronization algorithm is tailored to the clustered topology in order to reduce the overhead of keeping WSNs synchronized. The proposed localization algorithm has an objective of lowering the overhead of DV-hop based algorithms by reducing the number of floods in the initial position estimation phase. It also randomizes iterative refinement phase to overcome the synchronicity of DV-hop based algorithms. The position estimates with higher confidences are emphasized to reduce the impact of erroneous estimates on the neighbouring nodes. The proposed clustering routing protocol is used for message delivery in the proposed temporal algorithm. Nearest neighbour nodes are employed for inter-cluster communication. The algorithm provides Quality of Service by forwarding high priority messages via the paths with the least cost. The algorithm is also extended for multiple Sink scenario. The suite of algorithms proposed in this thesis provides the necessary tool for providing spatio-temporal context for context-aware WSNs. The algorithms are lightweight as they aim at satisfying WSN's requirements primarily in terms of energy-efficiency, low latency and fault tolerance. This makes them suitable for emergency response applications and ubiquitous computing.

In today’s scenario, energy efficiency has become one of the most crucial issues for Data Center Networks (DCN). This paper analyses the energy saving capability of a Data center network using Segment Routing (SR) based model within a Software Defined Network (SDN) architecture. Energy efficiency is measured in terms of number of links turned off and for how long the links remain in sleep mode. Apart from saving the energy by turning off links, our work further efficiently manages the traffic within the available links by using Per-packet based load balancing approach. Aiming to avoid congestion within DCN’s and increase the sleeping time of inactive links. An algorithm for deciding the particular set of links to be turned off within a network is presented. With the introduction of per-packet approach within SR/SDN model, we have successfully saved 21 % of energy within DCN topology. Results show that the proposed Per-packet SR model using Random Packet Spraying (RPS) saves more energy and provides better performance as compared to Per-flow based SR model, which uses Equal Cost Multiple Path (ECMP) for load balancing. But, certain problems also come into picture using per-packet approach, like out of order packets and longer end to end delay. To further solidify the effect of SR in saving energy within DCN and avoid previously introduced problems, we have used per-flow based Flow Reservation approach along with a proposed Flow Scheduling Algorithm. Flow rate of all incoming flows can be deduced using Flow reservation approach, which is further used by Flow Scheduling Algorithm to increase Bandwidth utilization Ratio of links. Ultimately, managing the traffic more efficiently and increasing the sleeping time of links, leading to more energy savings. Results show that, the energy savings are almost similar in per-packet based approach and per-flow based approach with bandwidth reservation. Except, the average sleeping time of links in per-flow based approach with bandwidth reservation decreases less severely as compared to per-packet based approach, as overall traffic load increases.

This diploma thesis deals with the real use of operation research method in conjunction with logistics Cross-Docking technology. It is possible to solve this conjunction with either routing problems along with its modifications or simulations methods. The theoretical part describes routing problems, routing problems with time windows, simulations methods with their possibilities of real use and logistics technologies. A model of a Cross-Docking terminal that was created in the program Simul8 can be found in the practical part of this thesis. The goal of the simulation was to ensure smooth flow of products through the terminal without any long queues in the terminal. Routing problems designed to minimize the length of its routes can be found in the second half of the practical part. Other possible real application is routing problems on the real problem. The solution for this task was found using the modelling system MPL for Windows.

L'étude menée dans cette thèse porte sur la logistique multi-objectif des déchets ménagers. Elle s'est déroulée en partenariat avec une collectivité locale, la Communauté d'Agglomération du Muretain (CAM) située près de Toulouse qui nous a fournit les problématiques et les différents paramètres à prendre en compte pour le développement de l'étude. Cette thèse s'est déroulée au sein de deux équipes, dans l'équipe de Production Automatisé (PA) du Laboratoire de Génie de Production (LGP) de Tarbes ainsi que dans l'équipe de Modélisation d'Optimisation et de Gestion Intégrée de Systèmes d'Activités (MOGISA) du Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes (LAAS) de Toulouse. Il y a une trentaine d'année, le traitement des déchets se résumait à une simple mise en décharge. Depuis une conscience collective des problématiques environnementales a placé le traitement des déchets au cœur des préoccupations publiques. La gestion qui est faite des déchets ménagers constitue un enjeu environnemental, économique, social et de citoyennetés majeures, directement lié aux modes de consommation et à la société plus généralement. En France, les municipalités ou les collectivités locales, regroupant plusieurs municipalités, ont en charge de collecter et de convoyer les déchets vers leur lieu de traitement. Dans l'étude proposée, nous allons nous intéresser à la partie logistique, et plus précisément à la collecte et au transport des déchets ménagers et assimilés jusqu’à leur point de décharge (déchetteries, centre de transfert ou centre de traitement directement). Le but étant d’optimiser le transport de déchets tout en gardant une bonne qualité de service. Les enjeux mis en relief pour cette problématique sont les enjeux classiques imposés par toute étude visant à améliorer un service publique : un enjeu économique classique (minimiser les coûts de collecte et de transport), un enjeu environnemental évident (diminuer l'impact environnemental), un enjeu de qualité (satisfaire au mieux les usagers) et enfin un enjeu social (satisfaire les conditions de travail des employés). On va donc ici se concentrer sur l’aspect opérationnel journalier de la gestion. Lorsque celui-ci concerne une planification de trajet pour plusieurs véhicules en même temps qui doivent chacun faire leur circuit en livrant une certaine quantité de produit à chaque client cela se nomme le problème de tournées de véhicules (Vehicle Routing Problem). Ce problème pratique est souvent étudié pour des cas réels et se complexifie avec l’ajout de nombreux paramètres et contraintes, comme par exemple des contraintes d'horaire de passage sur certaines parties du réseau ; ou encore par l'ajout de plusieurs critères à optimiser en mêmes temps, comme par exemple les critères représentant les coûts et ceux représentant l'équilibrage de tournées, etc. / The study in this thesis focuses on the multipurpose logistics of household waste.

Dans cette thèse, nous étudions les décompositions arborescentes qui satisfont certaines contraintes supplémentaires et nous proposons des algorithmes pour les calculer dans certaines classes de graphes. Finalement, nous résolvons des problèmes liés au routage en utilisant ces décompositions ainsi que des propriétés structurelles des graphes. Cette thèse est divisée en deux parties. Dans la première partie, nous étudions les décompositions arborescentes satisfaisant des propriétés spécifiques. Dans le Chapitre 2, nous étudions les décompositions de taille minimum, c’est-À-Dire avec un nombre minimum de sacs. Etant donné une entier k 4 fixé, nous prouvons que le problème de calculer une décomposition arborescente de largeur au plus k et de taille minimum est NP-Complet dans les graphes de largeur arborescente au plus 4. Nous décrivons ensuite des algorithmes qui calculent des décompositions de taille minimum dans certaines classes de graphes de largeur arborescente au plus 3. Ces résultats ont été présentés au workshop international ICGT 2014. Dans le Chapitre 3, nous étudions la cordalité des graphes et nous introduisons la notion de k-Good décomposition arborescente. Nous étudions tout d’abord les jeux de Gendarmes et Voleur dans les graphes sans long cycle induit. Notre résultat principal est un algorithme polynomial qui, étant donné un graphe G, soit trouve un cycle induit de longueur au moins k+1, ou calcule une k-Good décomposition de G. Ces résultats ont été publiés à la conférence internationale ICALP’12 et dans la revue internationale Algorithmica. Dans la seconde partie de la thèse, nous nous concentrons sur des problèmes de routage. / A tree decomposition of a graph is a way to represent it as a tree by preserving some connectivity properties of the initial graph. Tree decompositions have been widely studied for their algorithmic applications, in particular using dynamic programming approach. In this thesis, we study tree decompositions satisfying various constraints and design algorithms to compute them in some graph classes. We then use tree decompositions or specific graph properties to solve several problems related to routing. The thesis is divided into two parts. In the first part, we study tree decompositions satisfying some properties. In Chapter 2, we investigate minimum size tree decompositions, i.e., with minimum number of bags. Given a fixed k 4, we prove it is NP-Hard to compute a minimum size decomposition with width at most k in the class of graphs with treewidth at least 4. We design polynomial time algorithms to compute minimum size tree decompositions in some classes of graphs with treewidth at most 3 (including trees). Part of these results will be presented in ICGT 2014. In Chapter 3, we study the chordality (longest induced cycle) of graphs and introduce the notion of good tree decomposition (where each bag must satisfy some particular structure). Precisely, we study the Cops and Robber games in graphs with no long induced cycles. Our main result is the design of a polynomial-Time algorithm that either returns an induced cycle of length at least k+1 of a graph G or compute a k-Good tree decomposition of G. These results have been published in ICALP 2012 and Algorithmica. In the second part of the thesis, we focus on routing problems.

This thesis is aimed on time frame distribution task. In the theoretical part is described the mathematical model of this task and introduced in detail two concrete heuristics: greedy look-ahead and AKRed. In the practical part of the thesis has been a real situation solved with using of sophisticated optimalization software and through own implemented heuristic. These two solution are then compared each other and applicability of each heuristics for the given real problem is evaluated.