Cette thèse aborde les performances d’un réseau corporel utilisant la technologie optique sans fil, comme alternative aux radiofréquences. L’application visée concerne la télésurveillance de patients mobiles, en milieu hospitalier. Après avoir défini les principales caractéristiques des réseaux corporels radiofréquences, notamment dans le cas de l’ultra large bande, nous présentons les avantages à utiliser la technologie optique sans fil. Nous considérons ensuite cette technologie en infrarouge, avec une méthode de propagation dite diffuse, exploitant les réflexions des rayons optiques dans l’environnement du réseau corporel. Les différentes méthodes de modélisation d’un canal optique diffus sont introduites, et nous utilisons deux types de méthodes pour modéliser le canal entre deux noeuds portés : un modèle classique dit « à une réflexion », permettant d’évaluer rapidement des variations de performances, et une méthode de lancer de rayon pour considérer un grand nombre de réflexions. En utilisant différents scénarios, ainsi que la notion de probabilité de rupture, nous montrons que l’optique diffuse permet de réaliser un lien corporel, pour les débits et la qualité de service requise par une application de télésurveillance médicale, et pour une puissance de transmission très inférieure à la limite imposée par la sécurité oculaire. Finalement, nous étudions les performances théoriques d’un réseau corporel en optique diffuse en termes de probabilité d’erreur, avec une gestion de l’accès multiple réalisé par répartition de codes optiques. Nous concluons qu’un réseau de capteurs corporels en optique diffuse est théoriquement réalisable, pour une application médicale de surveillance de patients mobiles dans l’environnement. / This thesis deals with the performance of optical girelles communications for body area networks (BAN) as an alternative solution to the radiofrequency one, in the context of mobile healthcare monitoring. After presenting the main characteristics of a BAN using the radiofrequency technology, specifically in the UWB band, we explain the advantages of the optical wireless technology. Diffuse propagation based on infrared technology is then considered for BAN, exploiting optical reflections from environment surfaces. Several optical wireless channel modeling methods are introduced, and we consider two solutions for the link between two on-body nodes: a classical method named “one reflection model”, used to estimate performance variations, and a ray-launching method, used to take into account a great amount of optical reflections. Considering several scenarios, we determine the outage probability, and show that the diffuse optical wireless technology is able to achieve an on-body link, with the data rates and the quality of service required by health monitoring applications, for a transmitted power far lower than the limit defined in standards. Then, we evaluate the theoretical performance, in terms of error probability, of an optical wireless BAN, considering the optical code division multiple access technique. Finally, we show that a BAN using optical wireless technology is theoretically feasible, regarding a health monitoring application, and considering the mobility of the patient in indoor environment.

La propriété foncière du Code civil, unitaire par principe, s’accommode difficilement de l’ubiquité du droit de superficie, comme en attestent les incessants débats doctrinaux sur le sujet. Le volume immobilier moderne a répondu aux besoins de division du sol du corps social. Toutefois, en dématérialisant l’immeuble, le volume déstabilise fortement la théorie classique de la propriété. La présente thèse définit un concept de sol appropriable et divisible dans le sens de la hauteur, sans renier la propriété du code. Pour cela, le sol, incluant le dessous et le dessus, est perçu comme relevant du monde tangible. Ce bien est ensuite appréhendé en trois dimensions par un procédé de géométrisation. Le sol volumique correspond à une nouvelle phase plus abstraite de conceptualisation du sol. Cependant, la chose sensible signifiée par le concept, le sol ou fonds de terre selon les juristes demeure la même ; seule sa représentation a évolué. Dans cette perspective, le sol en volume devient individualisable et appropriable sur le modèle du sol parcellisé en deux dimensions, indispensable à une propriété individuelle et exclusive. Ainsi, la propriété du Code civil via ses dispositions actuelles, notamment les articles 552, 518 et 544, s’applique à un volume immobilier comme à une parcelle. Ce modèle de propriété passant de l’unité à la division, est complété par un droit de superficie simple, droit réel fondé sur les articles 553, 543 du Code civil et le droit de jouissance spéciale. Suivant la thèse moniste, la propriété du sol en volume, qui n’est autre que le concept de propriété du code appliqué à un sol tridimensionnel, concilie la théorie classique de la propriété et celle du doyen Savatier. / The concept of land property in the Civil Code, unitary by principle, has always been in difficulty when facing the ubiquitous “droit de superficie”, as evidenced by the never-ending doctrinal debates. The modern concept of property “volume” has responded to the social need for division of the land. However, with volume, real estate properties become incorporeal things and destabilize the classical theory of property, which is synonymous with corporeal things. This thesis defines a concept of land property appropriable and divisible relative to height, compatible with the Civil Code’s land law. For this, land, including the subjacent and superjacent domains, is perceived as part of the tangible world. This land is then comprehended in three dimensions via a geometrical approach. Land with three-dimensional significance corresponds to a new phase of conceptualization of the land that is more abstract. The physical part, however, which the concept refers to, ie the land, remains the same; only its representation has evolved. Applying this perspective, the land expressed as a volume becomes a unit appropriable on the model of land divided in two dimensions. Consequently, the concept of property in the Civil Code under its current wording, notably clause 552, but also 518 and 544, applies to land expressed as a volume as to a parcel. This property model able to divide the land vertically as well as horizontally is also capable to organize a land division comparable to a long lease. This complementary concept is based on clauses 553, 543 of the Civil Code. Developing the monistic thesis, the ownership of the land when seen as a volume reconciles the theory of the dean Savatier and the classical theory of property.

Des recherches en sciences judiciaires ont montré récemment une possible corrélation entre le temps d’entreposage d’échantillons de fluides corporels et la dégradation de l’ARN dans ceux-ci. Le moment où une tache a été déposée sur une scène de crime peut être important pour déterminer la pertinence d’un échantillon dans une enquête. Dans ce mémoire, nous rapportons les profils de dégradation de quatre ARN différents mesurés par RT-qPCR, soit l’ARN ribosomique 18S et les ARNm de la β-actine, de la glyceraldehyde-3-phosphate déhydrogénase et de la cyclophiline A, obtenus de taches de sang, de salive et de sperme, entreposés à la température de la pièce ou au congélateur à -80°C sur une période de 6 mois. Nos résultats montrent une faible variation interindividuelle pour le sang et le sperme, mais une différence importante entre les donneurs pour la salive. De plus, le profil de dégradation est semblable pour tous les transcrits, mais diffère entre les fluides. La congélation des échantillons stabilise les ARN avant leur analyse. Finalement, la quantité d’ARN détecté est en relation avec le temps d’entreposage et pourrait être utilisée afin d’estimer l’âge des échantillons lorsque l’impact des conditions d’entreposage sur la dégradation de l’ARN sera mieux connu. / Recent studies in forensic science have shown a possible correlation between the degradation rate of some RNA transcripts and the age of bloodstains. The time of deposition of a stain can be of major importance to determine the relevance of a sample in a forensic investigation. In this thesis, we describe the degradation profiles of the 18S ribosomal RNA and the β-actin, glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase and cyclophilin A mRNAs, measured by RT-qPCR and obtained from dried blood, semen and saliva stains stored at room temperature or frozen at -80°C up to 6 months. Our results showed low inter-individual variation for blood and semen stains, but a high variation was observed between donors for saliva. Moreover, degradation profile of each transcripts was similar, but differed between fluids. Freezing samples prevented RNA degradation over time. Finally, RNA quantity was in relation with the time of storage and could be used to estimate the time since deposition of a stain when the effects of various storage conditions on RNA degradation profiles will be better documented.

Les transports suborbitaux privés peuvent être définis comme tout vol réalisé au moyen d’un véhicule aérospatial, capable d’atteindre une très haute altitude et d’évoluer dans les couches supérieures de l’atmosphère terrestre, sans pour autant être mis en orbite. Plusieurs entreprises ont pour projet de faire des vols suborbitaux, le mode de transport de personnes à grande vitesse de demain. Dans l’hypothèse d’un tel développement, la réflexion autour de la règlementation de ces activités devient primordiale. Les activités suborbitales ont la particularité de prendre place à la fois dans l’espace aérien et dans l’espace extra-atmosphérique et pour ce faire, empruntent autant les caractéristiques techniques de l’aéronef que de l’engin spatial. Il est donc particulièrement difficile de les qualifier du fait qu’il existe plusieurs corpus législatifs susceptibles de régir ces vols : le droit aérien, le droit spatial ou un nouveau régime qu’il conviendrait alors d’imaginer. Sans prétendre à l’exhaustivité, ce mémoire envisagera les différentes options normatives pouvant permettre de règlementer la responsabilité du transporteur suborbital de personnes lorsqu’il cause un dommage au participant durant le vol. Le cas échéant, nous proposerons les meilleures alternatives pouvant permettre d’assurer le développement pérenne de ce secteur d’activité, tout en garantissant un haut niveau de sécurité juridique pour l’ensemble des parties prenantes, participants comme opérateurs spatiaux. / Private suborbital transportation can be defined as any spaceflight by an aerospace vehicle capable of reaching a very high altitude into the edge of space without reaching orbital velocity. For now, the aim of those activities is to offer customers direct experience with space travel. However, the ultimate goal is to provide high speed flights between various point of the Earth. When this objective will be achieved, the need to promulgate an integrated and uniform legal regime will be of great importance in order to facilitate and secured commercial aerospace activities expansion. Private suborbital activities have the dual specificities of using a vehicle that use either astronautic et aeronautics technology in order to achieve lift and thereby flying in air space, and also traveling through outer space during a small portion of the flight. This hybrid nature raises legal uncertainties about the applicable legal regime that could be one of air law, space law or a new regime that would need to be invented. This essay will focus on the specific issues surrounding liability. In other terms, it will focus on the different options that are available to manage liability issues that will arise between spaceflight participant and spaceflight operators and the way it will impact disputes when an accident occurs. Then, we will make a proposal for solutions that would best preserve the economic needs of this emerging industry, while insuring legal certainties for both spaceflight operators and participants.

Les analyses statistiques ont été réalisées avec le logiciels SPSS 11.0(Statistical Package for Social Sciences) et AMOS 6 (Analysis of Moment Structures. La base de données de l'étude a été crée et receuillie par Caroline Despatie en collaboration avec Dr. Dianne Casoni. / Considérant les effets négatifs sur le développement des enfants associées à l'utilisation de châtiments corporels, un ensemble considérable de la recherche a tenté de proposer une avenue pour interrompre le cercle vicieux de la violence intergénérationnelle. Toutefois, on pourrait argumenter qu`une limitation majeure dans la plupart de ces études réside dans le fait que très peu d`entre eux ont eu comme but d`investiguer l'importance d`une troisième variable comme le sentiment de mériter le châtiment, les explications reçues sur l`équité de la peine imposée ou les attitudes qu`une personne peut garder envers cette méthode éducative. En utilisant la modélisation d'équations structurelles, la présente étude a démontré que la relation apparente entre les variables subjectives et sociodémographiques liés à l`expérience de la punition corporelle et l`intention de faire recours à cette méthode éducative en tant que parent est en fait expliquée par le rôle de médiation joué par d'autres variables telles que les attitudes à l'égard de châtiments corporels, le type de châtiments corporels, la façon dont le châtiment a été perçu par le sujet et les raisons données par l'agent pour motiver la peine infligée. La thèse principale avancée par le présent étude est à l`effet qu`une fois le rôle d`une troisième variable est considéré dans l`équation (par exemple, l'attitude envers les châtiments corporels), l'apparente relation entre les variables objectives et les résultats final, soit l`intention de recourir a la punition corporelle, disparaît. Plus précisément, comme il en résulte de l’analyse de modélisation, ce sont les médiateurs qui expliquent toute association possible entre les variables objectives et l`intention d'utiliser les châtiments corporels. C'est-à-dire, un modèle qui ne contiennent aucune liaison directe entre les variables objectives, et directement mésurables (c'est-à-dire l`âgé lors de la punition, le fait d'être un immigrant, la fréquence de la peine, le nombre d'objets utilisés, le nombre d`agents punisseurs, le sexe) et l'intention d'utiliser les châtiments corporels correspond aux données. De surcroît, parmi les quatre médiateurs pris en compte dans notre modèle, ce sont les opinions à l`égard de la punition corporelle qui possèdent la meilleure capacité prédictive en ce qui a trait à l`intention de recourir aux châtiments corporels. Finalement, afin d'étudier le profil des différences entre les sujets en fonction de leurs expériences passées avec les châtiments corporels, les explications reçues pour la peine, et leurs attitudes, une analyse par groupe a été employée. Bref, une solution en quatre groupes faisant des distinctions significatives entre les groupes a été choisie. / Considering the negative developmental findings associated with the use of parental corporal punishment, a considerable body of research has attempted to suggest an avenue for interrupting this vicious cycle of intergenerational violence. However, a major limitation in most of these studies has to do with the fact that very few of them has looked at the influence of a third variable such as the use of explanation, perceived fairness and deservedness of punishment, or the attitudes one has towards corporal punishment. By employing structural equation modelling (SEM), the present study has demonstrated that the apparent relationship between subjective and socio-demographic variables related to corporal punishment and latter intention to use it as a parent is in fact explained by the mediating role of other variables such as attitudes towards corporal punishment, type of corporal punishment, perceived reasons for punishment and reasons given for punishment by the agent. Our main contention was that when a third variable (e.g., attitude towards corporal punishment) is included in the equation, the apparent relationship between punishment variables and outcome disappears. More specifically, as it has resulted from the SEM analysis, the mediating variables explain all of the association between the objective variables and intention to use corporal punishment. That is to say, a model containing no direct paths from the independent variables (i.e., number of ages punished, being an immigrant, frequency of punishment, means of administration of corporal punishment , number of punishing agents, sex) to Intention to Use Corporal Punishment fits the data. Moreover, among the four mediators considered in our model only the attitudinal measures make a significant contribution to the prediction of intention to use corporal punishment. In addition, in order to explore the profile of differences between subjects on their past experiences with corporal punishment, explanations for punishment, and present attitudes, cluster analysis was employed. Finally, a four cluster solution that made meaningful distinctions between groups was selected for consideration.

La protection de l’enfant constitue une préoccupation majeure de notre droit, afin que le mineur ne soit pas victime d’un dommage. Cette protection est en premier lieu assurée par la famille. Il peut donc paraître surprenant que l’enfant soit victime de sa famille, ce d’autant plus que les parents doivent agir dans l’intérêt de l’enfant. La notion d’enfant victime de sa famille n’existe pas en tant que tel dans notre droit. La victime supporte souvent un dommage causé par un tiers et non par un membre de sa propre famille. L’étude des situations où l’enfant pourrait subir une atteinte à ses droits de la personnalité, en raison d’une action ou d’une omission de l’un des membres de sa famille, a toutefois permis la conceptualisation de la notion d’enfant victime de sa famille. Il a ainsi été possible de qualifier les différentes réalités rencontrées, en fonction de leurs ressemblances ou de leurs dissemblances. Cette analyse empirique a conduit à déterminer des catégories d’enfants victimes de leurs familles auxquelles correspondent un régime de protection. Elle a notamment eu pour conséquence la recherche de nouveaux instruments de protection adaptés aux spécificités des hypothèses étudiées. Ce processus de catégorisation a permis l’accès à la juridicité des réalités sociales et familiales appréhendées. Il a également été l’occasion de mettre en évidence les fondements de la notion d’enfant victime, dans le sens où le droit a consacré des situations classiques d’enfants victimes de leurs familles. L’apparition de nouvelles réalités sociales a cependant rendu nécessaire le renouvellement de la notion d’enfant victime de sa famille, afin de pallier les limites des fondements de la notion et de garantir la représentation effective de ce phénomène dans le discours juridique. / The child protection represents a major cause for concern of our law, so that the minor doesn’t sustain damage. This protection is firstly performed by the family. So, it may seem surprising that the child is victim of his family, as far as parents must act in the interests of the child. The notion of child victim of his family doesn’t exist as such in our law. The victim often endures an injury caused by a third person and not by a family member. The study of situations where the child may suffer an infringement of his personality rights, due to act or omission of one of the family members, allowed conceptualization of the notion of child victim of family. It was thus possible to characterize the different realities encountered, according to their similarities or dissimilarities. This empirical analysis led to ascertain categories of child victims of their families and the corresponding legal system. It had especially as a consequence new protection instruments research, appropriate to specifics assumptions studied. This process allowed social or family realities encountered getting to legal validity. It was also an opportunity to bring out foundations of the concept of child victim of family, in so far as law has hallowed situations of child victims of their families. However, emergence of new social realities necessitated the renewal of the concept of child victim of family, in order to alleviate the limits of the foundations of the notion and to guarantee effective representation of this phenomenon in legal speech.

Considérant les effets négatifs sur le développement des enfants associées à l'utilisation de châtiments corporels, un ensemble considérable de la recherche a tenté de proposer une avenue pour interrompre le cercle vicieux de la violence intergénérationnelle. Toutefois, on pourrait argumenter qu`une limitation majeure dans la plupart de ces études réside dans le fait que très peu d`entre eux ont eu comme but d`investiguer l'importance d`une troisième variable comme le sentiment de mériter le châtiment, les explications reçues sur l`équité de la peine imposée ou les attitudes qu`une personne peut garder envers cette méthode éducative. En utilisant la modélisation d'équations structurelles, la présente étude a démontré que la relation apparente entre les variables subjectives et sociodémographiques liés à l`expérience de la punition corporelle et l`intention de faire recours à cette méthode éducative en tant que parent est en fait expliquée par le rôle de médiation joué par d'autres variables telles que les attitudes à l'égard de châtiments corporels, le type de châtiments corporels, la façon dont le châtiment a été perçu par le sujet et les raisons données par l'agent pour motiver la peine infligée. La thèse principale avancée par le présent étude est à l`effet qu`une fois le rôle d`une troisième variable est considéré dans l`équation (par exemple, l'attitude envers les châtiments corporels), l'apparente relation entre les variables objectives et les résultats final, soit l`intention de recourir a la punition corporelle, disparaît. Plus précisément, comme il en résulte de l’analyse de modélisation, ce sont les médiateurs qui expliquent toute association possible entre les variables objectives et l`intention d'utiliser les châtiments corporels. C'est-à-dire, un modèle qui ne contiennent aucune liaison directe entre les variables objectives, et directement mésurables (c'est-à-dire l`âgé lors de la punition, le fait d'être un immigrant, la fréquence de la peine, le nombre d'objets utilisés, le nombre d`agents punisseurs, le sexe) et l'intention d'utiliser les châtiments corporels correspond aux données. De surcroît, parmi les quatre médiateurs pris en compte dans notre modèle, ce sont les opinions à l`égard de la punition corporelle qui possèdent la meilleure capacité prédictive en ce qui a trait à l`intention de recourir aux châtiments corporels. Finalement, afin d'étudier le profil des différences entre les sujets en fonction de leurs expériences passées avec les châtiments corporels, les explications reçues pour la peine, et leurs attitudes, une analyse par groupe a été employée. Bref, une solution en quatre groupes faisant des distinctions significatives entre les groupes a été choisie. / Considering the negative developmental findings associated with the use of parental corporal punishment, a considerable body of research has attempted to suggest an avenue for interrupting this vicious cycle of intergenerational violence. However, a major limitation in most of these studies has to do with the fact that very few of them has looked at the influence of a third variable such as the use of explanation, perceived fairness and deservedness of punishment, or the attitudes one has towards corporal punishment. By employing structural equation modelling (SEM), the present study has demonstrated that the apparent relationship between subjective and socio-demographic variables related to corporal punishment and latter intention to use it as a parent is in fact explained by the mediating role of other variables such as attitudes towards corporal punishment, type of corporal punishment, perceived reasons for punishment and reasons given for punishment by the agent. Our main contention was that when a third variable (e.g., attitude towards corporal punishment) is included in the equation, the apparent relationship between punishment variables and outcome disappears. More specifically, as it has resulted from the SEM analysis, the mediating variables explain all of the association between the objective variables and intention to use corporal punishment. That is to say, a model containing no direct paths from the independent variables (i.e., number of ages punished, being an immigrant, frequency of punishment, means of administration of corporal punishment , number of punishing agents, sex) to Intention to Use Corporal Punishment fits the data. Moreover, among the four mediators considered in our model only the attitudinal measures make a significant contribution to the prediction of intention to use corporal punishment. In addition, in order to explore the profile of differences between subjects on their past experiences with corporal punishment, explanations for punishment, and present attitudes, cluster analysis was employed. Finally, a four cluster solution that made meaningful distinctions between groups was selected for consideration. / Les analyses statistiques ont été réalisées avec le logiciels SPSS 11.0(Statistical Package for Social Sciences) et AMOS 6 (Analysis of Moment Structures. La base de données de l'étude a été crée et receuillie par Caroline Despatie en collaboration avec Dr. Dianne Casoni.

Les travaux présentés dans cette thèse sont une contribution à l'étude des systèmes d'imagerie passive à courte portée pour la détection d'objets faiblement dissimulés en vue d'applications pour la sécurité des personnes. Ces travaux ont été menés au cours d'une collaboration de deux équipes de l'IETR : le département "Antennes & dispositifs Hyperfréquences" ainsi que le département "Progagation - localisation & Télédétection". Le cadre de cette collaboration a concerné donc l'étude d'un dispositif ayant un coût faible et une complexité réduite permettant l'imagerie 2D pour une portée relativement faible, et étudier les éléments nécessaires à la mise en place d'un démonstrateur complet. En s'abstenant d'éléments émetteurs, nous assurons l'inoffensivité du dispositif. L'imagerie s'effectue donc par la synthèse d'ouverture interférométrique. Un des points durs du travail concerne donc la définition de l'architecture du système et son optimisation. Nous apportons donc à travers ces travaux de recherche une réponse pour minimiser le nombre de récepteurs présents dans le système. Un nouveau concept basé sur l'utilisation de la commutation par l'approche de sous-matrices de switchs est présenté. Pour améliorer le rapport coût-performances des systèmes d'imagerie, le nombre de récepteurs est réduit au minimum (deux récepteurs), tout en conservant des performances suffisantes. La synthèse du réseau d'antennes afin d'optimiser et de simplifier le processus de commutation démontre la possibilité de mettre en oeuvre un système bas coût et facilement intégrable. Cette approche a été adaptée donc dans un système antennaire actif complet, en bande X et en bande millimétrique. L'objectif de ces prototypes est de valider dans un premier temps cette approche de manière expérimentale, puis de valider le principe de calibration du système afin de traiter les données réelles pour la reconstruction d'images.

Les réseaux corporels (WBAN) se réfère aux réseaux de capteurs (WSN) "portables" utilisés pour collecter des données personnelles, telles que la fréquence cardiaque ou l'activité humaine. Cette thèse a pour objectif de proposer des algorithmes coopératifs (PHY/MAC) pour effectuer des applications de localisation, tels que la capture de mouvement et la navigation de groupe. Pour cela, nous exploitons les avantages du WBAN avec différentes topologies et différents types de liens: on-body à l'échelle du corps, body-to-body entre les utilisateurs et off-body par rapport à l'infrastructure. La transmission repose sur une radio impulsionnelle (IR-UWB), afin d'obtenir des mesures de distance précises, basées sur l’estimation du temps d'arrivée (TOA). Ainsi, on s’intéresse au problème du positionnement à travers de la conception de stratégies coopératives et en considérant la mobilité du corps et les variations canal. Notre première contribution consiste en la création d'une base de données obtenue avec de scénarios réalistes pour la modélisation de la mobilité et du canal. Ensuite, nous introduisons un simulateur capable d'exploiter nos mesures pour la conception de protocoles. Grâce à ces outils, nous étudions d’abord l'impact de la mobilité et des variations de canal sur l'estimation de la distance avec le protocole "three way-ranging" (3-WR). Ainsi, nous quantifions et comparons l'erreur avec des modèles statistiques. Dans un second temps, nous analysons différentes algorithmes de gestion de ressources pour réduire l'impact de la mobilité sur l'estimation de position. Ensuite, nous proposons une optimisation avec un filtre de Kalman étendu (EKF) pour réduire l'erreur. Enfin, nous proposons un algorithme coopératif basé sur l'analyse d’estimateurs de qualité de lien (LQEs) pour améliorer la fiabilité. Pour cela, nous évaluons le taux de succès de positionnement en utilisant trois modèles de canaux (empirique, simulé et expérimental) avec un algorithme (basé sur la théorie des jeux) pour le choix des ancres virtuelles. / Wireless Body Area Networks (WBAN) refers to the family of “wearable” wireless sensor networks (WSN) used to collect personal data, such as human activity, heart rate, sleep sequences or geographical position. This thesis aims at proposing cooperative algorithms and cross-layer mechanisms with WBAN to perform large-scale individual motion capture and coordinated group navigation applications. For this purpose, we exploit the advantages of jointly cooperative and heterogeneous WBAN under full/half-mesh topologies for localization purposes, from on-body links at the body scale, body-to-body links between mobile users of a group and off-body links with respect to the environment and the infrastructure. The wireless transmission relies on an impulse radio Ultra-Wideband (IR-UWB) radio (based on the IEEE 802.15.6 standard), in order to obtain accurate peer-to-peer ranging measurements based on Time of Arrival (ToA) estimates. Thus, we address the problem of positioning and ranging estimation through the design of cross-layer strategies by considering realistic body mobility and channel variations. Our first contribution consists in the creation of an unprecedented WBAN measurement database obtained with real experimental scenarios for mobility and channel modelling. Then, we introduce a discrete-event (WSNet) and deterministic (PyLayers) co-simulator tool able to exploit our measurement database to help us on the design and validation of cooperative algorithms. Using these tools, we investigate the impact of nodes mobility and channel variations on the ranging estimation. In particular, we study the “three-way ranging” (3-WR) protocol and we observed that the delays of 3-WR packets have an impact on the distances estimated in function of the speed of nodes. Then, we quantify and compare the error with statistical models and we show that the error generated by the channel is bigger than the mobility error. In a second time, we extend our study for the position estimation. Thus, we analyze different strategies at MAC layer through scheduling and slot allocation algorithms to reduce the impact of mobility. Then, we propose to optimize our positioning algorithm with an extended Kalman filter (EKF), by using our scheduling strategies and the statistical models of mobility and channel errors. Finally, we propose a distributed-cooperative algorithm based on the analysis of long-term and short-term link quality estimators (LQEs) to improve the reliability of positioning. To do so, we evaluate the positioning success rate under three different channel models (empirical, simulated and experimental) along with a conditional algorithm (based on game theory) for virtual anchor choice. We show that our algorithm improve the number of positions estimated for the nodes with the worst localization performance.

Motivés par la demande croissante de services de santé améliorés et à distance, qui tend à augmenter notamment avec une population de plus en plus âgée, et la réduction du coût de l'utilisation des infrastructures réseaux, afin d'assurer des applications de santé temps-réel et à faible débit de données, les réseaux de capteurs médicaux sans fil (WBANs) forment encore un domaine de recherche en forte croissance, notamment avec le développement de WBANs coopératifs. Dans ce contexte, en utilisant les utilisateurs du réseau eux-mêmes en tant que relais on pourrait étendre les infrastructures réseaux existantes, tout en améliorant la capacité du réseau et optimisant l'utilisation du spectre radio. Ainsi, les opérateurs réseaux, qui planifient déjà pour l'intégration de l'internet des objets (IoT) et l'informatique en nuage (cloud), devraient aussi penser à créer un nouveau type de réseau ad hoc mobile, où les utilisateurs du réseau sont utilisés comme des stations de base ad hoc simplifiées, afin de partager l'information en temps-réel entre des personnes colocalisées portant des capteurs corporels. Ce nouveau type de réseau est appelé réseau corporel sans fil (BBN: Body-to-Body Network). Dans un BBN, un appareil radio, collecte les données des nœuds capteurs attachés ou portés par une personne, et les transmet à un appareil récepteur situé sur une autre personne du voisinage, afin d'être traitées ou retransmises à d'autres utilisateurs du BBN. le BBN peut trouver des applications dans divers domaines tels que la santé, les sports d'équipe, le militaire, les divertissements, ainsi que des expériences passionnantes des réseaux sociaux. Fonctionnant dans la bande Industrielle, Scientifique et Médicale (ISM), les liaisons de communication dans un BBN seront très sensibles aux interférences entre les différentes technologies qui partagent le spectre radio limité. Ainsi, l'interférence entre ces technologies devient une préoccupation importante pour la conception de protocoles pour l'utilisateur final du BBN. À ce jour, très peu d'études existent, qui effectuent une analyse en profondeur de ce type de scénario implicant le corps humain dans des communications radio. Le problème d'interférence dans un tel système distribué, doit être abordé avec des mécanismes distribués, tels que la théorie des jeux. Les décideurs dans le jeu sont soit les WBANs formant le BBN ou les opérateurs de réseaux qui contrôlent les dispositifs de communication inter-WBAN. Ces dispositifs doivent faire face à des ressources de transmission limitées (bande ISM) ce qui donne lieu à des conflits d'intérêts. Cette thèse vise à explorer les opportunités pour permettre des communications inter-WBANs en assurant le partage du spectre radio par le biais de deux approches. D'abord, l'atténuation des interférences mutuelles et croisées, et par la conception d'un protocole de routage spécifique BBN utilisé dans une application de contrôle de l'expansion d'une épidémie dans les zones de rassemblement de masse, tels que les aéroports. Dans un premier volet, une approche basée sur la théorie des jeux est proposée pour résoudre le problème d'interférence distribué dans les BBNs. Le jeu d'atténuation des interférences socialement conscient des intérêts de la collectivité (SIM) a une double tâche: à l'échelle WBAN, il alloue des canaux ZigBee aux capteurs corporels pour la collecte intra-WBAN des données, et à l'échelle BBN, il alloue les canaux WiFi aux appareils mobiles pour la transmission et le relais des données inter-WBANs. Deux algorithmes, BR-SIM et SORT-SIM, ont été développés pour rechercher les points d'équilibre de Nash du jeu SIM. Le premier (BR-SIM) assure les solutions de meilleure réponse (Best-response) tandis que le second (SORT-SIM) tente d'obtenir un compromis entre des solutions quasi-optimales et un temps de convergence réduit. (...) / Motivated by the rising demand for remote and improved healthcare, while decreasing the cost of using network infrastructures to ensure time and data rate-constrained applications, Wireless Body Area Networks (WBANs) still form a strongly growing research field. Besides, engineers and researchers are investigating new solutions to supplement mobile communications through developing opportunities for cooperative WBANs. In this context, using network users themselves as relays could complement and extend existing infrastructure networks, while improving network capacity and promoting radio spectrum usage. Yet, network operators, that are already planning for the Internet of Things (IoT) and cloud computing technologies integration, should also think about this new possibility of creating a new type of mobile ad hoc network, where network users themselves are used as simplified ad hoc base stations, to fulfill the desire of sharing real-time information between colocated persons carrying body sensors. This emerging type of network is called Body-to-Body Network (BBN). In a BBN, a radio device situated on one person gathers the sensor data from the sensor nodes worn by that person, and transmit them to a transceiver situated on another person in the nearby area, in order to be processed or relayed to other BBN users. BBNs can find applications in a range of areas such as healthcare, team sports, military, entertainment, as well as exciting social networking experiences. Operating in the popular Industrial, Scientific and Medical (ISM) band, the communication links in a BBN will be heavily susceptible to interference between the different radio technologies sharing the limited radio spectrum. Thus, inter-body interference become an important concern for protocol design and quality of service for the BBN end user. Yet, higher layer MAC and networking mechanisms need to be in place to overcome this interference problem. To date, very few studies, that perform in-depth analysis of this type of body-centric scenario, exist. The interference problem in such distributed system, should be tackeled with distributed mechanisms, such as Game Theory. The decision makers in the game are either the WBANs/people forming the BBN or the network operators who control the inter-WBAN communicating devices. These devices have to cope with a limited transmission resource (ISM band) that gives rise to a conflict of interests. This thesis aims at exploring the opportunities to enable inter-WBAN communications by ensuring feasible sharing of the radio spectrum through two challenging research issues. First, mutual and cross-technology interference mitigation, and second, the design of a BBN specific routing protocol applied to an epidemic control application within mass gathering areas, such as the airport, as use case in this thesis. In a first phase, a game theoretical approach is proposed to resolve the distributed interference problem in BBNs. The Socially-aware Interference Mitigation (SIM) game performs twofold: at the WBAN stage, it allocates ZigBee channels to body sensors for intra-WBAN data sensing, and at the BBN stage, it allocates WiFi channels to mobile devices for inter-WBAN data transmitting and relaying. Two algorithms, BR-SIM and SORT-SIM, were developed to search for Nash equilibra to the SIM game. The first (BR-SIM) ensures best response solutions while the second (SORT-SIM) attempts to achieve tradeoff between sub-optimal solutions and short convergence time. Then, in order to highlight the social role of BBNs, the second part of this thesis is devoted to propose an epidemic control application tailored to BBNs, in indoor environment. This application implements a geographic routing protocol, that differentiates WBANs traffic and ensures real-time quarantine strategies. (...)