L’objectif principal de ce travail est dans un premier temps étudier l’impact des caractéristiques matérielles sur la consommation d’une transmission simple ou d’une transmission multi-sauts dans l’application des réseaux de capteurs sans fils. Nous nous intéressons plus spécifiquement aux communications en environnement intra bâtiment avec de courtes distances de transmission. Supposons un réseau comprenant des capteurs très bas coûts mais en grand nombre qui ne peuvent que capter l’information et la transmettre. Une seconde catégorie de capteurs, moins nombreux mais plus performants, sont capables de relayer l’information. Enfin, l’information est destinée à un puits qui peut être plus cher et non contraint énergétiquement. Dans ce cadre, les caractéristiques matérielles pourront évoluer entre les différents nœuds. Nous voulons voir si ces caractéristiques ont un impact sur les stratégies de transmissions multi-sauts. Notre contribution majeure est de montrer que le rendement ou le facteur de bruit des nœuds dans un système hétérogène est un paramètre important pour la sélection d’un nœud et les calculs des gains optimaux du relais. Nous étudions dans un second temps des méthodes de diversité coopérative « decode and forward » et « Amplify and forward » pour l'amélioration des performances dans le contexte de la radio impulsionnelle ultra-large bande. A cause des accès multiples, la distribution de l’interférence n'est pas gaussienne. Nous choisissons le modèle symétrique α-stable qui représente avec précision de la nature impulsive grâce à sa distribution à queue lourde. La propriété de stabilité nous permet ensuite une étude analytique des transmissions multi sauts et coopératives. Nous analysons la probabilité d’erreur dont nous obtenons des expressions semi-analytiques. Finalement, nous proposons un critère de la sélection du relais en fonction de l’effet des interférences. / The main objective of this work is firstly to study the impact of material characteristics on the consumption of a direct link or a multi-hop transmission in the wireless sensor networks applications. We specifically investigate the communications environment within the building with short transmission distances. A sensors network with low cost but many who can only capture data and transmit it is assumed. A second kind of sensors, fewer but more powerful, is capable of relaying information. Finally, the information is sent to the gateway that may be more expensive and energy-unconstrained. In this context, the physical characteristics may change between the different nodes. We want to see if these factors have an impact on strategies for multi-hop transmissions. Our major contribution is to show that the efficiency or the noise of the nodes in a heterogeneous system is an important parameter for selecting a node and the calculations of optimal relay gains. We then study methods of cooperative diversity "decode and forward" and "Amplify and forward" for improved performance in the context of impulse radio ultra-wideband. Due to the multiple access, the distribution of interference is not Gaussian. We choose the symmetric α-stable model that accurately represents the impulsive nature thanks to its heavy-tailed distribution. The stability property then allows us an analytical study of multi-hop transmissions and cooperatives. We analyze the error probability and obtain semi-analytical expressions. Finally, we propose a criterion for selecting the optimal relay based on the effect of interference.

Ce travail concerne l’étude du comportement des interfaces dans le cas de pieux chargés axialement pour un très grand nombre de cycles. Les principaux points abordés sont relatifs au développement d’une part d’une loi de comportement comprenant un mécanisme d’écrouissage cinématique non linéaire permettant de prendre en compte les chargements cycliques et d’autre part d’une méthode de « sauts de cycles » donnant la possibilité de réaliser des économies de temps de calcul conséquents par rapport à une méthode cycle à cycle. Le travail s’articule autour de 4 chapitres. Le premier chapitre comprend une synthèse bibliographique relative à la prise en compte des chargements cycliques en géotechnique. Les essais de laboratoire permettant d’étudier les phénomènes liés aux chargements cycliques ainsi que les principales méthodes de calcul sont décrits. Le second chapitre aborde le domaine des lois de comportements adaptées à la prise en compte de chargements cycliques. Différentes manières de considérer le problème sont présentées (modèle de Ramber-Osgood, modèle de Mroz, modèle à écrouissage cinématique non linéaire). Une loi de comportement particulière Modjoin (Shahrour, 1997) est présentée. Des évolutions y sont apportées afin notamment de diminuer les phénomènes de rochet et de pouvoir analyser le comportement de structures pour des très grands nombres de cycles de charge et décharge (n>103). Une étude de l’ensemble de ses potentialités est réalisée à la fin du chapitre. Le troisième chapitre présente deux exemples d’utilisation de cette loi. Il s’agit d’une part de vérifier si la loi est correctement implémentée et permet de modéliser plusieurs milliers de cycles de charge et de décharge et d’autre part d’analyser le comportement des deux exemples traités au cours des cycles. Le quatrième chapitre comporte la présentation d’une méthode de « sauts de cycles ». Cette méthode permet de déterminer le comportement de la structure à un cycle donné sans pour autant calculer tous les cycles précédents. Les cycles sont « sautés » sur la base d’une extrapolation des déformations plastiques qui sont injectées dans le modèle sous forme de forces nodales. L’extrapolation repose sur un développement limité au second ordre et pour une des variantes de la méthode sur une régression des moindres carrés. Divers développements permettant des gains de temps sont aussi présentés. / This thesis deals with a numerical analysis of structure-soil interface under the cyclic loading by finite different method. The principal of this work relates to the development of a constitutive law, including the nonlinear kinematic hardening which allows to simulate the behavior of structure under the cyclic loading. Instead of using a method calculation cycle by cycle, we develop a method called « Cycles Skipped », which gives the possibility to reduce the computation time of the simulation. The thesis is organized as follow: The first chapter discusses about the synthesis bibliography of cyclic loading in geotechnical engineering. Based on the laboratory tests, some experimental observations are presented and analyzed in this chapter. Besides, the principal existed methods are presented to describe the behavior of elementary soil or interface under cyclic loading. The second chapter; from the laboratory and in-situ observations, the different models are presented to describe the behavior of structure under cyclic loading. Particularly, a cyclic constitutive law « Modjoin » in elastoplasticity model (Shahrour, 1997) is proposed and improved to decrease the ratchet phenomenon of cyclic loading for analyzing the behavior of structure under a very large number of cyclic loading (n>103). A deep study of its potential is realized and some numerical applications are presented in this chapter. The third chapter proposes a Modjoin modeling, which involves the validity of this model and the analysis of the behavior of structure under cycles load. Two modelings with thousand cycle loads are carried out to verify that the law is correctly implanted in finite difference code. The fourth chapter concerns about the development of a method « cycles skipped » which allows to estimate the structure behavior under a large number of loading cycles without calculating cycle by cycle. This method based on an extrapolation of plastic deformation which is injected into the model as the nodal forces. The extrapolation of plastic deformation consists of Taylor’s expansion and least squares regression. Finally, some calculations are performed and a comparison of results observed between different methods will be presented.

Les réseaux véhiculaires sont passés du stade de simple curiosité pour revêtir aujourd'hui un intérêt certain aussi bien du point de vue de l'industrie automobile que des opérateurs de réseaux et services. Ces réseaux sont en effet une classe émergente de réseaux sans fil permettant des échanges de données entre véhicules ou encore entre véhicules et infrastructure. Ils suscitent un intérêt certain aussi bien en Europe qu’au Japon et en Amérique du Nord, dans le but de fournir de nouvelles technologies capables d'améliorer la sécurité et l'efficacité des transports routiers. Suivant cette même vision, nous nous intéressons dans cette thèse aux communications inter-véhicules dans un environnement urbain. Notre objectif est de proposer des solutions de routage ad hoc et de dissémination géolocalisée, adaptées à un environnement ville, répondant à la fois aux exigences et besoins technologiques des cas d'utilisation envisagés (principalement des services d'information et de confort), mais aussi et surtout aux contraintes des communications inter-véhiculaires ad hoc (fragmentation fréquente du réseau, connectivité intermittente, etc…). Notre démarche consiste à prendre en compte un paramètre clé qui influence le bon fonctionnement du réseau ad hoc de véhicules, à savoir la densité du réseau. Dans un premier temps, nous proposons un mécanisme distribué qui permet de caractériser de manière plus fine la densité de trafic d'un tronçon de route entre deux intersections, en fournissant une distribution spatiale des véhicules mobiles sur la voie de circulation. Ensuite, nous proposons un nouveau protocole de routage géographique, qui tire partie des caractéristiques des voies urbaines et qui intègre le mécanisme d'estimation de densité de trafic pour le routage des paquets. Pour finir, et afin de compléter les mécanismes de communication véhiculaire ad hoc (couche réseau) proposés, nous nous intéressons à la dissémination des données. Nous proposons un nouveau mécanisme distribué et ad hoc qui permet d'émuler le fonctionnement d'une infrastructure classique destinée à diffuser localement (au niveau d'une intersection) des paquets de données de manière périodique. Certains aspects de nos solutions sont évalués analytiquement alors que leurs performances sont évaluées par simulation à l'aide de l'outil QNAP, du simulateur QualNet et du modèle de mobilité réaliste VanetMobiSim. / Inter-Vehicle Communication (IVC) is attracting considerable attention from the research community and the automotive industry, where it is beneficial in providing Intelligent Transportation System (ITS) as well as assistant services for drivers and passengers. In this context, Vehicular Networks are emerging as a novel category of wireless networks, spontaneously formed between moving vehicles equipped with wireless interfaces that could have similar or different radio interface technologies, employing short-range to medium-range communication systems. The distinguished characteristics of vehicular networks such as high mobility, potentially large scale, and network partitioning introduce several challenges, which can greatly impact the future deployment of these networks. In this thesis, we focus on inter-vehicle communication in urban environments. Our main goal is to propose new routing and dissemination algorithms, which efficiently adapts to the vehicular networks characteristics and applications. Temporary disconnection in vehicular network is unavoidable. It is thereby of imminent practical interest to consider the vehicular traffic density. Therefore, at first, we propose a completely distributed and infrastructure–free mechanism for city road density estimation. Then, and based on such traffic information system, we propose a novel intersection-based geographical routing protocol, capable to find robust and optimal routes within urban environments. Finally, in order to help the efficient support of dissemination-based applications, a self-organizing mechanism to emulate a geo-localized virtual infrastructure is proposed, which can be deployed in intersections with an acceptable level of vehicular density. The advocated techniques are evaluated by a combination of network simulation and a microscopic vehicular traffic model.

Récemment, les comportements malveillants dans les réseaux sans fil multi-sauts ont attiré l’attention de la communauté scientifique. La prolifération rapide du nombre de dispositifs sans fil ainsi que la diversification des applications basées sur ces réseaux ont grandement contribué à l’amélioration de la qualité de vie ainsi que la modernisation de la société. Cependant, la nécessité de sécuri ser ces réseaux et de garantir la robustesse de leurs services est devenue une préoccupation majeure. En effet, les caractéristiques spécifiques de ces réseaux, telles que l’absence d’infrastructure et l’absence d’une entité centrale de confiance, font que les réponses à leurs problèmes de sécurité sont tout à fait différentes de celles des réseaux filaires. De plus, le manque de confiance entre les nœuds rend ces problèmes encore plus critiques. L’objectif de cette thèse vise à contribuer au renforcement de la sécurité dans les réseaux sans fil multi-sauts. Elle se focalise sur l’étude des comportements malveillants au niveau des couches MAC et réseau. Nous nous intéressons au développement de nouvelles solutions pour faire face à l’attaque du trou noir ”Black hole” dans le contexte du protocole OLSR, ainsi qu’analyser le comportement des nœuds cupides ”Greedy” au niveau de la couche MAC, dans toutes ses versions.Une attaque de trou noir peut être menée suivant deux scénarios. Le premier scénario consiste à lancer l’attaque, exclusivement, au niveau de la couche réseau. Le second scénario consiste en une attaque multi-couches. Dans le cadre de cette thèse, nous analysons l’impact de ces deux types d’attaques et proposons des contre-mesures appropriées. Au niveau de la couche MAC, nous étudions particulièrement le comportement cupide adaptatif dans le cadre des réseaux sans fil maillés et nous proposons une solution originale baptisée, FLSAC, afin de prévenir ce type de menace. Dans le cadre des réseaux mobiles ad hoc (MANETs), nous définissons un nouveau modèle de comportement des nœuds cupides. Nous développons aussi un nouvel algorithme de backoff, dont l’avantage principal est d’assurer une détection rapide des nœuds cupides non conformes aux spécifications du protocole IEEE802.11. Cet algorithme offre un mécanisme de réaction qui incite un nœud cupide à se comporter correctement en lui donnant la chance de se repentir après détection. / While the rapid proliferation of mobile devices along with the tremendous growth of various applications using wireless multi-hop networks have significantly facilitate our human life, securing and ensuring high quality services of these networks are still a primary concern. In particular, anomalous protocol operation in wireless multi-hop networks has recently received considerable attention in the research community. These relevant security issues are fundamentally different from those of wireline networks due to the special characteristics of wireless multi-hop networks, such as the limited energy resources and the lack of centralized control. These issues are extremely hard to cope with due to the absence of trust relationships between the nodes.To enhance security in wireless multi-hop networks, this dissertation addresses both MAC and routing layers misbehaviors issues, with main focuses on thwarting black hole attack in proactive routing protocols like OLSR, and greedy behavior in IEEE 802.11 MAC protocol. Our contributions are briefly summarized as follows. As for black hole attack, we analyze two types of attack scenarios: one is launched at routing layer, and the other is cross layer. We then provide comprehensive analysis on the consequences of this attack and propose effective countermeasures. As for MAC layer misbehavior, we particularly study the adaptive greedy behavior in the context of Wireless Mesh Networks (WMNs) and propose FLSAC (Fuzzy Logic based scheme to Struggle against Adaptive Cheaters) to cope with it. A new characterization of the greedy behavior in Mobile Ad Hoc Networks (MANETs) is also introduced. Finally, we design a new backoff scheme to quickly detect the greedy nodes that do not comply with IEEE 802.11 MAC protocol, together with a reaction scheme that encourages the greedy nodes to become honest rather than punishing them.

Cette thèse est consacrée au problème de combinatoire algébrique appelée conjecture n!. <br /><br />Plus explicitement, on étudie la structure de certains espaces notés M_mu et indexés par les partitions mu de l'entier n. Chaque espace M_mu est le cône de dérivation d'un polynôme Delta_mu, généralisant en deux alphabets le déterminant de Vandermonde. Le coeur de ce travail, motivé par l'interprétation de certains polynômes de Macdonald en termes de multiplicité des représentations irréductibles du S_n-module M_mu, est la conjecture n!, énoncée en 1991 par A. Garsia et M. Haiman et récemment prouvée par ce dernier. <br /><br />On s'intéresse ici tout d'abord à l'explicitation de bases monomiales des espaces M_mu. Cette approche est très liée à l'étude de l'idéal annulateur de Delta_mu et nous conduit à introduire certains opérateurs de dérivation, dits opérateurs de sauts. On obtient une base monomiale explicite et une description de l'idéal annulateur pour les partitions en équerres, et pour le sous-espace en un alphabet M_mu(X) avec une partition mu quelconque. <br /><br />Les opérateurs de sauts se révèlent cruciaux pour l'introduction et l'étude de généralisations de la conjecture n!. Dans le cas des partitions trouées (approche récursive de la conjecture n!), l'obtention d'une base explicite du sous-espace en un alphabet permet de traiter une spécialisation de la fondamentale récurrence à quatre termes. Dans le cas des diagrammes à plusieurs trous, l'introduction de sommes de cônes de dérivation permet d'énoncer une conjecture généralisant la conjecture n!, supportée par l'obtention d'une borne supérieure et la structure du sous-espace en un alphabet.

Le tuffeau est un matériau de construction calcaire largement utilisé dans la vallée de la Loire pour les bâtiments historiques. Le temps passant, il est confronté à des problèmes de pathologies, principalement liées à sa teneur en eau. Pour évaluer cet indicateur, le radar à sauts de fréquence (SFR) a été retenu parmi les techniques d’évaluation non destructives. Cette dernière peut être associée à une technique d’inversion « forme d’onde » dans le domaine fréquentiel (FWFI), technique performante pour obtenir la permittivité, directement en lien avec la teneur en eau. L’inversion FWFI d’un signal SFR utilise, pour le calcul direct, un modèle analytique de propagation des ondes, basé sur les fonctions de Green d’un dipôle, et sur le modèle de dispersion de Jonscher pour la caractérisation EM du milieu. Ce modèle direct est validé par une approche numérique utilisant le logiciel HFSS et par une approche expérimentale sur des blocs tests. Le problème inverse, comprenant une fonction Objectif et un algorithme de minimisation de type génétique, est ensuite étudié pour obtenir la permittivité du milieu ausculté. En parallèle, une base de données entre teneur en eau et permittivité du tuffeau est construite à l’aide de mesures EM en cellule sur des échantillons homogènes. Elle est associée à une analyse de régression de type vecteur-support pour prédire la teneur en eau du milieu à partir de la mesure de permittivité. Enfin, cette méthode est validée sur plusieurs applications pratiques, comprenant l’acquisition d’informations géométriques (estimation d’un front d’eau) et la caractérisation du matériau (estimation du gradient d’eau et cartographie hydrique). / Limestone is a historical building material widely used in Loire Valley of France. Time passed, it is facing to health problems, mainly due to water content. To evaluate this indicator, stepped-frequency radar is an efficient technique among all non-destructive testing techniques. It can be combined with a frequency-domain full-waveform inversion technique, which is an efficient signal processing method to achieve permittivity that is the observable of water content, after a calibration process. To do signal inversion, an analytical model of ultrawide band radar wave propagation through limestone is built in the forward study. This model is based on one-dipole Green’s function, for the EM propagation, and 4-parameters’ Jonscher dispersion model, for the EM characterization of the medium. This direct model is validated by a numerical approach using HFSS and an experimental approach using an experimental platform of Cerema. The inverse problem, including objective function and minimization algorithm, to achieve the permittivity, is then studied. An inversion method based on genetic algorithm is proposed and validated using numerical and experimental approaches. Afterwards, a large database between water content and permittvity of limestone is constructed using the electromagnetic cell test on cylindrical samples, based on which a support vector regression analysis is performed to predict water content using permittivity. Finally, this method is validated on several practical applications including geophysical information acquisition (water front estimation) and material characterization (water gradient estimation and hydric mapping).

Fréquemment exploités pour venir en complément aux réseaux mobiles traditionnels, les réseaux sans-fil multi-sauts, aussi appelés réseaux ad-hoc, sont particulièrement mis à profit dans le domaine des communications d'urgence du fait de leur capacité à s'affranchir de toute infrastructure. Néanmoins, la capacité de ces réseaux étant limitée dès lors que le nombre d'utilisateurs augmente, la communauté scientifique s'efforce à en redéfinir les contours afin d'étendre leur utilisation aux communications civiles. La gestion des interférences, considérée comme l'un des principaux défis à relever pour augmenter les débits atteignables dans les réseaux sans-fil multi-sauts, a notamment connu un changement de paradigme au cours des dernières années. Alors qu'historiquement cette gestion est régie par les protocoles de la couche d'accès dont l'objectif consiste à éviter les interférences entre utilisateurs, il est désormais possible, grâce à différentes techniques avancées de communication numérique, de traiter ces interférences, et même de les exploiter. Ces techniques de transmission, dites techniques de gestion des interférences, viennent alors concurrencer les mécanismes d'ordonnancement traditionnels en autorisant plusieurs transmissions simultanées et dans la même bande de fréquence vers un même récepteur. Dans cette thèse, nous nous intéressons à l'une de ces techniques, le Physical-Layer Network Coding (PLNC), en vue de son intégration dans des réseaux ad-hoc composés de plusieurs dizaines de nœuds. Les premiers travaux se concentrant principalement sur des petites topologies, nous avons tout d'abord développé un framework permettant d'évaluer les gains en débit à large échelle du PLNC par rapport à des transmissions traditionnelles sans interférence. Motivés par les résultats obtenus, nous avons ensuite défini un nouveau cadre d'utilisation à cette technique visant à élargir sa sphère d'application. Le schéma de PLNC proposé, testé à la fois sur de vrais équipements radio et par simulation, s'est alors révélé offrir des gains significatifs en débit et en fiabilité en comparaison aux solutions existantes.

Cette thèse traite d'algorithmique des ensembles de données en adoptant le point de vue de la combinatoire analytique. On traite ici de trois problèmes qui illustrent cette approche: les listes à sauts associées à de l'analyse asymptotique bivariée, le hachage à essai aléatoire avec pagination et le comptage probabiliste. Les listes à sauts sont une structure de données intermédiaire entre les skiplists et les arbres binaires de recherche. L'étude de cette structure a donné lieu à un problème d'asymptotique bivariée avec coalescence de singularités. Le hachage avec essai aléatoire est un algorithme qui gère les collisions d'une table de hachage. Dans le contexte étudié qui est celui de la pagination, on obtient la moyenne, ainsi que tous les moments successifs du coût de construction. Les algorithmes de comptage probabilistes originaux Loglog et Super Loglog permettent d'estimer le cardinal d'un ensemble en utilisant un kilooctet de mémoire avec une précision d'environ 3%.

Cette thèse est constitué de deux partie : dans la première partie, nous etudions un marché complet dont l'actif risqué est un processus discontinu. <br />La seconde est consacrée à une modélisation du risque de défaut. Nous insistons sur la différence entre l'information liée au défaut de celle du marché sans défaut. Nous établissons des théorèmes de représentation prévisibles pour les martingales dans la filtration élargie.

Cette thèse donne deux applications du calcul de Malliavin pour les processus de sauts.<br />Dans la première partie, nous traitons la minoration de la densité des diffusions à sauts dont la partie continue est dirigée par un mouvement Brownien. Pour cela, nous utilisons une formule d'intégration par parties conditionnelle basée sur le mouvement Brownien uniquement.<br />Nous traitons ensuite le calcul d'options financières dont le prix du sous-jacent est un processus à sauts pur.<br />Dans la deuxième partie, nous développons un calcul abstrait du type Malliavin basé sur des variables aléatoires non indépendantes, de densité conditionnelle discontinue. Nous établissons une formule d'intégration par parties que nous appliquons aux amplitudes et temps de sauts des processus à sauts considérés. Dans la troisième partie, nous utilisons cette intégration par parties pour calculer le Delta d'options européennes et asiatiques, et pour calculer le prix et le Delta d'options américaines via des formules de représentation pour les espérances conditionnelles et leur gradient.