Les réseaux maillés sans fil sont une solution efficace, de plus en plus mise en œuvre en tant qu'infrastructure, pour interconnecter les stations d'accès des réseaux radio. Ces réseaux doivent absorber une croissance très forte du trafic généré par les terminaux de nouvelle génération. Cependant, l'augmentation du prix de l'énergie, ainsi que les préoccupations écologiques et sanitaires, poussent à s'intéresser à la minimisation de la consommation énergétique de ces réseaux. Ces travaux de thèse s'inscrivent dans les problématiques d'optimisation de la capacité et de la minimisation de la consommation énergétique globale des réseaux radio maillés. Nous définissons la capacité d'un réseau comme la quantité de trafic que le réseau peut supporter par unité de temps. Ces travaux s'articulent autour de quatre axes. Tout d'abord, nous abordons le problème d'amélioration de la capacité des réseaux radio maillés de type WIFI où l'accès au médium radio se base sur le protocole d'accès CSMA/CA. Nous mettons en lumière, les facteurs déterminants qui impactent la capacité du réseau, et l'existence d'un goulot d'étranglement qui limite cette capacité du réseau. Ensuite, nous proposons une architecture de communication basée sur l'utilisation conjointe de CSMA/CA et de TDMA afin de résoudre ce problème de goulot d'étranglement. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous nous intéressons aux réseaux maillés sans fil basés sur un partage des ressources temps-fréquence. Afin de calculer des bornes théoriques sur les performances du réseau, nous développons des modèles d'optimisation basés sur la programmation linéaire et la technique de génération de colonnes. Ces modèles d'optimisation intègrent un modèle d'interférence SINR avec contrôle de puissance continue et variation de taux de transmission. Ils permettent, en particulier, de calculer une configuration optimale du réseau qui maximise la capacité ou minimise la consommation d'énergie. Ensuite, dans le troisième axe de recherche, nous étudions en détail le compromis entre la capacité du réseau et la consommation énergétique. Nous mettons en évidence plusieurs résultats d'ingénierie nécessaires pour un fonctionnement optimal d'un réseau maillé sans fil. Enfin, nous nous focalisons sur les réseaux cellulaires hétérogènes. Nous proposons des outils d'optimisation calculant une configuration optimale des stations de base qui maximise la capacité du réseau avec une consommation efficace d'énergie. Ensuite, afin d'économiser l'énergie, nous proposons une heuristique calculant un ordonnancement des stations et leur mise en mode d'endormissement partiel selon deux stratégies différentes, nommées LAFS et MAFS.

L'allocation des ressources dans les systèmes OFDM, ou DMT, a été l'objet de nombreuses publications depuis la fin des années 1980. Avec le développement des communications par courant porteur, aussi bien pour les réseaux d'accès, les réseaux domestiques que les réseaux embarqués, ce thème de l'allocation des ressources dans les systèmes OFDM est toujours d'actualité. La forme d'onde résultant de l'ajout d'un précodage linéaire aux systèmes OFDM, bien connue en radiomobile sous le sigle MC-CDMA, n'était ni exploitée ni étudiée dans le cadre des communications filaires. En radiomobile, le précodage offre une flexibilité supplémentaire. Est-ce que ce précodage peut apporter un gain dans les systèmes filaires ? J'ai cherché à répondre à cette question en faisant de ce thème de l'allocation des ressources dans les systèmes à transmission orthogonale et linéairement précodés l'axe central de mes travaux de recherche.

Les réseaux maillés sans fil sont une solution efficace, de plus en plus mise en œuvre en tant qu'infrastructure, pour interconnecter les stations d'accès des réseaux radio. Ces réseaux doivent absorber une croissance très forte du trafic généré par les terminaux de nouvelle génération. Cependant, l'augmentation du prix de l'énergie, ainsi que les préoccupations écologiques et sanitaires, poussent à s'intéresser à la minimisation de la consommation énergétique de ces réseaux. Ces travaux de thèse s'inscrivent dans les problématiques d'optimisation de la capacité et de la minimisation de la consommation énergétique globale des réseaux radio maillés. Nous définissons la capacité d'un réseau comme la quantité de trafic que le réseau peut supporter par unité de temps. Ces travaux s'articulent autour de quatre axes. Tout d'abord, nous abordons le problème d'amélioration de la capacité des réseaux radio maillés de type WIFI où l'accès au médium radio se base sur le protocole d'accès CSMA/CA. Nous mettons en lumière, les facteurs déterminants qui impactent la capacité du réseau, et l'existence d'un goulot d'étranglement qui limite cette capacité du réseau. Ensuite, nous proposons une architecture de communication basée sur l'utilisation conjointe de CSMA/CA et de TDMA afin de résoudre ce problème de goulot d'étranglement. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous nous intéressons aux réseaux maillés sans fil basés sur un partage des ressources temps-fréquence. Afin de calculer des bornes théoriques sur les performances du réseau, nous développons des modèles d'optimisation basés sur la programmation linéaire et la technique de génération de colonnes. Ces modèles d'optimisation intègrent un modèle d'interférence SINR avec contrôle de puissance continue et variation de taux de transmission. Ils permettent, en particulier, de calculer une configuration optimale du réseau qui maximise la capacité ou minimise la consommation d'énergie. Ensuite, dans le troisième axe de recherche, nous étudions en détail le compromis entre la capacité du réseau et la consommation énergétique. Nous mettons en évidence plusieurs résultats d'ingénierie nécessaires pour un fonctionnement optimal d'un réseau maillé sans fil. Enfin, nous nous focalisons sur les réseaux cellulaires hétérogènes. Nous proposons des outils d'optimisation calculant une configuration optimale des stations de base qui maximise la capacité du réseau avec une consommation efficace d'énergie. Ensuite, afin d'économiser l'énergie, nous proposons une heuristique calculant un ordonnancement des stations et leur mise en mode d'endormissement partiel selon deux stratégies différentes, nommées LAFS et MAFS.

De plus en plus de cœurs sont maintenant intégrés sur une seule puce afin de satisfaire les exigences toujours croissantes des applications en matière de systèmes haute performance et basse consommation. Le nombre de cœurs ne cesse d'augmenter, tout comme le besoin en réseaux de communications à haute vitesse entre ces cœurs. A l’inverse des réseaux de communication traditionnels, les Networks-on-Chip (NoCs) ont émergé comme une alternative mature pour les architectures massivement multicœur du fait de leur meilleure passage à l'échelle et de leur efficacité énergétique accrue.Les routeurs de NoC typiques sont constitués de mémoires-tampons qui servent au stockage temporaire de données. Cependant, des études ont montré que ces mémoires-tampons sont souvent inutilisées, en particulier lors de l'exécution application avec des modèles de trafic non uniformes. Cela est dû au fait que la plupart des routeurs typiques consacrent ces bouts de mémoire à leurs ports d'entrée et/ou de sortie, et toute cette mémoire ne peut être exploitée que par un certain type de flux de données. Cela entraîne une dégradation significative des performances dans les cas non favorables. Par conséquent, les architectures de routeurs capables de maximiser l'utilisation des mémoires-tampons pour des gains de performance sont recherchées.Dans le but de maximiser l'utilisation des ressources, cette thèse propose un concept novateur de routeur pour réseau sur puce appelé Roundabout NoC (RiNoC) qui s'inspire des ronds-points à plusieurs voies que l'on retrouve dans la gestion du trafic routier. Contrairement aux approches existantes, RiNoC assure intrinsèquement une utilisation efficace des ressources. Cependant, les routeurs inspirés des ronds-points sont sujet aux interblocages à cause de leur forme en anneau. Le routeur "Rotary NoC" partage le même concept d'organisation en anneau que nous proposons, mais repose sur une d'évitement des interblocages qui introduit des surcoûts non négligeables en terme de surface et de consommation énergétique. A l'inverse, RiNoC empêche les interblocages et améliore les performances des réseaux sur puce sans compromettre la surface ou l'énergie du réseau. Cette thèse exploite en particulier l'architecture hautement paramétrique de RiNoC afin de produire différentes configurations de routeur avec des compromis topologiques variables pour différents gains de performance sans sacrifier la surface. / More computing cores are now being integrated on a single chip in order to meet the ever-growing application demands for high performance and low power computing systems. As the number of cores continues to grow, so is the demand for scalable on-chip communication networks that can deliver high-speed communication among the cores. Contrary to traditional on-chip networks, Networks-on-Chip (NoCs) have emerged as a mature alternative interconnect for manycore architectures since it provides enhanced scalability and power efficiency.Typical NoC routers consist of buffers which serve as temporary data storage. However, studies have shown that buffers are often unutilized (i.e. idle or underutilized) especially when executing applications with non-uniform traffic patterns or bursty behaviours. This is because most typical routers dedicate a set of buffers to their input and/or output ports and these buffers can only be exploited by data-flows using them, which leads to significant performance degradation. Therefore, router architectures capable of maximizing buffer utilization for performance gains are indispensable.In order to maximize buffer resource utilization, this thesis proposes a novel NoC router concept called Roundabout NoC (RiNoC) that is inspired by real-life multi-lanes traffic roundabout. Contrary to existing approaches, RiNoC provides intrinsic and effective resource utilization. However, roundabout-inspired routers are susceptible to deadlocks due to their ring-like architecture. The Rotary NoC router shares similar ring-like concept with propose but relies on a deadlock-free technique which introduces significant area/power overheads. Conversely, RiNoC achieves deadlock-freeness and enhanced network performance over typical NoCs without compromising network area/power. This thesis further exploits RiNoC highly parametric architecture in order to produce different router configurations with varying topological trade-offs for performance gains without sacrificing area.

Cette thèse porte sur le paradigme « Mobile Edge cloud» qui rapproche le cloud des utilisateurs mobiles et qui déploie une architecture de clouds locaux dans les terminaisons du réseau. Les utilisateurs mobiles peuvent désormais décharger leurs tâches de calcul pour qu’elles soient exécutées par les femto-cellules (FCs) dotées de capacités de calcul et de stockage. Nous proposons ainsi un concept de regroupement de FCs dans des clusters de calculs qui participeront aux calculs des tâches déchargées. A cet effet, nous proposons, dans un premier temps, un algorithme de décision de déportation de tâches vers le cloud, nommé SM-POD. Cet algorithme prend en compte les caractéristiques des tâches de calculs, des ressources de l’équipement mobile, et de la qualité des liens de transmission. SM-POD consiste en une série de classifications successives aboutissant à une décision de calcul local, ou de déportation de l’exécution dans le cloud.Dans un deuxième temps, nous abordons le problème de formation de clusters de calcul à mono-utilisateur et à utilisateurs multiples. Nous formulons le problème d’optimisation relatif qui considère l’allocation conjointe des ressources de calculs et de communication, et la distribution de la charge de calcul sur les FCs participant au cluster. Nous proposons également une stratégie d’éparpillement, dans laquelle l’efficacité énergétique du système est améliorée au prix de la latence de calcul. Dans le cas d’utilisateurs multiples, le problème d’optimisation d’allocation conjointe de ressources n’est pas convexe. Afin de le résoudre, nous proposons une reformulation convexe du problème équivalente à la première puis nous proposons deux algorithmes heuristiques dans le but d’avoir un algorithme de formation de cluster à complexité réduite. L’idée principale du premier est l’ordonnancement des tâches de calculs sur les FCs qui les reçoivent. Les ressources de calculs sont ainsi allouées localement au niveau de la FC. Les tâches ne pouvant pas être exécutées sont, quant à elles, envoyées à une unité de contrôle (SCM) responsable de la formation des clusters de calculs et de leur exécution. Le second algorithme proposé est itératif et consiste en une formation de cluster au niveau des FCs ne tenant pas compte de la présence d’autres demandes de calculs dans le réseau. Les propositions de cluster sont envoyées au SCM qui évalue la distribution des charges sur les différentes FCs. Le SCM signale tout abus de charges pour que les FCs redistribuent leur excès dans des cellules moins chargées.Dans la dernière partie de la thèse, nous proposons un nouveau concept de mise en cache des calculs dans l’Edge cloud. Afin de réduire la latence et la consommation énergétique des clusters de calculs, nous proposons la mise en cache de calculs populaires pour empêcher leur réexécution. Ici, notre contribution est double : d’abord, nous proposons un algorithme de mise en cache basé, non seulement sur la popularité des tâches de calculs, mais aussi sur les tailles et les capacités de calculs demandés, et la connectivité des FCs dans le réseau. L’algorithme proposé identifie les tâches aboutissant à des économies d’énergie et de temps plus importantes lorsqu’elles sont téléchargées d’un cache au lieu d’être recalculées. Nous proposons ensuite d’exploiter la relation entre la popularité des tâches et la probabilité de leur mise en cache, pour localiser les emplacements potentiels de leurs copies. La méthode proposée est basée sur ces emplacements, et permet de former des clusters de recherche de taille réduite tout en garantissant de retrouver une copie en cache. / Mobile Edge Cloud brings the cloud closer to mobile users by moving the cloud computational efforts from the internet to the mobile edge. We adopt a local mobile edge cloud computing architecture, where small cells are empowered with computational and storage capacities. Mobile users’ offloaded computational tasks are executed at the cloud-enabled small cells. We propose the concept of small cells clustering for mobile edge computing, where small cells cooperate in order to execute offloaded computational tasks. A first contribution of this thesis is the design of a multi-parameter computation offloading decision algorithm, SM-POD. The proposed algorithm consists of a series of low complexity successive and nested classifications of computational tasks at the mobile side, leading to local computation, or offloading to the cloud. To reach the offloading decision, SM-POD jointly considers computational tasks, handsets, and communication channel parameters. In the second part of this thesis, we tackle the problem of small cell clusters set up for mobile edge cloud computing for both single-user and multi-user cases. The clustering problem is formulated as an optimization that jointly optimizes the computational and communication resource allocation, and the computational load distribution on the small cells participating in the computation cluster. We propose a cluster sparsification strategy, where we trade cluster latency for higher system energy efficiency. In the multi-user case, the optimization problem is not convex. In order to compute a clustering solution, we propose a convex reformulation of the problem, and we prove that both problems are equivalent. With the goal of finding a lower complexity clustering solution, we propose two heuristic small cells clustering algorithms. The first algorithm is based on resource allocation on the serving small cells where tasks are received, as a first step. Then, in a second step, unserved tasks are sent to a small cell managing unit (SCM) that sets up computational clusters for the execution of these tasks. The main idea of this algorithm is task scheduling at both serving small cells, and SCM sides for higher resource allocation efficiency. The second proposed heuristic is an iterative approach in which serving small cells compute their desired clusters, without considering the presence of other users, and send their cluster parameters to the SCM. SCM then checks for excess of resource allocation at any of the network small cells. SCM reports any load excess to serving small cells that re-distribute this load on less loaded small cells. In the final part of this thesis, we propose the concept of computation caching for edge cloud computing. With the aim of reducing the edge cloud computing latency and energy consumption, we propose caching popular computational tasks for preventing their re-execution. Our contribution here is two-fold: first, we propose a caching algorithm that is based on requests popularity, computation size, required computational capacity, and small cells connectivity. This algorithm identifies requests that, if cached and downloaded instead of being re-computed, will increase the computation caching energy and latency savings. Second, we propose a method for setting up a search small cells cluster for finding a cached copy of the requests computation. The clustering policy exploits the relationship between tasks popularity and their probability of being cached, in order to identify possible locations of the cached copy. The proposed method reduces the search cluster size while guaranteeing a minimum cache hit probability.

L'activité humaine est responsable de pollutions diffuses des sols entrainant des dommages sur l'écosystème. Afin d'éviter des déséquilibres importants comme la diminution de la biodiversité ou bien la contamination des chaînes trophiques par des polluants, il est nécessaire de restaurer les écosystèmes. Les différentes techniques utilisées à l'heure actuelle sont couteuses, diminuent la fertilité du sol et ont un effet négatif sur la fonctionnalité des écosystèmes. A contrario, la phytoremédiation ou dépollution grâce aux plantes, apparaît comme une solution digne d'intérêt. Néanmoins, elle nécessite d'être améliorée puisque de nombreux mécanismes restent inexpliqués. L'originalité de notre travail est d'étudier la fonctionnalité de la rhizosphère du maïs (Zea mays) exposée à des pesticides organochlorés (OCPs), le lindane et la chlordécone, interdits respectivement en 1998 et 1993 et persistants dans l'environnement. Cette étude a été réalisée en présence ou absence de microorganismes afin de préciser les mécanismes mis en jeux par les microorganismes et les matrices végétales. Ce travail a mis en évidence les mécanismes impliqués dans la phytotoxicité des deux organochlorés sur les cellules racinaires. Les réponses cellulaires sont dose-dépendantes et montrent un effet des OCPs sur le cycle cellulaire (induction de l'endoréplication et de la ploïdie) et la mort cellulaire (induction de ROS, du calcium cytosolique, des caspase-3-like, de l'apoptose) lors d'expositions extrêmes (correspondant à des cas particuliers comme les friches industrielles). A de plus faibles expositions ayant une réalité environnementale, les racines exposées montrent une perturbation importante de leur métabolome primaire. Ces modifications mesurées sur la production des sucres, des acides organiques, des acides aminées et des lipides peuvent être induites par le stress oxydant produit par les OCPs. Par ailleurs, de tels changements dans le métabolome peuvent provoquer une modification de la composition des exsudats racinaires, jouant sur la relation plante/microorganismes de la rhizosphère. Nos résultats montrent que la fonctionnalité globale de la rhizosphère (allocation des ressources en carbone et azote, catabolisme des microorganismes) n'est pas modifiée sur le long terme en présence des OCPs. Enfin, nous avons démontré l'implication de la rhizosphère (rétention/métabolisation des OCPs) sur l'absorption des OCPs par Zea mays. Le lindane semble être en partie minéralisé par la microflore rhizosphèrique puis les métabolites libérés sont absorbés par les racines, où ils sont majoritairement bioconcentrés. Ces connaissances fondamentales mettent en évidence l'adaptation de la rhizosphère à la pression chimique des OCPs et montrent que la rhizosphère reste fonctionnelle en présence de matrices contaminées par les OCPs. / Human activities lead to diffuse pollution causing damages to the ecosystem. To avoid major disturbances such as biodiversity loss or contamination of trophic chains by pollutants it is necessary to restore these ecosystems. The classical techniques used in depollution are expensive, reduce soil fertility and have a negative effect on ecosystem functionality. In contrast, the use of plants to clean up soils called phytoremediation seems to be a more effective solution. However, it needs to be improved because many biological mechanisms remain unexplained. The originality of our work is to study the functionality of the rhizosphere of maize (Zea mays) exposed to organochlorine pesticides (OCPs), lindane and chlordecone, banned in 1998 and 1993 respectively and persistent in the environment. This study will be conducted in the presence or absence of microorganisms to clarify the relationships between microorganisms and plant matrices. In this study, the mechanisms involved in the phytotoxicity of OCPs in root cells were analyzed. The cytotoxicity was dose-dependent and showed effects on the cell cycle (induction of endoreduplication and level of ploidy) and on cell death (induction of ROS, cytosolic Ca2+, caspase-3-like, apoptosis) under higher doses of exposure (particular case of former industrial sites). Lower exposures usually detected in the environment showed great disturbances in the root metabolome. These changes in sugars, organic acids, amino acids and lipids syntheses could be induced by oxidative stress provided by OCPs. Moreover, metabolome changes might cause modifications in root exudate composition which is involved in plant-microbe relationships. Ours results demonstrate that the overall rhizosphere functionality (resource allocation, carbon and nitrogen contents and microorganism's catabolism) was not disturbed by OCPs long-term exposure. Finally, we demonstrated rhizosphere positive impact on uptake of OCPs by Zea mays. Lindane seems to be partially mineralized by rhizospheric microorganisms. Then, these produced metabolites were uptaken by roots where they were bioconcentrated. These findings highlighted the rhizosphere adaptation to chemical pressure by OCPs and showed the good rhizosphere functionality despite of the OCPs contamination.

L’arrivée de la prochaine technologie 5G va permettre la connectivité des billions de terminaux mobiles et donc une énorme augmentation du trafic de données. A cet égard, les fournisseurs des services Cloud doivent posséder les infrastructures physiques capables de supporter cette explosion de trafic. Malheureusement, les architectures filaires conventionnelles des centres de données deviennent staturées et la congestion des équipements d’interconnexion est souvent atteinte. Dans cette thèse, nous explorons une approche récente qui consiste à augmenter le réseau filaire du centre de données avec l’infrastructure sans fil. En effet, nous exploitons une nouvelle technologie émergente, la technologie 60 GHz, qui assure un débit de l’ordre de 7 Gbits/s afin d’améliorer la QoS. Nous concevons une architecture hybride (filaire/sans fil) du réseau de centre de données basée sur : i) le modèle "Cisco’s Massively Scalable Data Center" (MSDC), et ii) le standard IEEE 802.11ad. Dans une telle architecture, les serveurs sont regroupés dans des racks, et sont interconnectés à travers un switch Ethernet, appelé top-of-rack (ToR) switch. Chaque ToR switch possède plusieurs antennes utilisées en parallèle sur différents canaux sans fil. L’objectif final consiste à minimiser la congestion du réseau filaire, en acheminant le maximum du trafic sur les canaux sans fil. Pour ce faire, cette thèse se focalise sur l’optimisation du routage et de l’allocation des canaux sans fil pour les communications inter-rack, au sein d’un centre de données hybride (HDCN). Ce problème étant NP-difficile, nous allons procéder en trois étapes. En premier lieu, on considère le cas des communications à un saut, où les racks sont placés dans le même rayon de transmission. Nous proposons un nouvel algorithme d’allocation des canaux sans fil dans les HDCN, qui permet d’acheminer le maximum des communications en sans-fil, tout en améliorant les performances réseau en termes de débit et délai. En second lieu, nous nous adressons au cas des communications à plusieurs sauts, où les racks ne sont pas dans le même rayon de transmission. Nous allons proposer une nouvelle approche optimale traitant conjointement le problème du routage et de l’allocation de canaux sans fils dans le HDCN, pour chaque communication, dans un mode online. En troisième étape, nous proposons un nouvel algorithme qui calcule conjointement le routage et l’allocation des canaux pour un ensemble des communications arrivant en mode batch (i.e., par lot). En utilisant le simulateur réseau QualNet, considérant toute la pile TCP/IP, les résultats obtenus montrent que nos propositions améliorent les performances comparées aux méthodes de l’état de l’art / The high proliferation of smart devices and online services allows billions of users to connect with network while deploying a vast range of applications. Particularly, with the advent of the future 5G technology, it is expected that a tremendous mobile and data traffic will be crossing Internet network. In this regard, Cloud service providers are urged to rethink their data center architectures in order to cope with this unprecedented traffic explosion. Unfortunately, the conventional wired infrastructures struggle to resist to such a traffic growth and become prone to serious congestion problems. Therefore, new innovative techniques are required. In this thesis, we investigate a recent promising approach that augments the wired Data Center Network (DCN) with wireless communications. Indeed, motivated by the feasibility of the new emerging 60 GHz technology, offering an impressive data rate (≈ 7 Gbps), we envision, a Hybrid (wireless/wired) DCN (HDCN) architecture. Our HDCN is based on i) Cisco’s Massively Scalable Data Center (MSDC) model and ii) IEEE 802.11ad standard. Servers in the HDCN are regrouped into racks, where each rack is equipped with a: i) Ethernet top-of-rack (ToR) switch and ii) set of wireless antennas. Our research aims to optimize the routing and the allocation of wireless resources for inter-rack communications in HDCN while enhancing network performance and minimizing congestion. The problem of routing and resource allocation in HDCN is NP-hard. To deal with this difficulty, we will tackle the problem into three stages. In the first stage, we consider only one-hop inter-rack communications in HDCN, where all communicating racks are in the same transmission range. We will propound a new wireless channel allocation approach in HDCN to hardness both wireless and wired interfaces for incoming flows while enhancing network throughput. In the second stage, we deal with the multi-hop communications in HDCN where communicating racks can not communicate in one single-hop wireless path. We propose a new approach to jointly route and allocate channels for each single communication flow, in an online way. Finally, in the third stage, we address the batched arrival of inter-rack communications to the HDCN so as to further optimize the usage of wireless and wired resources. For that end, we propose: i) a heuristic-based and ii) an approximate, solutions, to solve the joint batch routing and channel assignment. Based on extensive simulations conducted in QualNet simulator while considering the full protocol stack, the obtained results for both real workload and uniform traces, show that our proposals outperform the prominent related strategies

L’évolution continue des environnements de production et l’augmentation des besoins des clients, demandent un processus de production plus rapide et efficace qui contrôle plusieurs paramètres en même temps. Nous nous sommes intéressés au développement de méthodes d’aide à la décision qui permettent d’améliorer l’ordonnancement de la production. L’entreprise partenaire (Norelem) fabrique des pièces de précision mécanique, il faut donc prendre en compte les différentes contraintes de ressources (humaines et d’outillage) existantes dans l’atelier de production.Nous avons abordé l’étude d’un atelier d’ordonnancement de type open shop ou chemin ouvert, où une tâche peut avoir de multiples séquences de production puisque l’ordre de fabrication n’est pas fixé et l’objectif à minimiser est le temps total de séjour. Des contraintes d’affectation de ressources humaines (multi-compétences) et de disponibilité d’outillage ont été prises en compte.Des modèles mathématiques linéaires et non-linéaires ont été développés pour décrire la problématique. Etant donné que les méthodes exactes sont limitées aux instances de petites tailles à cause des temps de calcul, des méthodes de résolution approchées ont été proposées et comparées. De plus, nous avons abordé l’optimisation multi-objectif en considérant trois objectifs, la minimisation du temps total de séjour et l’équilibrage de charge des ressources (humaines et machines).L’efficacité des méthodes est prouvée grâce à des tests sur des instances théoriques et l’application au cas réel / The continuous evolution of manufacturing environments and the growing of customer needings, leads to a faster and more efficient production process that controls an increasing number of parameters. This thesis is focused on the development of decision making methods in order to improve the production scheduling. The industrial partner (Norelem) produces standardized mechanical elements, so many different resource constraints (humans and tools) are presented in its workshop.We study an open shop scheduling problem where one job can follow multiple production sequences because there is no fixed production sequence and the objective function is to minimize the total flow time. In addition, multi-skilled personnel assignment and tool’s availability constraints are involved.Mathematical models: linear and non-linear formulations have been developed to describe the problem. Knowing the exact method limitations in terms of instance sizes because of the duration, heuristics methods have been proposed and compared. Besides that, the multi-objective optimization was exposed to deal with three objectives as total flow time minimization and workload balancing concerning both, humans and machines.The efficiency of these methods was proved by several theoretical instance tests and the application on the real industrial case

Le spectre électromagnétique est une ressource limitée dont l'usage doit être optimisé. Plusieurs travaux actuels visent à améliorer l'utilisation des fréquences radio en exploitant les méthodes de traitement intelligent du signal : la radio cognitive. Cette thèse se place dans ce contexte. Concrètement, nous considérons un problème d'allocation conjointe de spectre et de puissance dans un système radio cognitif (CR) composé de plusieurs utilisateurs secondaires (SUs) et primaires (PUs). L'objectif est d'optimiser l'efficacité énergétique des SUs tout en garantissant des niveaux d'interférences maximales imposés par la présence des PUs. Nous analysons des métriques d'efficacité énergétique en utilisant un cadre unificateur basé sur des outils d'optimisation convexe multi-critères. Les métriquesque nous étudions sont : la maximisation de débit avec pénalité sur l'interférence créée, le ratio débit puissance totale et la minimisation de puissance sous contrainte de débit pour concevoir un système de communications efficace en termes de consommation. Nous approfondissons ensuite l'étude de la métrique de minimisation de puissances sous contraintes de débits minimaux aux SUs et d'interférences maximales aux PUs. Étant donné la nature opposée de ces contraintes, nous étudions d'abord la faisabilité du problème et nous proposons des conditions nécessaires et des conditions suffisantes pour l'existence d'une solution. Le défi principal réside dans la non-convexité du problème d'allocation conjointe de spectre et de puissance en raison du paramètre discret d'ordonnancement des SUs. Afin de surmonter ce challenge, nous utilisons une technique de relaxation de Lagrange pour résoudre un problème convexe. Nous prouvons que les solutions discrètes du problème relaxé sont les solutions du problème initial. Lorsqu'une solution existe, nous proposonsun algorithme itératif basé sur la méthode de sous-gradient pour calculer la solution optimale. Nous montrons que le scheduling optimal est plus efficace comparé avec d'autres allocations de spectre classiques (e.g. entrelacée, blockwise). Dans le cas particulier de deux bandes orthogonales et un SU unique, nous proposons une solution analytique qui ne nécessite pas d'algorithme itératif. / The radio spectrum is a limited resource which must be used in an optimal way. Recent works in the literature aim to improve the use of radio frequencies by exploiting intelligent techniques from signal processing, such as the cognitive radio paradigm. In this thesis, we study a joint spectrum scheduling and power allocation problem in a Cognitive Radio (CR) system composed of several secondary users (SUs) and primary users (PUs). The objective is to optimize the energy efficiency of the SUs while guaranteeing that the interference created to the PUs is kept below a maximum tolerated level. We analyze energy efficiency metrics in wireless communications using a common unifying framework based on convex multi-criteria optimization tools, which includes the three of the most popular energyefficiency metrics in the literature : weighted difference between overall achievable rate and power consumption, the ratio between the overall rate and consumed power and overall consumed power under minimum rate constraint. Then, we further focus on the study of the opportunistic power minimization problem over several orthogonal frequency bands under constraints on the minimum Quality of Service (QoS) and maximum interference to the PUs. Given the opposing nature of these constraints, we first study the feasibility of the problem and we provide sufficient conditions and necessary conditions that guarantee the existence of a solution. The main challenge lies in the non-convexity of the joint spectrum and power allocation problem due to the discrete spectrum scheduling parameter of SUs. To overcome this issue, we use a Lagrangian relaxation technique to solve a convexproblem. We prove that the discrete solutions of the relaxed problem are the solutions of the initial problem. When a solution exists, we propose an iterative algorithm based on subgradient method to compute an optimal solution. We show that the optimal scheduling is more efficient compared to other conventional spectrum allocations (e.g. interlaced, blockwise). In the particular case of two orthogonal bands and an unique SU, we provide an analytical solution that does not require an iterative algorithm.

Face un environnement complexe et hyper-compétitif, les firmes sont amenées à reconsidérer leur modèle de création de valeur. Leur réaction s’insère dans le cadre d’une réinvention voire innovation de leur Business Model (BM). Ceci passe indéniablement par une démarche d’expérimentation stratégique. Définie comme un processus par lequel les firmes explorent de nouvelles sources de revenus et testent de nouveaux concepts d’affaires, l’expérimentation stratégique s’associe à un outil de réinvention du BM qui intervient non seulement dans la création de nouveaux BM mais également dans la transformation de BM existants. Nous posons ainsi la question de savoir : Comment concevoir l’expérimentation stratégique des BM des entreprises ? Dans cette perspective, notre recherche vise à dresser un cadre conceptuel et méthodologique de l’expérimentation stratégique. Il s’agit de proposer aux entreprises une aide à la conception d’une méthodologie d’expérimentation de BM. Pour répondre à cette problématique, nous proposons de définir l’expérimentation stratégique comme une théorie combinée du changement en partant du modèle de Van de Ven et Poole (1995) sur les théories de changement et de développement organisationnel. Ceci permet de traduire les processus centraux de l’expérimentation stratégique et d’en saisir les dimensions clés. Dans le cadre d’une approche qualitative avec étude de cas, nous interrogeons trois profils d’acteurs sur leurs registres de conception et de pratique de l’expérimentation. Ensuite, nous élaborons via une analyse inter-profils un modèle générique d’expérimentation stratégique de BM qui s’articule autour de trois temps de l’expérimentation stratégique ; un temps de virtualisation, un temps d’actualisation et un temps d’itérations de processus de rationalisation et d’apprentissage. / In a hypercompetitive environment, firms are obliged to reconsider their revenue formula and to innovate consequently the way they create value and make profit. This lies at the heart of every company’s ability to experiment new Business Models (BM) and becomes a key step in the strategic thinking. Defined as a process by which firms explore new ways of doing business, strategic experimentation takes shape of series of trial and error changes pursued along various dimensions of strategy in an effort to identify and establish a viable basis for competing. Our research examines strategic experimentation as an effective tool for BM reinvention. It answers therefore to the main question of: How to conceive BM experimentation? In this way, we define strategic experimentation as a combined theory of change according to the model developed by Van de Ven and Poole (1995) to explain processes of organizational development and change. We aim at dressing a conceptual and methodological framework for strategic experimentation that would helps managers and academics to conceive and master the process of BM experimentation. Using a qualitative research methodology rooted in a case study approach, we achieved semi-structured interviews with three categories of actors implied in the process of BM experimentation. Our results demonstrate that BM experimentation is organized through four major processes which are exploration, formulation, resources allocation and identification which are articulated by a time of virtualization, a time of actualization, and a time of iterations based on learning and rationalization.