Les opérateurs et les constructeurs des réseaux sans fil sont amenés à développer de nouvelles stratégies afin de faire face à l'augmentation rapide des flux de données générés par les nouvelles applications telles que le streaming vidéo. D'une part, la récente saturation des réseaux cellulaires peut être en partie résorbée en diversifiant, pour chaque mobile, les technologies d'accès au réseau. Par exemple, la plupart des téléphones mobiles possède aujourd'hui la capacité de se connecter à des points d'accès Wifi en plus des réseaux cellulaires classiques. D'autre part, une gestion fine des allocations des mobiles sur les différents points d'accès permet une utilisation plus efficace des ressources (énergie, fréquences radio...), et augmente la capacité d'accueil des mobiles, sans nécessairement avoir recours à une onéreuse densification de la couverture radio. Cette thèse s'inscrit dans la problématique de l'auto-optimisation des réseaux en général et des réseaux sans fil en particulier. En raison de la nature très dynamique des réseaux sans fil, les algorithmes d'optimisation doivent être capables de s'adapter aux changements aléatoires de l'environnement de façon autonome. Dans cette thèse, nous proposons d'abord un algorithme de contrôle dynamique qui optimise l'allocation des mobiles tout en prenant en compte les contraintes de capacité. Bien que difficile à mettre en oeuvre en pratique, cet algorithme donne une borne supérieure des performances qu'il est possible d'atteindre. En raison de l'aspect fortement décentralisé des problèmes d'optimisation, nous avons été amenés à développer des méthodes de coopération inspirées de la théorie des jeux. Finalement, nous avons confronté plusieurs algorithmes stochastiques d'optimisation en terme d'efficacité et de robustesse qui sont en cours de prototypage dans un laboratoire industriel. / Operators and manufacturers of wireless networks are required to develop new strategies to cope with the increase fast data streams generated by new applications such as streaming video. On the one hand, the recent saturation cellular networks can be partly resolved by diversifying to each mobile, network access technologies. For example, Most mobile phones now has the ability to connect to WiFi access points in addition to cellular networks classic. In addition, careful management of allocations of mobile the various access points allows more efficient use resources (energy, radio frequency ...), and increases capacity mobile home, without necessarily resorting to a densification expensive radio coverage. This thesis is part of the problem of self-optimization networks in general and wireless networks in particular. Because of the highly dynamic nature of wireless networks, algorithms optimization must be able to adapt to changes random environment independently. In this thesis, First we propose a dynamic control algorithm optimizes the allocation of mobile while taking into account the capacity constraints. Although difficult to implement in practice, this algorithm gives an upper bound performance it is achievable. Due to the high aspect decentralized optimization problems, we have been led to develop methods of cooperation inspired by the theory of games. Finally, we compared several algorithms Stochastic optimization in terms of efficiency and robustness which are currently prototyping in an industrial laboratory.

Les réseaux sans fil sont confrontés à une augmentation croissante en demande de données, qui devrait continuer à croitre dans les années à venir. La raison principale de cette croissance est liée à la demande en services vidéo et données. Les plus importantes approches proposées pour faire face à ce problème, notamment l'utilisation des antennes multiples, le codage OFDMA (qui font déjà partie des standards 3GPP et LTE), et le déploiement de réseaux à petites cellules, ont été examinées plutôt d’un point de vue couche physique, en se concentrant sur des mesures de performance tel que le débit total du système. Cependant, les caractéristiques du trafic vidéo et des données ainsi que les demandes individuelles des utilisateurs doivent être prises en compte pour la conception des algorithmes d'allocation de ressources radio. L'objectif de cette thèse est d'étudier l'impact des algorithmes d'allocation de ressources radio (contrôle de puissance, pré-codage, ordonnancement) ainsi que les informations concernant l’état du canal sur le comportement des files d'attente des utilisateurs. Nous étudions, en particulier, le problème de pré-codage et de contrôle de puissance dans le canal d'interférence, dans le but de réguler le comportement des files d'attente des utilisateurs et conjointement la rétroaction/estimation de canal et la sélection et ordonnancement des utilisateurs. Ceci afin d’assurer la stabilité des files d’attentes pour une grande partie des demandes de trafic dans les systèmes de diffusion MISO-OFDMA. Pour assurer cela, nous utilisons des outils mathématiques de la théorie des modèles asymptotiques "heavy traffic" et de la théorie de la stabilité stochastique. / Wireless systems are facing an increase in the data demands, and this trend is expected to continue in the future. This increase is mostly due to demand of video and data services. The most prominent approaches proposed to deal with this problem, namely the use of multiple antennas and OFDMA modulations (already part of the 3GPP LTE standards) and Small Cell Networks have mostly been analyzed from a pure physical layer perspective, focusing on metrics like total system throughput. However, the traffic pattern of video and data requests as well as the individual requests of the users have to be also taken into account when designing resource allocation algorithms. The objective of this thesis is, therefore, to study the impact of physical layer resource algorithms (power control, precoding, scheduling) and CSI feedback on the behaviour of the queues of the users. In particular, we study the problems of precoding and power control to regulate the behaviour of the users' queues in the interference channel, as well as joint feedback/training and user selection and scheduling in order to stabilize the queues for a large area of traffic demands in the MISO and OFDMA broadcast channels. To this end, we use tools from heavy traffic asymptotic modelling of communication networks and stochastic stability theory.

Dans cette thèse, il s'agit de proposer un protocole MAC qui prend en compte certaines spécificités des réseaux de capteurs sans fil linéaires. Ce protocole MAC est basé sur des jetons circulants qui donnent aux noeuds le droit d’accès au canal de transmission. Nous évaluons à partir de ce protocole l’impact des interférences et de la connectivité sur un réseau linéaire. Cette évaluation nous permet de proposer des techniques de clustering dans un réseau de capteurs sans fil linéaire. Nous supposons d’abord un clustering basé sur une exploitation logique du voisinage des noeuds capteurs. Nous considérons dans ce cas, un modèle de propagation déterministe qui ne tient pas en compte la complexité du milieu. Ensuite, nous considérons une technique de clustering dans laquelle le modèle de propagation prend en compte les fluctuations qui rendent le milieu complexe. / In this thesis, we propose a MAC protocol that takes into account the specific characteristics of LSNs. This MAC protocol is based on tokens circulating that give the right to nodes to access to the transmission channel. We evaluate from this protocol the impact of interference and connectivity in the LSN. This evaluation allows us to propose clustering techniques in a LSN. We assume first a clustering based on a logical exploitation of the vicinity of the sensor nodes. In this case, we assume that a deterministic propagation model that does not take into account the complexity of the environment. Next, we consider a clustering technique wherein the propagation model takes into account the fluctuations that make complex the medium.

Un réseau sans fil mobile est une collection de noeuds mobiles connectés via des liens sans fil. Le noeud mobile peut être une personne portant un terminal mobile, un animal avec une étiquette électronique, un véhicule ou tout autre appareil mobile doté de capacités de communication sans fil. Cette thèse traite deux importants problèmes dans les réseaux sans fil mobiles : la localisation et la détection des conflits. La localisation est l’estimation des positions absolues ou relatives des noeuds mobiles. La détection des conflits est la prédiction des potentiels futurs conflits entre les noeuds mobiles. Un conflit est une situation dans laquelle deux ou plusieurs noeuds mobiles se trouvent à une distance inférieure à une distance minimale requise. La détection des conflits est particulièrement nécessaire dans les réseaux mobiles où les noeuds risquent de trop se rapprocher les uns des autres et se heurter.La première contribution de cette thèse est un nouvel algorithme de localisation pour les réseaux sans fil mobiles. L’algorithme proposé est distribué et nécessite un faible coût de calcul et de communication permettant son utilisation par des noeuds à ressources limitées. En particulier, un petit ensemble de noeuds avec des positions connues, appelés des nœuds ancres, diffusent périodiquement leurs coordonnées. Chaque noeud mobile avec une position inconnue collecte les coordonnées des noeuds ancres, les attribue des poids en fonction de différentes métriques (par exemple, la qualité de la liaison sans fil, le temps de réception) et enfin estime sa position en tant que la moyenne pondérée de toutes les coordonnées collectées. La deuxième contribution de cette thèse consiste en un algorithme de détection de conflit nommé SLIDE. SLIDE est distribué et à faible complexité: chaque noeuds mobile utilise des simples inégalités mathématiques afin de prédire avec précision et en temps opportun les futurs conflits avec les noeuds voisins. En outre, SLIDE abandonne l’hypothèse restrictive des positions et vitesses précises ainsi que des communications non perturbées afin de garantir son efficacité dans les applications du monde réel. La troisième et dernière contribution de cette thèse est un modèle stochastique qui évalue les risques des conflits dans un réseau sans fil mobile où les noeuds mobiles se déplacent dans le même espace partagé. Contrairement à la plupart des modèles stochastiques existants, le modèle proposé est simple, générique et ne nécessite que deux paramètres d’entrée: le nombre de noeuds mobiles et le paramètre λ caractérisant le temps d’inter-contact entre une paire de noeuds mobiles. Le paramètre λ peut être difficile à estimer expérimentalement. Nous proposons donc une expression générique pour λ et puis nous la spécifions pour deux modèles de mobilité couramment utilisés. Toutes les contributions de cette thèse sont validées en utilisant des simulations basées sur le simulateur d’événements discrets OMNeT ++. / A mobile wireless network is a collection of mobile nodes connected via wireless links. The mobile node can be a person carrying a mobile terminal, an animal with an embedded sensor (electronic tag), a vehicle or any other mobile device with wireless communication capabilities. This thesis deals with two fundamental issues in mobile wireless networks: localization and conflict detection. Localization is the estimation of the absolute or relative positions of the mobile nodes. Conflict detection is the prediction of potential future conflicts between the mobile nodes. A conflict is a situation in which two or more mobile nodes are within an unsafe distance from one another. Conflict detection is a crucial requirement for mobile networks where the nodes can get too close to each other and collide.The first contribution of this thesis is a new weighted localization algorithm for mobile wireless networks. The proposed algorithm is distributed and requires low computational and communication overheads enabling its use in resource-limited nodes. In particular, a small set of nodes with known positions, called beacon nodes, are periodically broadcasting their coordinates. A mobile node with an unknown position collects the beacon nodes coordinates, attributes them weights based on different metrics (e.g, link quality, reception time) and finally estimates its position as the weighted average of all the collected coordinates. The second contribution of this thesis consists in a straight line conflict detection algorithm called SLIDE. SLIDE is distributed and lightweight: each mobile node uses simple mathematical inequalities in order to accurately and timely predict future conflicts with the surrounding nodes. Furthermore, SLIDE drops the restrictive assumption of perfect sensing capabilities and perturbation-free environment in order to guarantee its efficiency in real world applications. The third and last contribution of this thesis is a stochastic model that assesses the conflicts risks in a mobile wireless network where the mobile nodes are moving in the same shared space. Unlike most of the existing stochastic models, the proposed model is simple, generic and requires only two input parameters: the number of mobile nodes and the parameter λ characterizing the inter-contact time between a pair of mobile nodes. The parameter λ may be difficult to estimate experimentally. We therefore provide a generic explicit expression for λ and then specify this generic expression for two commonly used mobility models. All the contributions of this thesis are validated through extensive simulations based on the discrete-event simulator OMNeT++.

Les travaux décrits dans ce mémoire ont pour but de conduire à la réalisation de capteurs et de filtres à ondes élastiques de surface (SAW) innovants, passifs et sans fil, dédiés à une utilisation en environnement sévère. Différentes structures de composants SAW sont alors étudiées. Les caractéristiques générales, telles que les pertes d’insertion ou les bandes passantes relatives atteignables, des structures usuelles (résonateurs, lignes à retard, LCRF, filtres en échelle…) sont connues de l’homme de l’art. Cependant, pour concevoir un dispositif SAW qui respecte les critères d’un cahier des charges donné, il est impératif de définir le comportement spécifique de chaque dispositif avant son envoi en production.Pour ce faire, des modèles numériques sont développés, qui incluent à la fois la possibilité d’analyser le comportement de systèmes à la géométrie complexe (filtres en échelles, transducteurs apodisés) et qui prennent en compte la présence de phénomènes perturbateurs (modes transverses, pertes liées à la nature des matériaux). La comparaison entre les calculs numériques et les mesures a mis en avant l’adéquation des résultats expérimentaux et de calculs.La mise en place de ces outils permet le développement de capteurs et filtres SAW innovants grâce à une analyse numérique rapide et fiable de leur comportement.Ainsi, l’étude de résonateurs et capteurs dédiés à une utilisation à des températures excédant les 700°C est menée. Il est démontré qu’en dépit de son inhomogénéité, le Ba2TiSi2O8 est un matériau adapté à la réalisation de SAW soumis à des températures élevées pour des fréquences de l’ordre de 300 MHz jusqu’au GHz.Par ailleurs, une structure disposant d’un transducteur à trois doigts par longueur d’ondes est utilisée dans le but de réaliser des résonateurs insensibles aux effets de la directivité lorsque la température évolue. Cette même configuration a mis en exergue la possibilité de réaliser des capteurs n’utilisant qu’un seul résonateur (contre au moins deux jusqu’à présent). Ce dernier point permet de limiter l’encombrement des composants et résout la problématique du vieillissement différentiel des structures.Un second type de capteurs, passifs et sans fil, fondés sur l’utilisation d’un seul SAW et dédiés à la mesure d’hygrométrie, a été étudié. Dans cette nouvelle configuration, un SAW de type LCRF est utilisé comme transpondeur et la zone sensible est externalisée. La sensibilité des modes (de plus d’un MHz) à la variation d’un élément capacitif ou d’une antenne dipôle a été mise en avant numériquement. En pratique, la fabrication des dispositifs a montré une variation différentielle de plusieurs centaines de kHz des résonances selon la condition électrique appliquée à l’un des ports.Finalement, des filtres, dédiés aux applications stratégiques, agiles en fréquence sont réalisés. L’objectif de faire varier la fréquence centrale des dispositifs au cours de leur fonctionnement est atteinte en modifiant les conditions électriques appliquées aux réflecteurs. Deux types de tirage en fréquence sont observés : un glissement fin, de quelques ‰ de la fréquence centrale, cyclique, et un saut de fréquences lié au glissement et à l’ouverture de la bande de Bragg des miroirs aux hautes fréquences. La fabrication des structures et leur connexion à des interrupteurs MEMS validé la faisabilité de la structure.Ces travaux mettent en lumière les capacités de prédiction du comportement des structures SAW grâce au développement de logiciels dédiés. De plus, l’étude et la réalisation de filtres et capteurs innovants ouvre la voie à de nouvelles fonctionnalités. / This thesis aims at designing innovative, passive and wireless surface acoustic waves (SAW) sensors and filters, dedicated to harsh environments. Several types of SAW components are consequently studied. The main characteristics, such as insertion losses or relative bandwidth, of usual structures (resonators, delay lines, LCRF, ladder filters…) are known by men of the art. However, to design a SAW device that respects specific requirements, the definition of the proper behavior of each device must be established before the manufacturing.For this purpose, numerical models are developed. Not only they include the possibility to analyse he beha-vior of systems with complex geometry (ladder filters, apodised transducers) but they take into account disturbing phenomena (transverse modes, losses due to the intrinsic nature of the materials). The comparison between computations and measures points out the match between experimental results and calculations.The implementation of these tools allows the development of innovative SAW sensors and filters thanks to a fast and reliable numerical analysis of their behavior.Thus, the design of resonators and sensors dedicated to a use at temperatures exceeding 700°C is studied. It is demonstrated that despite its inhomogeneity, Ba2TiSi2O8 is suitable for the manufacturing of SAW devices subject to high temperatures and in a frequency range from 300 MHz to the GHz.Furthermore, a structure composed of a three electrodes per wavelength transducer is used to produce re-sonators that are not subject to directivity effects when the temperature changes. This configuration offers the possibility to design sensors that use a single resonator (versus at least two until now). This last point makes smaller components possible and solves the question of a differential aging of the structures.A second type of sensors, also passive and wireless, dedicated to humidity measurements, based on the use of a single SAW, is studied. In this new configuration, a LCRF is used as a transponder and the sensitive area is outsourced. The mode sensitivity (of more than a MHz) to the variation of a capacitance or a dipole antenna is numerically brought to light. In practice, the device manufacturing showed a differential variation of the resonances of about 600 kHz depending on the electric condition applied to one of the ports.Finally, filters, dedicated to strategic applications, with frequency agility are designed. The purpose is to make the frequency vary depending on the electrical conditions applied to the mirrors. Two kinds of agility are identified : a slight sliding, of a few ‰ of the initial central frequency, periodic, and a frequency jump due to the shift of the Bragg band to the high frequencies. The manufacturing of some structures and their connection to MEMS switches attest the feasibility of such a structure.This work highlights the ability to predict the behavior of SAW structures thanks to the development of dedicated software. Moreover, the analysis and the manufacturing of innovative sensors and filters pave the way to new functionalities.

Les réseaux sans fil maillés offrent une infrastructure pour interconnecter les stations d’accès de réseaux de différentes technologies. Ils disposent d’une topologie maillée où tous les routeurs sont connectés de proche en proche sans hiérarchie centrale. Le routage des données, dans ce type de réseaux, doit être réalisé tout en optimisant les ressources du réseau et en respectant au mieux les exigences de QoS des utilisateurs. Dans cette thèse, nous proposons un routage orienté qualité de service dans un réseau sans fil métropolitain grâce à une approche de type cross-layer. Nous avons commencé par étudier l’impact des couches PHY et MAC sur le routage afin d’en déduire la meilleure combinaison protocolaire pour un réseau sans fil maillé. Nous avons, par la suite, orienté notre travail sur l’étude du comportement du protocole de routage OLSR sous différentes métriques de routage. Les résultats de cette étude ont confirmé les limites des métriques existantes à reproduire la qualité réelle des liens et ont soulevé plusieurs points d’optimisation sur lesquels nous avons focalisé. Nous avons donc proposé de nouvelles métriques qui renseignent sur la qualité des liens, en se basant sur les caractéristiques PHY et MAC des liens réseaux, notamment la disponibilité du lien, le taux de perte, la bande passante résiduelle, etc. L’acquisition de ces paramètres des couches basses se fait à l’aide d’un mécanisme de cross-layer. Ces métriques permettent d’appréhender les interférences inter-flux et d’éviter de créer des goulots d’étranglement en équilibrant les charges sur les différents liens. En se basant sur le modèle de graphe de conflit et le calcul des cliques maximales, nous avons proposé une méthode d’estimation de la bande passante résiduelle qui permet de considérer, en plus, les interférences intra-flux. Finalement, nous avons proposé un protocole de routage qui supporte cette métrique et nous avons étudié ses performances par simulation en comparaison avec d’autres métriques et protocoles de routage existants. Les résultats obtenus ont révélé l’aptitude de notre protocole à supporter le passage à l’échelle du réseau ainsi que sa capacité à choisir les routes offrant le plus de débit et le moins de délai, permettant ainsi, une meilleure livraison du trafic de données. / Wireless Mesh Networks provide infrastructure to interconnect access stations in networks of different technologies. They have a mesh topology where all the routers are connected with no central hierarchy. Routing in WMNs must be carried out while optimizing network resources and respecting the best user QoS requirements. In this thesis, we propose a QoS-oriented routing in a metropolitan wireless network using a cross-layer approach. We first studied the impact of the PHY and MAC layers on routing to deduce the best combination protocol for a wireless mesh network. We have subsequently focused our work on studying the behavior of the OLSR routing protocol with different routing metrics. The results of this study confirmed the limits of existing metrics to reproduce the real link quality and raised a number of optimization points on which we focused. We have, therefore, proposed new metrics that provide information about link quality, based on PHY and MAC characteristics, including the link availability, the loss rate, the available bandwidth, etc. These low layers parameters are acquired using a cross-layer mechanism. These metrics allow to apprehend inter-flow interferences and avoid bottleneck formation by balancing traffic load on the links. Based on the conflict graph model and calculation of maximal cliques, we proposed a method to estimate the available bandwidth of a path which considers, in addition, intra-flow interferences. Finally, we proposed a routing protocol that supports this metric and we studied by simulation its performances compared to different existing routing metrics and protocols. The results revealed the ability of our protocol to support the network scalability as well as its ability to choose routes with high throughput and limited delay, thus, better delivery of data traffic.

Le Wi-Fi est omniprésent dans les villes, que ce soit par le nombre grandissant de point d'accès public, ou la déploiement massif de points d'accès privés, sous la forme de boxes d'opérateurs notamment. Si nous supposons que l'ensemble de ces points d'accès soient utilisables afin de permettre à n'importe quel appareil d'accéder à Internet, alors nous aurions potentiellement une couverture réseau sur l'ensemble de la ville. Ce postulat nous a conduit à nous demander si le Wi-Fi pouvait être utilisé comme réseau à l'échelle urbaine. Ce réseau pourrait plus particulièrement être utilisé dans un contexte de mobilité. Or, le Wi-Fi n'a pas été conçu dans le but de gérer des utilisateurs mobiles,et les appareils doivent régulièrement changer de points d'accès lorsqu'ils n'ont plus de connectivité. Ce mécanisme, appelé handover, peut être long car les appareils doivent d'abord constater leurs pertes de connectivité avant de commencer à chercher le prochain point d'accès auquel s'associer. Il peut être particulièrement long pour des appareils comme les smartphones car ces derniers sont contraint en énergie et n'appliquent donc pas une politique de handover aggressive. Dans ce contexte nous avons cherché à caractériser les applications possible sur le Wi-Fi lorsqu'un utilisateur est mobile, en fonction de la durée de handover de son équipement, de sa vitesse et de la densité des points d'accès présents dans la ville. Nous avons constaté que pour les utilisateurs se déplaçant à faible allure, l'impact de la durée de handover est faible au regard de la connectivité totale, ce qui leur permet d'utiliser des applications gourmandes en terme de bande passante tant que celles-ci possèdent un certain degré de tolérances aux déconnexions. Cependant lorsque la vitesse de déplacement augmente, la durée de handover dégrade progressivement la connectivité des utilisateurs, de telle sorte que ceux ayant une allure élevée ne peuvent plus espérer utiliser les différents points d'accès. En effet, les équipements passent alors plus de temps à effectuer des handovers qu'à échanger des données applicatives. Les retransmissions jouant un rôle important dans la durée de handover, nous avons étudié finement leurs fonctionnement en 802.11.Pour cela nous avons mis en place un banc d'essai nous permettant d'observer les séquences de messages retransmis par différentes implémentations de 802.11lorsque l'on fait subitement disparaitre le point d'accès. Nous avons comparé ces séquences avec celle décrite dans le standard, et nous avons constaté que le nombre de retransmissions maximal ainsi que l'augmentation de la fenêtre de contention n'étaient pas respectés. De plus, ces implémentations passent beaucoup de temps à tenter de retransmettre avant d'initier leurs procédures de handover. Les retransmissions sont aussi utilisées dans les algorithmes d'adaptation de débits afin de déterminer si le lien se dégrade. Or, lors de la contention, le nombres de pertes augmente avec la plus forte probabilité de collisions. Afin d'observer l'impact des retransmissions sur les algorithmes d'adaptation de débits lors de la contention, nous avons mis en place un banc d'essai composé d'une trentaine de stations identiques. Nous avons constaté que l'algorithme de contrôle de débit utilisé est sous optimal par rapport à l'utilisation d'une modulation unique. Enfin, nous nous sommes intéressés à l'utilisation d'un tel réseau à l'échelle de la ville afin d'acheminer des données ayant une forte validité spatiale. Nous avons alors proposé un schéma d'adressage géographique exploitant l'infrastructure d'Internet. Il permet à la fois d'obtenir un découpage hiérarchique du monde, et d'avoir un préfixe hiérarchique des adresses, similaire à celui de CIDR. Nous montrons que ce schéma d’adressage peut être utilisé dans des adresses multicast pour envoyer des messages à destination de zones géographiques précises (surface minimale d'un mètre carré). / Wi-Fi is everywhere in cities, whether through the growing number of publicaccess points, or the massive private access points deployment, in the formof set-top boxes for the major part.If we assume that all these access points are usable in order to allow anydevice to access the Internet, then we would potentially have network coveragethroughout the city.This assumption led us to wonder if Wi-Fi could be used as a city-wide network.This network could, more specifically, be used in a context of mobility.However, Wi-Fi was not designed to manage mobile users, and devices have tooften change their access points when they no longer have connectivity.This mechanism, called handover, can be long because devices must first detecttheir connectivity losses before they can start looking for the next accesspoint to associate with.It can be particularly long for devices such as smartphones because they areenergy constrained and therefore do not apply an aggressive handover policy.In this context we tried to characterize the possible Wi-FI applications for amoving user, considering the handover duration, the user speed and the accesspoints density in the city.We found that for slow-moving users, the impact of the handover is smallcompared to the their overall connectivity.This allows them to use bandwidth-intensive applications as long as they areto some extend delay-tolerant.However, when the user’s speed increases, the impact of handover’s durationgradually degrades the user’s connectivity, so that high speed users can nolonger expect to use different access points.Fast moving devices spend more time performing handovers with new access pointsthan transmitting application data.Retransmissions play an important role in the duration of handover.In order to study in detail the retransmissions in 802.11, we have set up atestbed allowing us to observe the sequences of retransmitted messages usingdifferent implementations of 802.11 when we suddenly make the access pointdisappear.We compared these sequences with the one described in the standard, and we wefound that the maximum number of retransmissions as well as the growth in thecontention window were not respected.In addition, these implementations spend a lot of time trying to retransmitbefore initiating their handover procedures.Retransmissions are also used in the rate control algorithms to determine ifthe link is deteriorating.However, during contention, the number of losses increases with the higherprobability of collisions.In order to observe the impact of retransmissions on the rate controlalgorithms during contention, we have set up a testbed composed of about thirtyidentical stations.We found that the rate control algorithm used underperforms compared to theuse of a single modulation.Finally, we proposed a geographical addressing scheme compliant with theInternet infrastructure.It allows to obtain both a hierarchical division of the world, and ahierarchical prefix for the addresses, similar to the one used in the CIDRformat.We show that this addressing scheme can be used in multicast addresses to sendmessages to specific geographical areas (minimum area of one square meter).

Avec l'émergence des nouvelles technologies, les communications sans fil n'ont cessé de croître afin de permettre aux utilisateurs un accès à l'information et aux services électroniques, et ceci indépendamment de leur position géographique. Les réseaux sans fil ont aussi trouvé leur place pour des applications spécifiques telles que les transmissions radio utilisées pour l'interconnexion de capteurs. Ce type de réseau peut être considéré comme un sous-ensemble des réseaux ad hoc. Des contraintes spécifiques s'appliquent alors aux utilisateurs de ces réseaux, telles que la difficulté d'accès pour la maintenance, les problèmes liés à la miniaturisation et au nombre élevé de capteurs. L'objectif de cette thèse est d'étudier les contraintes énergétiques liées à l'utilisation des batteries à capacité limitée pour l'alimentation des capteurs. Pour atteindre cet objectif, nous avons proposé de représenter les réseaux de capteurs à travers une image à échelle de gris : les zones claires correspondant aux zones riches en énergie, alors que les zones sombres représentent des régions avec une capacité énergétique faible. Des filtres issus du monde de traitement d'image sont alors appliqués à cette image représentant l'énergie. Ainsi, nous proposons des filtres de convolution de type Sobel ou de type filtre moyen pour nos algorithmes de routage et nous construisons une matrice énergétique pour chaque capteur. Cette matrice est alors utilisée avec le produit de convolution pour guider le routage. Les différents algorithmes proposés font ensuite l'objet de simulations avec le simulateur de réseaux OMNeT++. / With the emergence of new technologies, wireless communications have been developed in order to allow users an access to information and to electronic services, independently of their geographical position. Wireless networks have also been developed for specific applications such as radio transmissions used for interconnection of sensors. This type of network can be considered as a subset of ad hoc networks. On other side, this implies specific constraints on users, such as the problem of the access for maintenance, the problems of miniaturization, and the large number of sensors. The objective of this thesis is to focus on energy constraints related to the use of batteries with limited capacity for the supply of sensors. In our work, we propose routing algorithms to route information while controlling energy consumption. To achieve this goal, we have represented the sensor network as a grayscale image: light areas represent regions rich in energy, whereas dark areas represent regions with low energy capacity. Filters used in image processing are then applied to the image representing the energy. Thus, we propose convolution filters like Sobel or mean filter in our routing algorithms and we construct an energy matrix for each sensor. This matrix will be used with the convolution to find the best path. The proposed algorithms are verified by simulations performed with the network simulator OMNeT++.

L'essor des technologies sans fil, offre aujourd'hui de nouvelles perspectives dans le domaine des télécommunications. L'évolution récente de moyens de communications sans fill permet la manipulation de l'information à travers des unités de calculs portables qui ont des caractéristiques particulières (une faible capacité de stockage, une source d'énergie autonome...) et accèdent au réseau à travers une interface de communication sans fill. Un réseau mobile ad hoc consiste en une grande population relativement dense d'unités mobiles qui se déplacent dans un environnement quelconque et dont le seul moyen de communication est l'utilisation des interfaces sans fil. Du coté des réseaux ad hoc on trouve également les réseaux des capteurs avec des propriétés particulières. Les capteurs sont des dispositifs ayant les particularités suivantes : (1) capacité de capturer des données relatives à l'environnement où ils sont physiquement placés et les convertir en signaux électriques. Les données récupérées peuvent être de nature différente et la manière d'obtenir ces données est susceptible de varier. (2) capacité d'effectuer un traitement sur ces données récupérées (3) capacité d'échanger ces données avec d'autres dispositifs ou unités mobiles. Contrairement aux réseaux basés sur la communication cellulaire : aucune administration centralisée n'est disponible ; ce sont les hôtes mobiles elles-mêmes qui, forment d'une manière ad hoc une interface du réseau. Aucune supposition ou limitation n'est faite sur la taille du réseau ; le réseau peut contenir des centaines ou des milliers d'unités mobiles. Étant donné les propriétés de ces réseaux le routage devient alors un dé et nécessite une restructuration de ses différentes composantes qui sont le routage (ou adressage), le positionnement, l'acheminement des messages entre noeuds communicants. Durant cette thèse nous nous sommes intéressés implicitement au routage en proposant une structure hiérarchique ou structure en clusters de façon à simuler une sorte de dorsale constituée de noeuds ou terminaux plus adaptés que d'autres. La mise en place de cette structure se base sur les paramètres du réseau en question. La dorsale ainsi constituée permet un routage hiérarchique qui allège considérablement les tables de routage des noeuds. Nous avons proposé une approche de localisation sans GPS, L-Libre qui vise à procurer une information de position à l'ensemble des noeuds du réseau. Cette information de position est vitale pour les protocoles de routage géographiques mais aussi pour les réseaux de capteurs où l'on a souvent bien besoin de connaître la source (les capteurs origines) des informations reçues, ce qui est d'ailleurs le cas de notre algorithme de poursuite de cible tracking) proposé dans cette thèse. Nous nous sommes également intéressé à un mode de transmission d'information appelé geocasting (ou diffusion géographique) qui consiste à transmettre des informations avec garantie de livraison non pas à l'ensemble des unités du réseau mais à un groupe particulier de noeuds situés dans une région d'intérêt communément appelé région multicast. Un autre point important est la connectivité des noeuds. La mobilité des noeuds est souvent source de déconnexion du réseau en des ensembles disjoints connexes. Notre algorithme de maintenance de connectivité vise à déterminer les noeuds qui peuvent être à l'origine de ce problème afin d'adapter leurs comportements. Et finalement, nous avons considéré une architecture virtuelle de réseau de capteurs anonymes dans laquelle certains clusters peuvent être vides. Les capteurs étant des dispositifs de capacités très limitées il devient alors indispensable de trouver une approche permettant d'organiser ou de faire collaborer à moindre coût ces capteurs dans un but bien précis. Le noeud sink (ou noeud puits) est le seul équipement qui dispose d'assez d'énergie et de puissance de transmission pour atteindre l'ensemble des capteurs répartis dans la région d'intérêt. Une stratégie de gestion de ou des antennes du noeud sink nous a permis de proposer une méthode de localisation sans inonder le réseau par échange de messages d'informations de position. Il nous a également permis d'esquisser une structure en grappes offrant un support de routage simple et efficace. Les données ainsi recueillies par les capteurs peuvent être acheminées selon un modèle de communication centralisé ou distribué défini à l'avance par le sink.

Cette thèse concerne l'étude de l'algorithmique et de la complexité des communications dans les réseaux radio. En particulier, nous nous sommes intéressés au problème de rassembler les informations des sommets d'un réseau radio en un noeud central.<br />Ce problème est motivé par une question de France Telecom (Orange Labs) "comment amener Internet dans les villages".<br />Les sommets représentent les maisons des villages qui communiquent entre elles par radio, le but étant d'atteindre une passerelle centrale connectée à Internet par une liaison satellite. Le même problème se rencontre dans les réseaux de senseurs où il s'agit de collecter les informations des senseurs dans une station de base.<br />Une particularité des réseaux radio est que la distance de transmission est limité et que les transmissions interfèrent entre elles (phénomènes d'interférences). Nous modélisons ces contraintes en disant que deux sommets (équipements radio) peuvent communiquer s'ils sont à distance au plus dT et qu'un noeud interfère avec un autre si leur distance est au plus dI. Les distances sont considérées dans un graphe représentant le réseau. Une étape de communication consistera donc en un ensemble de transmissions compatibles (n'interférant pas).<br />Notre objectif est de trouver le nombre minimum d'étapes nécessaires pour réaliser un tel rassemblement et de concevoir des algorithmes réalisant ce minimum. Pour des topologies particulières comme le chemin et la grille, nous avons établi des résultats optimaux ou quasi optimaux.<br />Nous avons aussi considéré le cas systolique (ou continu) où on veut maximiser le debit offert à chaque noeud.