Avec le développement des réseaux informatiques, principalement d'Internet, il devient de plus en plus facile de développer des applications dont l'exécution est répartie entre un ordinateur local, le client, et un ordinateur à distance (à une autre extrémité du canal de transmission), le serveur. Les progrès techniques de ces dernières années au niveau matériel ont rendu possible l'affichage en 3D (jeux, navigation cartographique, mondes virtuels) sur les mobiles. Cependant, l'exécution de ces applications complexes sur le terminal client est impossible, à moins de réduire la qualité des images affichées ou les besoins en calcul de l'application. Différentes solutions ont déjà été proposées dans la littérature mais aucune d'entre elles ne satisfait l'ensemble des besoins. L'objectif de cette thèse est de proposer une solution alternative, c'est à dire une nouvelle architecture client-serveur dans laquelle l'interconnexion des dispositifs mobiles est complètement exploitée. Les principales conditions de mise en œuvre seront traitées: - Minimiser le trafic réseau - Réduire les besoins en puissance de calcul du terminal, et - Préserver l'expérience utilisateur par rapport à une exécution locale. Tout d'abord, un cadre formel est développé afin de définir et modéliser des applications graphiques 3D distribuées. Ensuite, une nouvelle architecture, permettant de dépasser certains inconvénients que l'on trouve dans des architectures de l'état de l'art, est présentée. La conception de la nouvelle architecture client-serveur est validée par l'implémentation d'un jeu et la mise œuvre de simulations. / With the development of the computer networks, mainly the Internet, it became easier to develop applications where the execution is shared between a local computer, the Client, and one located on the other side of the network communication channel, the Server. The hardware advancements in the recent years made it possible to display 3D graphics (games, map navigation, virtual worlds) on mobile devices. However, executing these complex applications on the client terminal is not possible without reducing the quality of the displayed graphics or lowering its processing requirements. Different solutions have already been proposed in academic publications; however none of them satisfies all requirements. The objective of this thesis is to propose an alternative solution for a new client-server architecture where the connectedness of the mobile devices is fully exploited. Several main requirements are addressed: - Minimize the network traffic, - Reduce the required computational power on the terminal, and - Preserve the user experience compared with local execution. First a formal framework is designed that can effectively define and model distributed applications for 3D graphics. Then a model of new architecture is presented, that overcomes the disadvantages of the architectures presented in the state of the art. The core of the architecture is the MPEG-4 standard, which is used to transfer the data between the server and the client in a compressed manner. The last part of explores the design of architectures optimized for running on mobile devices. The design of the new client-server architecture is validated by implementing a game and running simulations.

La croissance de la téléphonie mobile en Afrique a surpassé les prévisions les plus optimistes des opérateurs. De nos jours l’intérêt et l’utilité du téléphone sont clairement démontrés par les pratiques et ce pour tous les usagers quel que soit le niveau social ou géographique. Très adapté dans plusieurs domaines, tels le commerce, la santé, l’éducation, l’élevage et l’agriculture, il n’est pas utilisé de la même manière dans différents milieux tels les zones rurales, périurbaines, ou urbaines : ou dans les pays émergents et ceux en développement. Les uns utilisent des applications, les autres juste pour des appels, ainsi l’outil n’est pas le même partout. L’agriculture est une des activités pratiquées par plus de 80% de la population active au Burkina, avec des producteurs commerçants dans les zones urbaines et périurbaines qui pratiquent la maraicher-culture et des ruraux qui sont plus axés dans les productions saisonnières et fruitières. Dans l’optique d’accroitre sa production agricole, en miroir des grandes puissances, le Burkina Faso reste sur une lancée d’appropriation des technologies mobiles dans la production agricole. Malgré l’influence des facteurs d’ordre technique (la fracture numérique), politique, social (analphabétisme, illettrisme, pauvreté) et culturel, l’usage du téléphone mobile s’est développé si rapidement, et cela parce qu’il n’est plus l’apanage des seuls nantis. Son appropriation par les petits artisans, commerçants du secteur de l’économie et les agriculteurs a pris de l’ampleur adopté parce qu’ils ont compris l’intérêt du système d’abonnement par des cartes prépayés ou post payés à des coûts très accessibles, aux facilités multiples aussi qu’offre le téléphone portable. L’usage du téléphone mobile reste particulier car il est plus adopté par la population à faible revenus afin de réduire leurs dépenses, donc faire des économies. Dans le sens de toujours contribuer à l’expansion de l’adoption des technologies de l’information et de la communication (le téléphone portable y compris) des efforts sont effectués par les institutions privées et publiques, nationales et internationales pour favoriser leur accès et leur utilisation. / The growth of mobile telephony in Africa has surpassed the most optimistic forecasts of the operators. Nowadays the interest and the usefulness of the telephone are clearly demonstrated by the practices and this for all the users whatever the social or geographical level. It is highly adapted in several fields, such as trade, health, education, livestock and agriculture, and is not used in the same way in different environments such as rural, peri-urban or urban areas: emerging and developing countries. Some use applications, others just for calls, so the tool is not the same everywhere. Agriculture is one of the activities practiced by more than 80% of the working population in Burkina, with commercial producers in urban and peri-urban areas practicing market gardening and rural people who are more focused on seasonal and fruit production. In order to increase its agricultural production, mirroring the great powers, Burkina Faso is still on a roll of appropriation of mobile technologies in agricultural production. Despite the influence of technical factors (the digital divide), political, social (illiteracy, poverty) and cultural, the use of the mobile phone has developed so quickly, and this because it does not is more the prerogative of the only haves. Its appropriation by small artisans, traders in the economy sector and farmers has gained momentum because they have understood the value of the subscription system by prepaid or postpaid cards at very affordable costs, to the multiple facilities also that offers the mobile phone. The use of the mobile phone remains particular because it is more adopted by the low-income population to reduce their expenses, so save money. In the sense of always contributing to the expansion of the adoption of information and communication technologies (including the mobile phone) efforts are being made by private and public, national and international institutions to promote their access and their usage.

Avec l'introduction des standards de communication de quatrième génération (4G) dans la téléphonie mobile, les bandes de fréquence dans lesquelles un téléphone mobile générique doit fonctionner ont naturellement augmenté. Ces évolutions ont induit de nouveaux challenges techniques notamment en ce qui concerne la conception des modules d'émission-réception, du frontal RF mais surtout des antennes. Les bandes de fréquences nouvellement ajoutées, en particulier les bandes LTE 12/13/17 qui descendent jusqu'à 700 MHz, constituent le défi antennaire majeur: couvrir la bande basse des 700-960MHz (30%) notamment en incluant la bande GSM850/900 compte tenu de la rétrocompatibilité avec les standards 3G. Étant donné que l'espace réservé pour l'antenne dans un terminal portatif est électriquement petit (dans cette gamme de fréquences basses), des techniques de conception spécifiques doivent être mises en œuvre pour pouvoir couvrir toute la bande de fréquence basse. Dans la phase de conception, il doit également être pris en compte le fait que l'antenne ou les antennes puissent incorporer des techniques d'amélioration de débit de données telles que le MIMO (Multiple Input Multiple Output) et l'agrégation de porteuse (Carrier Aggregation) pour le LTE-Advanced. De plus, si l'on considère des cas d'utilisation réalistes, les effets de l'utilisateur (main, tête) sur les performances globales du terminal doivent aussi être examinés. Dans cette thèse, plusieurs concepts d'antennes 4G pour les futurs terminaux mobiles sont proposés. Différentes topologies antennaires sont évaluées notamment des antennes reconfigurables / passives ainsi que des structures à alimentation simples/multiples

Avec l'introduction des standards de communication de quatrième génération (4G) dans la téléphonie mobile, les bandes de fréquence dans lesquelles un téléphone mobile générique doit fonctionner ont naturellement augmenté. Ces évolutions ont induit de nouveaux challenges techniques notamment en ce qui concerne la conception des modules d'émission-réception, du frontal RF mais surtout des antennes. Les bandes de fréquences nouvellement ajoutées, en particulier les bandes LTE 12/13/17 qui descendent jusqu’à 700 MHz, constituent le défi antennaire majeur: couvrir la bande basse des 700-960MHz (30%) notamment en incluant la bande GSM850/900 compte tenu de la rétrocompatibilité avec les standards 3G. Étant donné que l'espace réservé pour l'antenne dans un terminal portatif est électriquement petit (dans cette gamme de fréquences basses), des techniques de conception spécifiques doivent être mises en œuvre pour pouvoir couvrir toute la bande de fréquence basse. Dans la phase de conception, il doit également être pris en compte le fait que l'antenne ou les antennes puissent incorporer des techniques d'amélioration de débit de données telles que le MIMO (Multiple Input Multiple Output) et l’agrégation de porteuse (Carrier Aggregation) pour le LTE-Advanced. De plus, si l’on considère des cas d'utilisation réalistes, les effets de l'utilisateur (main, tête) sur les performances globales du terminal doivent aussi être examinés. Dans cette thèse, plusieurs concepts d'antennes 4G pour les futurs terminaux mobiles sont proposés. Différentes topologies antennaires sont évaluées notamment des antennes reconfigurables / passives ainsi que des structures à alimentation simples/multiples / With the introduction of the fourth generation (4G) of cellular mobile communications, there has been an increase in the frequency bands that a generic mobile phone should be able to operate. This requirement poses some challenges in the design of the transceiver modules of the device as well as the RF front-end and the antenna. From the antenna design point of view, the newly added frequency bands especially LTE bands 12-13-17 which goes down to 700MHz creates the main design challenge: covering 700-960MHz (30% bandwidth) in the low-band, considering also backward compatibility with the former technologies like GSM850/900. Since the space reserved for the antenna is electrically small in this frequency range, special design techniques are necessary to obtain the required bandwidth for a generic mobile terminal antenna. It should also be taken into account in the design phase, that the antenna needs to be appropriate for operation in the data-rate enhancement techniques like MIMO (multiple input multiple output) and carrier aggregation in LTE-Advanced. Furthermore, considering the real use cases of the mobile terminal, the effect of the user (hand, head and both) on the antenna performance should also be investigated. In this thesis, several antenna designs for 4G coverage in mobile terminals are proposed. Different antenna topologies are evaluated consisting of tunable/passive antennas as well as single/multi-feed structures.

Les travaux de recherche présentés dans cette thèse portent sur l'organisation de collections multimédia personnelles acquises par un appareil mobile. Ce type de données est désormais de plus en plus présent dans la vie courante avec l'apparition d'appareils photographiques numériques, de téléphones mobiles équipés de capteur photographique ou encore de caméras numériques. Le problème posé est ainsi la recherche et l'indexation de ces collections afin de faciliter leur exploration future. Dans notre travail, nous nous sommes focalisés sur la classification de collections d'images personnelles acquises à partir de capteurs photographiques intégrés dans un téléphone portable. Nous avons choisi de traiter la structuration de la collection d'images comme un problème de classification. Notre approche est basée sur la construction de deux partitions distinctes, l'une temporelle et l'autre spatiale, à partir des métadonnées des images : leur date et leur géolocalisation. Les principaux ingrédients de notre approche sont les modèles de mélange gaussien, dont les paramètres sont estimés avec une adaptation de l'algorithme EM, et le critère statistique ICL pour déterminer la complexité des modèles. Un algorithme incrémental d'optimisation du critère ICL est tout d'abord proposé, permettant la construction de partitions non-hiérarchiques de manière automatique. Il est ensuite combiné avec un algorithme agglomératif pour fournir un algorithme hiérarchique incrémental, afin de pouvoir concevoir des résumés de la collection. Enfin nous proposons plusieurs techniques, combinant les partitions obtenues, pour construire des partitions hybrides spatio-temporelles, prenant en compte les contraintes d'IHM sur un appareil mobile.

Les modèles numériques de terrains (MNT) permettent de représenter efficacement la topographie d'une zone géographique donnée. Ces MNT peuvent être issus d'une télé acquisition à l'aide de radars embarqués ou de levés manuels sur le terrain à l'aide d'un tachéomètre. Les MNT constituent le contexte thématique de cette thèse qui est composée en trois parties.<br /><br />Dans un premier temps, nous nous intéressons à la création de ces modèles à partir d'une source importante de données topographiques constituée par les cartes topographiques. Nous présentons une chaîne complète de traitements permettant de générer un MNT à partir d'une carte topographique numérisée. Nous détaillons particulièrement de nouvelles méthodes de reconstruction des courbes de niveaux et d'interpolation de ces courbes pour générer un MNT. Les différents travaux effectués dans cette thématique s'intègrent au sein de la plate-forme logicielle AutoDEM que nous avons développée durant cette thèse.<br /><br />Puis, dans une deuxième partie, nous présentons une nouvelle technique permettant de visualiser des MNT en 3D sur une large gamme de dispositifs allant de stations de travail reliées à de grands écrans jusqu'à des terminaux mobiles (TM) à faibles capacités tels que les PDA ou les téléphones portables. L'intérêt majeur de la technique présentée, qui repose sur un mode connecté client-serveur, réside dans l'adaptation dynamique du modèle 3D aux capacités d'affichage du terminal. Nous nous intéressons également à des techniques de rendu à distance et présentons deux techniques permettant d'offrir d'une part une visualisation interactive temps réel et d'autre part un panorama virtuel à l'utilisateur.<br /><br />Enfin, dans un troisième temps, nous décrivons des techniques nouvelles permettant à un utilisateur mobile disposant d'un TM de naviguer et d'interagir avec des données géographiques (cartes ou plans 2D et scènes 3D). La première est une technique d'interaction tangible et bi-manuelle reposant sur la détection par analyse du flux vidéo d'une cible décrivant un code couleur. La deuxième est une technique de sélection à deux niveaux adaptée aux TM ne disposant pas de dispositif de pointage continu.

Les transactions sur mobile suscitent depuis quelques années un intérêt grandissant. Cette thèse se place dans le contexte d'un tel service géré par un opérateur de téléphonie mobile. Les transactions sont réalisées entre souscrivants du service uniquement à l'aide de monnaie électronique privative émise par l'opérateur. Le problème de cette thèse réside dans la sécurisation de ces types de services. Nous proposons dans cette thèse une architecture permettant de garantir une sécurité de bout-en-bout entre l'application et la plateforme de paiement. Celle-ci est basée sur l'utilisation conjoint d'un élément de sécurité SE et d'un environnement d'exécution sécu risée TEE. Différentes transactions ont été considérées, paiement marchand et transferts entre particuliers, ainsi que différents modes, tout-connecté, déconnecté ou semi-connecté. Les protocoles proposés ont été vérifiés formellement et leurs performances ont été étudiées. Une étude comparative entre différents algorithmes de classification est également réalisée pour les adapter à la détection de la fraude. A cet effet, le système de paiement et le comportement de ses utilisateurs a été modélisé pour créer un générateur de données synthétiques. Une validation préliminaire de ce simulateur a été réalisée. L'originalité du simulateur est qu'il se base sur l'exploitati on de données provenant d'un service déployé sur le terrain.

Depuis une dizaine d'années, l'avènement des techniques multi-antennes (ou MIMO) pour les communications sans fil, mobiles ou fixes, a révolutionné les possibilités offertes pour de nombreux domaines d'application des télécommunications. La disposition de plusieurs antennes de part et d'autre du lien augmente considérablement la capacité des systèmes sans fil. Cependant, les al- gorithmes numériques à mettre en œuvre pour réaliser ces systèmes sont autrement complexes et constituent un challenge quant à la définition d'architectures matérielles performantes. L'objectif du travail présent repose précisément sur la définition optimale de solutions architecturales, dans un contexte CDMA, pour contrer cette problématique. Le premier aspect de ce travail porte sur une étude approfondie des algorithmes spatio- temporels et des méthodes de conception en vue d'une implantation matérielle efficace. De nom- breux schémas de détection sont proposés dans la littérature et sont applicables suivant trois critères qui sont : la qualité de service, le débit binaire et la complexité algorithmique. Cette dernière constitue une contrainte forte pour une mise en application à faible coût de terminaux mobiles intégrant ces applications. Aussi, il est nécessaire de disposer d'outils performants pour simuler, évaluer et affiner (prototypage rapide) ces nouveaux systèmes, candidats probables pour les télécommunications de quatrième génération. Le second aspect concerne la réalisation d'un transcepteur multi-antennes sans codage de ca- nal, intégrant la technologie d'accès multiple par répartition de codes dans le cas d'un canal large bande. Un système mono-antenne WCDMA, généralisable à un nombre quelconque d'antennes, a été intégré et simulé au sein de la plate-forme de prototypage rapide Lyrtech. L'architecture développée intègre les principaux modules du traitement en bande de base, à savoir le filtrage de Nyquist, la détection des multiples trajets suivie de l'étape de détection. Le prototype MIMO- WCDMA développé est caractérisé par sa flexibilité suivant le nombre de voies entrantes, le for- mat d'entrée des échantillons, les caractéristiques du canal sans fil et la technologie ciblée (ASIC, FPGA). Le troisième aspect se veut plus prospectif en détaillant de nouveaux mécanismes pour réduire le coût matériel des systèmes multi-antennes. Le principe d'allocation adaptative de la virgule fixe est présenté dans le but d'adapter le codage des données suivant les caractéristiques du canal sans fil et de minimiser en conséquence la complexité du circuit. D'autre part, le concept d'ar- chitectures adaptatives est proposé afin de minimiser l'énergie consommée au sein d'un système embarqué suivant le contexte d'application.