Dans un contexte d'incertitude écologique en lien avec la variabilité et les changements climatiques, comment assurer la durabilité des ressources de la zone humide du lac Wégnia dans la région de Koulikoro au Mali, tout en permettant aux communautés riveraines d'en tirer profit ? Telle est la question centrale autour de laquelle s'articule la présente thèse. Pour l'aborder, l'approche de la « gestion adaptative », s'appuyant sur la participation effective des acteurs locaux et la prise en compte de leur savoir écologique traditionnel dans le processus de gestion de ce lac, a été privilégiée. L'approche repose également sur une méthodologie utilisant divers outils complémentaires pour collecter, traiter, et analyser les données. Les enquêtes de terrain et l'analyse des images satellites ont montré la vulnérabilité des ressources naturelles de la zone d'études (en particulier le lac Wégnia) face aux effets des changements climatiques et des activités humaines. Or, les communautés locales concernées tirent directement leur subsistance de ces ressources naturelles. De ce fait, la vulnérabilité des ressources naturelles entraine conséquemment celle des moyens de subsistance de ces communautés. Afin de réduire la vulnérabilité des dites communautés, certaines actions ont été entreprises: l'analyse de la situation du bassin du lac Wégnia ; l'identification des principales menaces et des stratégies locales d'adaptation ; l'élaboration d'un plan d'action amélioré et d'un plan de surveillance ainsi que leur mise en œuvre. Le plan d'action renfermait des activités comme le reboisement autour des lacs Wégnia et Kononi, la construction des cordons pierreux perpendiculairement aux ravins qui débouchent sur le lac Wégnia, la pisciculture en étang, et la mise en place d'un comité de suivi pour la surveillance des réalisations. Enfin, les activités mises en œuvre ont été évaluées après une période d'observation (dont la durée varie en fonction de l'activité) pour tirer des enseignements sur la base des résultats obtenus. De ces enseignements, des recommandations ont été formulées dans la perspective de la conception d'un potentiel futur plan d'action. / In a context of ecological uncertainty linked to climate variability and change, how can the sustainability of the resources of the wetland of Lake Wégnia in the Koulikoro region in Mali be ensured, while allowing neighboring communities to benefit from them? This is the central question around which this thesis revolves. To approach it, the "adaptive management" approach, relying on the effective participation of local actors and the taking into account of their traditional ecological knowledge in the management process of this lake, was favored. The approach is also based on a methodology using various complementary tools to collect, process, and analyze data. Field surveys and analysis of satellite images have shown the vulnerability of natural resources in the study area (particularly Lake Wégnia) to the combined effects of climate change and human activities. However, local communities derive their livelihood directly from these natural resources. As a result, the vulnerability of natural resources consequently leads to the vulnerability of the livelihoods of these communities. In order to reduce the vulnerability of the communities concerned, certain actions were undertaken: the analysis of the situation of the Lake Wégnia basin; identification of the main threats and local adaptation strategies; the development of an improved action plan and a monitoring plan and their implementation. The action plan included activities such as reforestation around lakes Wégnia and Kononi, the construction of stone bunds perpendicular to the ravines that lead to these lakes, fish farming in ponds, and the establishment of a monitoring committee for the monitoring of achievements. Finally, the activities implemented were evaluated after an observation period (the duration of which varied depending on the activity) to draw lessons on the basis of the results obtained. From these lessons, recommendations were made with a view to designing a potential future action plan.

On se propose d'étudier l'hydrosystème Vaccarès, partie centrale du delta du Rhône, parfait exemple d'interrelations fortes entre l'homme et le milieu naturel. L'approche s'est déroulée en trois parties. L'acquisition et le traitement de données hydrologiques nous ont permis de caractériser la dynamique hydro-saline de ce système complexe. A partir d'une analyse plus approfondie nous avons établi les bilans hydro-salins et sédimentaires à l'échelle du complexe lagunaire. Grâce à un suivi de 18 années, les bilans sédimentaires dévoilent un déficit sédimentaire de 19 500 tonnes quand on ne prend pas en compte les apports exceptionnels des eaux d'inondation en 1993 et 1994. Un tel déficit, s'il perdure, ne fera qu'aggraver le différentiel d'altitude entre la mer et le delta, entrainant par la force des choses une salinisation du système non désirée par la plupart de ses acteurs. Dans un deuxième temps, nous avons procédé à l'implémentation et à la validation du modèle hydrodynamique du complexe lagunaire du Vaccarès. Son utilisation s'est tournée vers une complémentarité avec le modèle conceptuel de l'Hydrosystème Vaccarès. Ce dernier, baptisé Hydro-CAM, après avoir bénéficié d'une phase de calage et validation, a été exploité afin de tester la dynamique du système dans une démarche prospective. L'objectif ici, qui constitue le troisième temps de ces travaux de thèse, a été d'explorer par simulation les trajectoires possibles d'évolution de l'hydrosystème en termes de bilan d'eau et de sel, et ce d'après des scénarios construits sur les paramètres hydro-climatiques (changement climatique, augmentation du niveau marin) et anthropiques / The studied site is the Vaccarès hydrosystem, the central part of the Rhône delta and a good example of strong relationship between humans and a natural area. Through the data acquisition and data processing, we characterised the hydro-saline dynamic of this complex hydrosystem from 1993 to 2008. From a further analysis, we established first the hydro-saline and sedimentary balance across the lagoon complex. Through a monitoring of 16 years, the sedimentary balance revealed a sediment deficit of about 19'500 tons when we disregard the outstanding contributions of flooding waters in 1993 and 1994. If this deficit persists, the difference in altitude between the sea and the delta will tend to increase. This will result by a salinization of the system, unwanted by the most of his actors. To investigate these consequences, we conceived a hydrodynamic model of the Vaccarès lagoon complex, capable to simulate water levels and salinities. The model, named Hydro-CAM, was calibrated and validated in terms of water levels and salinities in three sub-units of the lagoon complex. It was then used to test the system dynamics in a prospective approach. The objective in this thesis work was to explore by simulation the possible trajectories of the evolution of the Hydrosystem in terms of water and salt balance. Simulations were based on scenarii constructed from climate parameters and anthropogenic parameters (water management, constructions, land use on drainage basins, etc.). The results revealed the vulnerability of this complex system to various risks which it is already facing and for which the intensification and/or increase can be expected in the future

Les gestionnaires des espaces pastoraux expriment des difficultés à gérer conjointement la ressource pastorale et environnementale. Cette problématique renvoie à la question d’une gestion des ressources naturelles dans l’incertitude et des outils à concevoir pour assister les praticiens dans cette gestion. Mon objectif est d’éclairer le lien entre le contenu cognitif des outils et l’action des utilisateurs. Un résultat est une grille d’analyse pour expliciter le contenu cognitif et managérial des outils. Son application à des outils de gestion pastorale utilisés en situation montre que les connaissances qu’ils véhiculent déterminent le cadre d’action des utilisateurs et que ceux-ci mobilisent leurs connaissances pour adapter les outils à leur situations. Ces résultats contribuent à la question de la conception de tels outils. / Managers of pastoral areas find difficult to manage both pastoral and environmental resources. This issue raises the general question of the management of natural resources that take uncertainty into account and that of tools to be designed to help practitioners with this type of management. My aim is to contribute to our understanding of the way in which the cognitive content of a tool structures the user's action. One result is an analysis grid to explain the cognitive and managerial content of tools. The application of this framework to pastoral management tools shows that paradigms and postulates on which the tools are based strongly determine the action framework and that users adjust and supplement them with their own knowledge to adapt them to their use situation. These results contribute to reflections about these tools design.

La croissance économique s’est appuyée, depuis l’ère industrielle, sur un fort apport en ressources naturelles. Si la plupart des pays industrialisés opèrent désormais dans une économie davantage axée sur la technologie et les services, il n’en demeure pas moins que le milieu naturel demeure soumis à un ensemble de pressions provenant du commerce des ressources naturelles, de la pollution, de la croissance de la population humaine, de la désintégration des grands écosystèmes ainsi que de la précarisation de la biodiversité. La montée en puissance de groupes environnementaux et le soutien public que ceux-ci ont su mobiliser pour la protection de l’environnement ont favorisé la mise à l’agenda politique d’une gestion étatique de l’environnement axée sur la durabilité. La présente thèse s’intéresse à l’intégration de critères de durabilité dans la gestion étatique des ressources naturelles. À cet égard, la thèse adopte un cadre analytique fondé sur deux axes. Les changements institutionnels s’appuyant sur les règles formelles forment le premier axe. Le deuxième axe s’articule autour de la gestion même des ressources naturelles, c’est-à-dire des modes de gestion traditionnelle, scientifique, adaptative et écosystémique. Après avoir situé la gestion étatique des ressources naturelles dans le cadre fédéral canadien, la thèse effectue une analyse de l’intégration des critères de gestion écosystémique aux règles formelles encadrant la gestion des ressources naturelles aux paliers fédéral et québécois. La thèse conclut en spécifiant que les processus de développement durable institutionnalisés aux deux paliers de gouvernement n’ont pas mené à l’adoption d’un cadre cohérent de gestion écosystémique des ressources naturelles. De plus, un ensemble de manquements aux deux paliers de gouvernement en ce qui concerne la gestion écosystémique des ressources naturelles ont été observés, plus spécifiquement en ce qui concerne le suivi et le contrôle des ressources. / Since the beginning of the industrial age, plentiful natural resources have been the driving force behind economic growth. Although the economies of most industrialized nations are now based more on technology and services, the natural environment is still subjected to pressure from a variety of sources: natural resource trade, pollution, human population growth, the disintegration of large ecosystems, and diminished biodiversity. The rise in power of environmental groups and their success in generating public support for environmental protection have put sustainability-based state management of the environment on the political agenda. This thesis explores the integration of sustainability criteria in state management of natural resources. It studies this issue using a two-axis analytical framework. The first one centers on institutional change through formal rules and the second on the actual management of natural resources (traditional, scientific, adaptive or ecosystemic management). After situating state management of natural resources within the Canadian federal framework, the thesis analyzes the integration of ecosystemic management criteria in the formal rules governing natural resource management at the federal and Quebec levels. The thesis concludes by explaining that the sustainable development processes institutionalized at both levels of government have not led to the adoption of a coherent framework for the ecosystemic management of natural resources. A number of deficiencies in the ecosystemic management of natural resources were observed at both levels of government, particularly with regard to resource monitoring and control.

Les stratégies d'adaptation permettent de modérer les impacts et de profiter des opportunités qui découlent des changements climatiques. Une méthodologie qualitative de type exploratoire a été utilisée pour identifier la place accordée à Forêt Québec à ces stratégies comme outils permettant de répondre aux vulnérabilités de la forêt à ce phénomène. Onze entrevues semi-dirigées ont été menées auprès des représentants de l'organisation qui ont été sélectionnés d'après des informations recueillies avec la méthode d'observation participante. Ces entrevues ont permis de cerner les perceptions par rapport à seize mesures d'adaptation proposées. Une typologie des discours des acteurs, développée à partir d'une analyse de discours, a permis de vérifier si les conditions préalables au passage d'une adaptation autonome à une adaptation planifiée étaient satisfaites. Il a été possible de découvrir que Forêt Québec pratique une adaptation de type autonome. Certains éléments d'une adaptation planifiée seraient toutefois présents au sein de l'organisation

En Europe, la présence de grands carnivores dans des paysages anthropisés entraîne une forte compétition avec l'homme et alimente d'importantes polémiques concernant leur protection légale. La perception antagoniste de ces espèces à la fois emblématiques pour certains et sources de conflits pour d'autres, rend la gestion de leurs populations très délicate. Depuis la recolonisation spontanée du loup (Canis lupus) dans les Alpes françaises au début des années 1990, la population s'est accrue numériquement et spatialement. Parallèlement, les dégâts occasionnés par le loup sur la filière élevage ont suivi la même tendance. L'Etat met en place aujourd'hui un contrôle raisonné de la population, sous réserve que les objectifs de conservation, exigés par la Directive Habitat, soient respectés. En s'inspirant du cas d'étude du loup en France, nous proposons dans cette thèse un cadre de prise de décision structurée adapté pour la gestion et la conservation d'espèces rares et difficilement observables, protégées par des accords législatifs mais qui, dans un contexte social conflictuel, peuvent être régulées. La modélisation séquentielle du processus décisionnel s'est déroulée dans un contexte de forte incertitude selon plusieurs étapes : 1) appréhender les objectifs de conservation et/ou contrôle du loup en France pour les formaliser sous forme mathématique via une fonction d'utilité, 2) suivre la population par une méthode non-invasive pour définir des indicateurs de gestion fiables et évaluer le statut de conservation de la population, 3) coupler les mesures létales adoptées actuellement à un modèle démographique décrivant la dynamique du loup et intégrant sa structure sociale, 4) et déterminer la décision. Cette dernière étape est réalisée à l'aide d'une méthode d'optimisation qui calcule la stratégie optimale de gestion en fonction de la structure sociale de la population et des différentes sources d'incertitude accumulées à chaque étape du processus décisionnel. Nous avons choisi comme indicateur de gestion le taux de croissance, à partir duquel nous avons défini l'utilité. Cet indicateur était robuste à l'incertitude d'échantillonnage émergeant de la détection partielle et hétérogène des individus. Des analyses de sensibilité de la décision ont montré une forte influence de la fonction d'utilité sur la stratégie optimale, soulignant ainsi l'importance de définir correctement les objectifs. Nous avons également montré que la stratégie optimale était sensible aux variations des paramètres démographiques, montrant ainsi l'intérêt des méthodes de capture-marquage-recapture pour les estimer correctement. Nous discutons enfin de l'extension de notre approche à un cadre décisionnel de gestion adaptative pour traiter des problèmes de conservation dans un contexte conflictuel. / Large carnivore management in Europe is controversial because of conflictive objectives arising from the legal protection of threatened species vs. the possible necessity of culling individuals to prevent severe damages on human activities. Since the wolf recovery in the French Alps in the early 90's, the population has been numerically and spatially increasing. In parallel, livestock depredations have been following the same trend. As an EU member state, France is bound to the European Habitat Directive, which provides full protection of wolf populations and their habitat. Nevertheless, derogatory killings are allowed for individuals causing problems on livestock and some lethal control is now incorporated into the national management plan, as long as the population growth and its distribution range are not being threatened. Illustrating with the case study of the wolf in France, my dissertation proposes a structured decision making framework for the management and the conservation of elusive species that are legally protected but, in a conflictive context, are subject to population control. The sequential modeling of our decision process occurred in the following steps: 1) define the multiple objectives and formulate them in terms of a utility function, 2) monitor the population through a non-invasive approach in order to define the population conservation status, 3) build a demographic model to predict the consequences of harvesting on population dynamics and social structure, 4) obtain optimal state-dependent decisions. The last step is done with stochastic dynamic programming (SDP), acknowledged to be one of the most useful optimization methods in decision making. We provide an optimal solution for wolf management that gives the highest chance of meeting objectives, defined on population growth rate. This demographic indicator was found to be robust to sampling uncertainty arising from partial and heterogeneous detection of individuals. We ran decision sensibility analyses and found a strong effect of the utility function on the optimal strategy, highlighting the importance of defining explicit objectives. We also found that the optimal strategy was sensitive to demographic parameters, which demonstrate the general need of using solid statistical approaches to estimate them properly. This structured decision making framework can further be extended to adaptive management, acknowledged as being a convenient framework for wildlife management.

La science de la durabilité serait la science de l'intégration. Intégration des échelles, des disciplines et des intérêts des acteurs. Une piste pour intégrer ces différents éléments est de développer des indicateurs de développement durable. Parmi ces indicateurs, les indicateurs d'interactions ont une importance clé car ils doivent permettre de relier entre eux les objectifs sociaux, les dynamiques écologiques et les activités humaines. <br />Cette thèse cherche à évaluer la pertinence des indicateurs d'interactions existants ainsi que des méthodes de construction innovantes qui se fixent pour objectif de développer des outils de co-gestion adaptative de la biodiversité

Au fil des siècles, de nombreux cours d’eau ont été régulés par des barrages pour assurer différents besoins tels que la gestion des inondations, la production d’énergie hydro-électrique, l’irrigation, l’approvisionnement en eau potable, etc. Aujourd’hui, dans le tiers nord de la planète, 77% des cours d’eau sont concernés par la présence de ces ouvrages et de très nombreux ouvrages sont en cours de construction ou prévus dans les prochaines décennies. Les impacts des barrages, notamment ceux dont les réservoirs sont les plus volumineux, sont aujourd’hui bien connus. Leur influence, plus ou moins prononcée, peut notamment affecter les crues (débits, fréquence, pointe et durée), ce qui entraine de facto une modification de l’occurrence du « débit morphogène » naturel dans les tronçons situés en aval. Il en résulte une morphologie et une dynamique fluviales modifiées, avec des Incidences sur la biologie et les usages. Afin d’améliorer, voire de restaurer le bon fonctionnement des milieux aquatiques et rivulaires, il est de plus en plus souvent demandé aux gestionnaires de barrages de générer des débits élevés, dits « morphogènes », depuis leurs ouvrages. Ce travail de thèse s’est attaché dans un premier temps à clarifier les concepts de débits, lâchers et écoulements « morphogènes ». Il a été proposé une nouvelle terminologie s’intégrant dans le contexte plus large des débits environnementaux et des débits écologiques (environmental et ecological flows). Dans un second temps, les précédents travaux et les expérimentations menées sur la Durance, la Selves et l’Isère, ont fourni des éléments pour construire une méthodologie de mise en œuvre de lâchers morphogènes dans le cadre d’une gestion adaptative. Cette méthodologie opérationnelle repose sur une série d’étapes successives découlant d’un diagnostic préalable. Elle permet de déterminer les paramètres nécessaires au dimensionnement, d’identifier les contraintes et de définir les résultats attendus (compartiments visés, ordres de grandeurs des processus, etc.) pour évaluer l’efficience de l’opération. Enfin, grâce à la mise en œuvre d’indicateurs de déclenchement, elle fournit des éléments d’évaluation pour décider de renouveler, d’améliorer ou non le lâcher. / Over the centuries, many rivers have been regulated by dams to meet various needs such as flood management, hydropower production, irrigation, drinking water supply, etc. Today, in the northern third of the planet, 77% of watercourses are affected by dams and a very large number are under construction or planned in the coming decades. The impacts of dams, particularly those with the largest reservoirs, are now well-known. Their influence, more or less pronounced, can affect floods (flow, frequency, peak and duration), which results in a change of the occurrence of the natural "channel morphing discharge" in the downstream reaches. The result is a modified river morphology and dynamics, with impacts on biological communities and uses. In order to improve/restore aquatic and riparian environments, dam managers are increasingly being asked to generate high flows, known as "flushing flows” or “ecomorphogenic flows”, from their dams.This thesis focuses initially on clarifying the concepts of discharge, water release, and "ecomorphogenic flows”. A new terminology has been proposed that fits into the broader context of “environmental flows” and “ecological flows”. In a second step, previous works and experiments carried out on the Durance River, the Selves River and the Isère River provided elements to build a methodology for implementing ecomorphogenic flow releases as part of adaptive management. This operational methodology is based on a series of successive steps resulting from a preliminary diagnosis. It makes it possible to determine the parameters necessary for designing releases, identifying constraints and defining expected results (target compartments, orders of magnitude of process, etc.) to evaluate the efficiency of the operation. Finally, through the implementation of trigger indicators, it provides evaluation information to decide whether to renew, or improve releases or to replace them with other management actions.

Depuis quelques années, la recherche dans le domaine des réseaux maillés sans fil ("Wireless Mesh Network (WMN)" en anglais) suscite un grand intérêt auprès de la communauté des chercheurs en télécommunications. Ceci est dû aux nombreux avantages que la technologie WMN offre, telles que l'installation facile et peu coûteuse, la connectivité fiable et l'interopérabilité flexible avec d'autres réseaux existants (réseaux Wi-Fi, réseaux WiMax, réseaux cellulaires, réseaux de capteurs, etc.). Cependant, plusieurs problèmes restent encore à résoudre comme le passage à l'échelle, la sécurité, la qualité de service (QdS), la gestion des ressources, etc. Ces problèmes persistent pour les WMNs, d'autant plus que le nombre des utilisateurs va en se multipliant. Il faut donc penser à améliorer les protocoles existants ou à en concevoir de nouveaux. L'objectif de notre recherche est de résoudre certaines des limitations rencontrées à l'heure actuelle dans les WMNs et d'améliorer la QdS des applications multimédia temps-réel (par exemple, la voix). Le travail de recherche de cette thèse sera divisé essentiellement en trois principaux volets: le contrôle d‟admission du trafic, la différentiation du trafic et la réaffectation adaptative des canaux lors de la présence du trafic en relève ("handoff" en anglais). Dans le premier volet, nous proposons un mécanisme distribué de contrôle d'admission se basant sur le concept des cliques (une clique correspond à un sous-ensemble de liens logiques qui interfèrent les uns avec les autres) dans un réseau à multiples-sauts, multiples-radios et multiples-canaux, appelé RCAC. Nous proposons en particulier un modèle analytique qui calcule le ratio approprié d'admission du trafic et qui garantit une probabilité de perte de paquets dans le réseau n'excédant pas un seuil prédéfini. Le mécanisme RCAC permet d‟assurer la QdS requise pour les flux entrants, sans dégrader la QdS des flux existants. Il permet aussi d‟assurer la QdS en termes de longueur du délai de bout en bout pour les divers flux. Le deuxième volet traite de la différentiation de services dans le protocole IEEE 802.11s afin de permettre une meilleure QdS, notamment pour les applications avec des contraintes temporelles (par exemple, voix, visioconférence). À cet égard, nous proposons un mécanisme d'ajustement de tranches de temps ("time-slots"), selon la classe de service, ED-MDA (Enhanced Differentiated-Mesh Deterministic Access), combiné à un algorithme efficace de contrôle d'admission EAC (Efficient Admission Control), afin de permettre une utilisation élevée et efficace des ressources. Le mécanisme EAC prend en compte le trafic en relève et lui attribue une priorité supérieure par rapport au nouveau trafic pour minimiser les interruptions de communications en cours. Dans le troisième volet, nous nous intéressons à minimiser le surcoût et le délai de re-routage des utilisateurs mobiles et/ou des applications multimédia en réaffectant les canaux dans les WMNs à Multiples-Radios (MR-WMNs). En premier lieu, nous proposons un modèle d'optimisation qui maximise le débit, améliore l'équité entre utilisateurs et minimise le surcoût dû à la relève des appels. Ce modèle a été résolu par le logiciel CPLEX pour un nombre limité de noeuds. En second lieu, nous élaborons des heuristiques/méta-heuristiques centralisées pour permettre de résoudre ce modèle pour des réseaux de taille réelle. Finalement, nous proposons un algorithme pour réaffecter en temps-réel et de façon prudente les canaux aux interfaces. Cet algorithme a pour objectif de minimiser le surcoût et le délai du re-routage spécialement du trafic dynamique généré par les appels en relève. Ensuite, ce mécanisme est amélioré en prenant en compte l‟équilibrage de la charge entre cliques. / In the last few years, Wireless Mesh Networks (WMNs) area brought a new field of advanced research among network specialized scientists. This is due to the many advantages which WMN technology offers, such as: easy and inexpensive installation, reliable connectivity and flexible interoperability with other existing networks (Wi-Fi, WiMax, Cellular, Sensors, WPAN networks, etc.). However, several problems still remain to be solved such as the scalability, the security, the quality of service (QoS), the resources management, etc. These problems persist for WMNs, therefore the researchers propose to improve the existing protocols or to conceive new protocols for WMNs. In order to solve some of the current limitations met in the wireless networks and to improve QoS of real time multimedia applications in such networks, our research will be divided primarily into three parts: traffic admission control, traffic differentiation and handoff-aware channel assignment schemes. In the first part, we propose a distributed admission control scheme for WMNs, namely, Routing on Cliques (a clique is defined as a subset of logical links that interfere with each other) Admission Control (RCAC). Particularly, we propose an analytical model to compute the appropriate acceptance ratio and guarantee that the packet loss probability in the network does not exceed a threshold value. The model also allows computing end-to-end delay to process flow requests with delay constraints. In the second part, we design an efficient scheduler for Mesh Deterministic Access (MDA) in IEEE 802.11s-based WMNs, called Enhanced Differentiated-MDA (ED-MDA) to support voice and video applications with strict requirements on delay and on blocking/dropping probability. ED-MDA together with Enhanced Admission Control, namely EAC, reserves the minimum amount of necessary resources while maintaining an acceptable handoff call dropping and high resource utilization. The final section addresses handoff-aware channel assignment (CA) problem in Multiple Radios WMNs (MR-WMNs). In this section, we first propose a multi-objective optimization model that, besides maximizing throughput, improves fairness and handoff experience of mesh clients. In this model, the Jain’s index is used to maximize users’ fairness and to allow same channel assignments to links involved in the same high handoff traffic, thus reducing handoff-triggered re-routing characterized by its high latency. Second, we solved this model to obtain exact solutions by the CPLEX software for a limited number of nodes. We therefore propose to use centralized heuristics/meta-heuristics algorithms as an offline CA process to obtain near-optimal solutions for larger instances (real size network). Moreover, in order to adapt to traffic dynamics caused especially by user handoffs, an online CA scheme is proposed that carefully re-assigns channels to interfaces with the purpose of continuously minimizing the re-routing overhead/latency during user handoffs. This online scheme is improved using load balancing.

Depuis quelques années, la recherche dans le domaine des réseaux maillés sans fil ("Wireless Mesh Network (WMN)" en anglais) suscite un grand intérêt auprès de la communauté des chercheurs en télécommunications. Ceci est dû aux nombreux avantages que la technologie WMN offre, telles que l'installation facile et peu coûteuse, la connectivité fiable et l'interopérabilité flexible avec d'autres réseaux existants (réseaux Wi-Fi, réseaux WiMax, réseaux cellulaires, réseaux de capteurs, etc.). Cependant, plusieurs problèmes restent encore à résoudre comme le passage à l'échelle, la sécurité, la qualité de service (QdS), la gestion des ressources, etc. Ces problèmes persistent pour les WMNs, d'autant plus que le nombre des utilisateurs va en se multipliant. Il faut donc penser à améliorer les protocoles existants ou à en concevoir de nouveaux. L'objectif de notre recherche est de résoudre certaines des limitations rencontrées à l'heure actuelle dans les WMNs et d'améliorer la QdS des applications multimédia temps-réel (par exemple, la voix). Le travail de recherche de cette thèse sera divisé essentiellement en trois principaux volets: le contrôle d‟admission du trafic, la différentiation du trafic et la réaffectation adaptative des canaux lors de la présence du trafic en relève ("handoff" en anglais). Dans le premier volet, nous proposons un mécanisme distribué de contrôle d'admission se basant sur le concept des cliques (une clique correspond à un sous-ensemble de liens logiques qui interfèrent les uns avec les autres) dans un réseau à multiples-sauts, multiples-radios et multiples-canaux, appelé RCAC. Nous proposons en particulier un modèle analytique qui calcule le ratio approprié d'admission du trafic et qui garantit une probabilité de perte de paquets dans le réseau n'excédant pas un seuil prédéfini. Le mécanisme RCAC permet d‟assurer la QdS requise pour les flux entrants, sans dégrader la QdS des flux existants. Il permet aussi d‟assurer la QdS en termes de longueur du délai de bout en bout pour les divers flux. Le deuxième volet traite de la différentiation de services dans le protocole IEEE 802.11s afin de permettre une meilleure QdS, notamment pour les applications avec des contraintes temporelles (par exemple, voix, visioconférence). À cet égard, nous proposons un mécanisme d'ajustement de tranches de temps ("time-slots"), selon la classe de service, ED-MDA (Enhanced Differentiated-Mesh Deterministic Access), combiné à un algorithme efficace de contrôle d'admission EAC (Efficient Admission Control), afin de permettre une utilisation élevée et efficace des ressources. Le mécanisme EAC prend en compte le trafic en relève et lui attribue une priorité supérieure par rapport au nouveau trafic pour minimiser les interruptions de communications en cours. Dans le troisième volet, nous nous intéressons à minimiser le surcoût et le délai de re-routage des utilisateurs mobiles et/ou des applications multimédia en réaffectant les canaux dans les WMNs à Multiples-Radios (MR-WMNs). En premier lieu, nous proposons un modèle d'optimisation qui maximise le débit, améliore l'équité entre utilisateurs et minimise le surcoût dû à la relève des appels. Ce modèle a été résolu par le logiciel CPLEX pour un nombre limité de noeuds. En second lieu, nous élaborons des heuristiques/méta-heuristiques centralisées pour permettre de résoudre ce modèle pour des réseaux de taille réelle. Finalement, nous proposons un algorithme pour réaffecter en temps-réel et de façon prudente les canaux aux interfaces. Cet algorithme a pour objectif de minimiser le surcoût et le délai du re-routage spécialement du trafic dynamique généré par les appels en relève. Ensuite, ce mécanisme est amélioré en prenant en compte l‟équilibrage de la charge entre cliques. / In the last few years, Wireless Mesh Networks (WMNs) area brought a new field of advanced research among network specialized scientists. This is due to the many advantages which WMN technology offers, such as: easy and inexpensive installation, reliable connectivity and flexible interoperability with other existing networks (Wi-Fi, WiMax, Cellular, Sensors, WPAN networks, etc.). However, several problems still remain to be solved such as the scalability, the security, the quality of service (QoS), the resources management, etc. These problems persist for WMNs, therefore the researchers propose to improve the existing protocols or to conceive new protocols for WMNs. In order to solve some of the current limitations met in the wireless networks and to improve QoS of real time multimedia applications in such networks, our research will be divided primarily into three parts: traffic admission control, traffic differentiation and handoff-aware channel assignment schemes. In the first part, we propose a distributed admission control scheme for WMNs, namely, Routing on Cliques (a clique is defined as a subset of logical links that interfere with each other) Admission Control (RCAC). Particularly, we propose an analytical model to compute the appropriate acceptance ratio and guarantee that the packet loss probability in the network does not exceed a threshold value. The model also allows computing end-to-end delay to process flow requests with delay constraints. In the second part, we design an efficient scheduler for Mesh Deterministic Access (MDA) in IEEE 802.11s-based WMNs, called Enhanced Differentiated-MDA (ED-MDA) to support voice and video applications with strict requirements on delay and on blocking/dropping probability. ED-MDA together with Enhanced Admission Control, namely EAC, reserves the minimum amount of necessary resources while maintaining an acceptable handoff call dropping and high resource utilization. The final section addresses handoff-aware channel assignment (CA) problem in Multiple Radios WMNs (MR-WMNs). In this section, we first propose a multi-objective optimization model that, besides maximizing throughput, improves fairness and handoff experience of mesh clients. In this model, the Jain’s index is used to maximize users’ fairness and to allow same channel assignments to links involved in the same high handoff traffic, thus reducing handoff-triggered re-routing characterized by its high latency. Second, we solved this model to obtain exact solutions by the CPLEX software for a limited number of nodes. We therefore propose to use centralized heuristics/meta-heuristics algorithms as an offline CA process to obtain near-optimal solutions for larger instances (real size network). Moreover, in order to adapt to traffic dynamics caused especially by user handoffs, an online CA scheme is proposed that carefully re-assigns channels to interfaces with the purpose of continuously minimizing the re-routing overhead/latency during user handoffs. This online scheme is improved using load balancing.