Afin de répondre aux besoins permanents de mobilité et de débit, l'émergence de la future quatrième génération de systèmes de radiocommunications repose autant sur le développement de nouvelles techniques de transmissions que sur la mise au point d'architectures matérielles performantes. Dans la recherche de modulations adaptées pour la couche physique de ces futurs réseaux, une approche pertinente repose sur la technique MC-CDMA, associant les techniques de modulations à porteuses multiples et l'étalement de spectre. L'extension de cette technique mono-antenne aux systèmes alliant un réseau d'antennes à l'émission et à la réception ou MIMO, est également très séduisante. Les techniques MIMO réalisées par des modulations codées en blocs ou en treillis offrent un regain de débit ou de robustesse. Ainsi, la combinaison de la technique MC-CDMA avec des techniques MIMO offre un panel de solutions répondant aux contraintes de mobilité et de débit. Les travaux de recherche présentés dans cette thèse ont pour buts l'étude et la mise en oeuvre pratique de systèmes de communications utilisant ces techniques innovantes. Notre travail a par ailleurs porté sur la définition et l'optimisation des méthodes de conception de tels systèmes vers des cibles architecturales hétérogènes. Ce travail fait partie intégrante du projet européen MATRICE et du projet région Bretagne PALMYRE.<br /><br />Après une présentation générale du contexte applicatif et des principes afférents aux systèmes MC-CDMA et aux techniques MIMO, une étude de la complexité et de l'intégration au sein d'une plate-forme de prototypage associant des composants DSP et FPGA est réalisée. Afin de proposer une démarche de conception efficace, nous envisageons l'application de la méthodologie MCSE pour le développement des systèmes étudiés. Ainsi, son flot complet de conception sera détaillé. L'intérêt de cette méthode pour l'optimisation de systèmes de transmissions reposant sur les techniques MC-CDMA et MIMO est ainsi démontré.

Nous étudions des stratégies d'ordonnancement et d'équilibrage de charge pour des plates-formes hétérogènes distribuées. Notre problème est d'ordonnancer un ensemble de tâches indépendantes afin d'en réduire le temps total d'exécution. Ces tâches utilisent des données d'entrée qui peuvent être partagées : chaque tâche peut utiliser plusieurs données, et chaque donnée peut être utilisée par plusieurs tâches. Les tâches ont des durées d'exécution différentes, et les données ont des tailles différentes. Toute la difficulté est de réussir à placer sur un même processeur des tâches partageant des données, tout en conservant un bon équilibrage de la charge des différents processeurs. Notre étude comporte trois parties généralisant progressivement le problème. Nous nous limitons dans un premier temps au cas simple où il n'y a pas de partage de données, où les tailles des tâches et des données sont homogènes, et où la plate-forme est de type maître-esclave. Le partage des données est introduit dans la deuxième partie, ainsi que l'hétérogénéité pour les tailles des tâches et des données. Dans la dernière partie nous généralisons le modèle de plate-forme à un ensemble décentralisé de serveurs reliés entre eux par un réseau d'interconnexion quelconque. La complexité théorique du problème est étudiée. Pour les cas simples, des algorithmes calculant une solution optimale sont proposés, puis validés par des résultats expérimentaux avec une application scientifique réelle. Pour les cas plus complexes, nous proposons de nouvelles heuristiques pour résoudre le problème d'ordonnancement. Ces nouvelles heuristiques, ainsi que des heuristiques classiques comme min-min et sufferage, sont comparées entre elles à l'aide de nombreuses simulations. Nous montrons ainsi que nos nouvelles heuristiques réussissent à obtenir des performances aussi bonnes que les heuristiques classiques, tout en ayant une complexité algorithmique d'un ordre de grandeur plus faible.

Alors que les phénomènes de mouillage aux petites échelles connaissent un regain d'intérêt soit théorique soit expérimental en vue de nouvelles applications, leur compréhension reste encore limitée. Dans ce contexte, ce travail a porté sur l'étude du mouillage de gouttes d'alcanes de taille nanométrique sur de surfaces "modèles" réalisées par auto-assemblage de monocouches organiques. Cela a demandé la mise au point d'une nouvelle technique de Microscopie à Force Atomique (AFM) en mode "non-contact" permettant d'imager, avec peu d'artefacts, des gouttes de taille variable condensées directement sur des surfaces solides. Nous avons montré ainsi que l'angle de mouillage des alcanes sur des surfaces silanisées, faiblement hétérogènes, diminue sensiblement à partir de sa valeur macroscopique lorsque la taille des gouttes devient submicronique. Dans ce système, régi par des interactions à longue portée purement dispersives, la tension de ligne est théoriquement trop faible pour être responsable de l'effet observé. Nous avons donc supposé que les hétérogénéités chimiques mésoscopiques du substrat affectent l'angle de mouillage lorsque la taille des gouttes devient suffisamment petite. Ce scénario a été validé par des simulations numériques basées sur un modèle simplié de la distribution de défauts du substrat. Des expériences similaires, réalisées sur des substrats différents (monocouches d'alcanethiols auto-assemblés sur or et de chaînes alkyles greffées sur silicium), ont aussi mis en évidence l'effet dominant des hétérogénéités physico-chimiques faibles du solide sur le mouillage aux petites échelles. Finalement, pour illustrer ultérieurement les potentialités de la technique AFM ici développée, nous avons étudié le mouillage de surfaces nano-structurées et la mouillabilité locale de la surface du cheveu.

Ce travail de thèse concerne la création* d'environnements de conception intégrée en génie électrique. Cette problématique est abordée d'un point de vue méthodologique. Nous avons commencé par faire une synthèse de l'activité de conception et des outils aidant le concepteur en génie électrique. A partir de cette étude, nous avons montré le besoin d'un support informatique permettant d'automatiser partiellement l'interaction entre les outils et de réutiliser les processus de conception menés par le -concepteur. Pour 'cela, nous -avons développé le concept de Plates Formes Intégrées dédiées à la conception en génie électrique. Nous avons mis en place une démarche pour réaliser des couplages réutilisables entre les outils hétérogènes de conception permettant le transfert de paramètres. Pour l'implémentation du modèle proposé, nous avons mis en oeuvre un modèle Serveur d'Objets en Java en encapsulant les logiciels de Conception dans des Composants. En dernière partie, nous proposons un prototype de plate forme pour la Conception Intégrée.

Dans ce travail, nous poursuivons l'idée de la prochaine génération des réseaux mobiles capable de fournir globalement un accès adaptatif aux services. Nous discutons les problèmes des technologies sans fil et mobiles actuelles et argumentons pour une vision de la 4e Génération en tant qu'un système intégrant d'une manière opportuniste des technologies hétérogènes, se concentrant sur l'utilisateur et ses besoins. Nous identifions le contrôle d'accès aux services et la gestion des utilisateurs et de l'infrastructure en tant que défis majeurs et points critiques dans cette vision 4G. Dans notre vision, l'accès aux services doit être adaptatif et indépendant de l'opérateur et de l'infrastructure, permettre un contrôle rapide et garantir le passage à l'échelle. Quant à l'accès logique aux services dans 4G, nous discutons les solutions proposées et démontrons les limites du contrôle d'accès sur les couches basses et les problèmes de sécurité avec le contrôle sur les couches hautes. Nous proposons une solution nouvelle basée sur la virtualisation des mécanismes du contrôle d'accès. Nous présentons une réalisation possible dans notre vision 4G et montrons une implémentation fonctionnelle pour les réseaux 802.11. Concernant la gestion, nous étudions d'abord le contrôle d'accès centralisé et discutons les problématiques dans 4G, notamment la séparation de l'interface d'utilisateur de l'organisation interne des réseaux des opérateurs. Nous proposons deux approches classiques et une approche nouvelle appliquant les paradigmes égal-à-égal (P2P) dans le plan de contrôle. Finalement, nous présentons les perspectives de recherches.

La vitesse des ondes de cisaillement (Vs) est un parametre elastique permettant de caracteriser la compacite des formations superficielles. Il joue un role essentiel aussi bien en sismologie appliquee, dans l'estimation des effets de site ou du potentiel de liquefaction des sols, qu'en geotechnique pour la reconnaissance des glissements de terrain. Ce travail de these s'interesse aux differentes techniques sismiques permettant d'obtenir les valeurs de Vs a l'echelle de la dizaine a la centaine de metres de profondeur. Il vise a evaluer les capacites de ces methodes et a definir une strategie de reconnaissance des sites en fonction de leur complexite. La premiere partie du travail est consacree a l'evaluation de la fiabilite de l'inversion des ondes de surface pour des milieux stratifies horizontalement. En collaboration avec d'autres laboratoires europeens, les methodes de sismique active et passive ont ete appliquees sur 20 sites accelerometriques europeens pour lesquels des profils verticaux de Vs etaient disponibles a partir d'essais en forage. La comparaison des resultats montre que les profils de Vs obtenus par les techniques sismiques de surface sont comparables a ceux deduits des methodes en forage pour les sites mous (Vs30 < 600 m/s) mais fournissent des vitesses plus faibles pour les sites compacts. De plus, l'information fournie par les courbes de dispersion obtenues est apparue suffisante pour la caracterisation des sites selon la classification EC8. Sur la base des profils Vs mesures, une etude theorique sur l'inversion de la courbe de dispersion du mode fondamental de Rayleigh a ete realisee pour des sites presentant un contraste marque entre socle et sediments. Une strategie d'inversion en deux etapes, permettant de contraindre la profondeur du substratum durant l'inversion, a ete definie sur des cas synthetiques et a ete appliquee avec succes sur des cas reels stratifies horizontalement. Le cas de sites de geometrie plus complexe est aborde dans la deuxieme partie. L'inversion des courbes de dispersion obtenues par sismique active (donnees synthetiques et reelles) et passive (donnees synthetiques) au-dessus d'une interface en pente a fourni des profils de vitesse presentant un gradient de vitesse et une mauvaise estimation des vitesse et/ou profondeur du demi-espace. Une procedure a ete definie afin de detecter les sites 2D/3D, a partir des donnees des 20 sites accelerometriques europeens et des donnees du glissement de terrain d'Avignonet (Isere, France). Cette procedure, basee sur les observables de la sismique active (sismogrammes, spectrogramme spatial, comparaison de courbes de dispersion) et de la sismique passive (forme du rapport H/V, variations laterales de la frequence du pic H/V), vise a adapter le choix des techniques d'imagerie lors de la caracterisation de site. Dans la troisieme partie, la technique d'inter-correlation du bruit ambiant est appliquee au glissement de terrain d'Avignonet. Treize stations sismologiques ont ete deployees durant deux semaines sur le site et une inversion tomographique des temps d'arrivees mesures par inter-correlation a fourni des cartes frequentielles de vitesse de groupe des ondes de Rayleigh. L'inversion de ces donnees a permis d'obtenir une image 3D en Vs du glissement de terrain jusqu'a 100 m de profondeur. Enfin, l'evolution avec le temps des correlations calculees entre 2 stations permanentes sur le glissement suggere une legere diminution de la vitesse sismique au cours des trois ans d'enregistrement. Ces resultats montrent l'interet des techniques d'inter-correlation du bruit ambiant pour la reconnaissance tridimensionnelle de milieux heterogenes et le suivi temporel de l'activite des glissements de terrain.

Les interfaces (fronts de mouillage, fissures, etc...) se propageant dans un milieu hétérogène présentent des propriétés morphologiques et dynamiques dont la compréhension reste encore imparfaite. Nous avons monté une expérience de pelage où un front de fissure se propage à l'interface d'une lame de verre et d'un élastomère, le PDMS. La lame, préalablement recouverte d'une couche nanométrique de chrome, présente des zones bien définies où la surface de verre affleure. L'interface est ainsi rendue hétérogène par une modulation spatiale de l'énergie de fracture. L'utilisation des techniques de lithographie optique permet un très grand contrôle de la taille et la répartition des hétérogénéités. En réalisant des expériences de relaxation, les énergies de fracture des interfaces PDMS-Verre et PDMS-chrome sont mesurées. Les processus dissipatifs sont caractérisés et une équation du mouvement de la fissure est proposée. Nous caractérisons ensuite la réponse statique et dynamique du front vis-à-vis d'hétérogénéités élémentaires. Dans le cas de faible déformation, un bon accord avec l'élasticité de front introduite par Gao et al. est trouvé. Nous étudions, en détail, les effets de forts contrastes de fracture sur la forme du front. En particulier, il apparaît dans ce régime, un processus de filamentation dont nous caractérisons la dynamique. Des résultats préliminaires sur la relaxation de la déformation sont aussi présentés. Enfin une étude statistique du front se propageant dans une interface où un grand nombre de motifs de verre ont été répartis aléatoirement est présentée. Les fluctuations locales de la position du front en fonction du temps ainsi que la rugosité du front sont également traitées.

Les travaux présentés dans cette thèse portent sur le prototypage virtuel des systèmes embarqués hétérogènes. La complexité des systèmes embarqués fait qu'il est difficile de trouver une solution optimale. Ainsi, les approches adoptées par les ingénieurs reposent sur la simulation qui requiert le prototypage virtuel. L'intérêt du prototypage virtuel est de fournir des modèles exécutables de systèmes embarqués afin de les étudier du point de vue fonctionnel et non-fonctionnel. Notre contribution consiste en la définition d'une nouvelle approche à composants pour le prototypage virtuel des systèmes embarqués, appelé 42. 42 n'est pas un nouveau langage pour le développement des systèmes embarqués, mais plutôt un outil pour la description et l'assemblage de composants pour les systèmes embarqués, au niveau système. Un modèle pour le prototypage virtuel des systèmes embarqués doit prendre en compte leur hétérogénéité. Des approches comme Ptolemy proposent un catalogue de MoCCs (Models of Computation and Communication) qui peuvent être organisés en hiérarchie afin de modéliser l'hétérogénéité. 42 s'inspire de Ptolemy dans l'organisation hiérarchique de composants et de MoCCs. Cependant, les MoCCs dans 42 ne sont pas fournis sous forme de catalogue, ils sont décrits par des programmes qui manipulent un petit ensemble de primitives de base pour activer les composants et gérer les communications entre eux. Une approche à composants comme 42 requiert un formalisme de spécification de composants. Nous étudierons les moyens proposés par 42 pour décrire les composants. Nous nous intéresseront particulièrement aux contrats de contrôle de 42. 42 est indépendant de tout langage ou formalisme. Il est conçu dans l'optique d'être utilisé conjointement avec les approches existantes. Nous donnerons une preuve de concept afin de montrer l'intérêt d'utiliser 42 et les contrats de contrôle associés aux composants, conjointement avec des approches existantes.

Aujourd'hui, les utilisateurs mobiles intègrent plusieurs interfaces sans fil dans leurs dispositifs mobiles, tels que IEEE 802.11, des technologies cellulaires 2G/3G/4G, WiMAX ou Bluetooth, car ces technologies hétérogènes peuvent fournir un accès Internet dans les zones urbaines. Dans ce contexte, il existe un potentiel pour les utilisateurs mobiles d'exploiter la diversité des interfaces sans fil, afin d'être connectés aux réseaux de la meilleure manière possible, à tout moment et partout. Cependant, afin de profiter de cette diversité des réseaux il est nécessaire d'avoir une gestion efficace de la mobilité et de la multi-domiciliation. En ce qui concerne la mobilité, les utilisateurs mobiles ont besoin de découvrir les réseaux sans fil et basculer entre des points d'accès d'une façon transparente et sans coupures. Afin de supporter la multi-domiciliation et de permettre l'utilisation de plusieurs réseaux sans fil simultanément, il est nécessaire de définir des mécanismes de sélection des réseaux visant à attribuer les flux d'applications aux différentes inter- faces sans fil d'une manière optimale. Dans cette thèse, nous avons d'abord caractérisé la diversité des réseaux en explorant et en analysant les performances des déploiements sans fil actuelles dans les zones urbaines, en particulier les réseaux cellulaires et les réseaux communautaires basés sur IEEE 802.11. Ensuite, nous avons étudié la mobilité dans les réseaux IEEE 802.11, particulièrement le processus de découverte des points d'accès, en fournissant deux algorithmes adaptatifs qui visent à utiliser les paramètres de découverte les plus appropriés dans chaque scénario. Nous évaluons ces algorithmes par l'expérimentation et nous comparons leurs performances par rapport aux stratégies utilisant des paramètres par défaut. Enfin, nous étudions la sélection des réseaux dans un scénario multi-domicilié et nous proposons un algorithme de prise de décision pour trouver l'attribution optimale des flux aux différentes interfaces, en prenant en compte des critères de qualité de service et de consommation d'énergie. Cet algorithme de décision est modélisé par un problème d'optimisation multi-objectif et est résolu avec des algorithmes génétiques. Nous évaluons, par le biais de simulations, les performances de notre approche contre des algorithmes de décision basés sur des préférences.

Ce travail de thèse porte sur la problématique d'élaboration de modèles de systèmes hétérogènes. Il a associé le laboratoire de recherche LAAS-CNRS et la société MENTOR GRAPHICS. Il prend place au sein d'un processus de conception qui se fonde sur les recommandations de l'EIA-632 et sur une ingénierie guidée par les modèles. L'objectif de notre travail est de montrer en quoi le langage VHDL-AMS est adapté à la problématique de modélisation et de simulation de la solution physique au sens des recommandations de l'EIA-632. Dans un premier temps, ce manuscrit présente un état de l'art sur les besoins en modélisation pour la conception système, et dresse un bilan sur les différents langages de modélisation susceptibles d'y répondre. Afin de proposer la norme VHDL-AMS (IEEE 1076.1-1999) comme solution, notre travail s'est attaché à présenter et proposer une méthode à mettre en oeuvre pour converger vers cette norme. Notre démarche s'appuie sur l'ingénierie guidée par les modèles avec une place prépondérante jouée par les transformations de modèle. Nous avons développé ce concept de transformation en vue d'une convergence vers le VHDL-AMS : nous développons la notion de meta modèle avec, entre autre, la création d'un meta modèle du langage VHDL-AMS. Celui-ci va permettre une vérification de la conformité des modèles créés, mais aussi l'écriture de règles de transformations au niveau meta modèle. L'intérêt des industriels possédant un existant de modèles écrits dans un langage de description de matériel propriétaire autre (par exemple le langage MAST) en vue d'une migration vers la norme VHDL-AMS, nous a permis d'éprouver cette méthodologie dans de nombreux cas concrets. Nous avons aussi comparé cette approche à une méthodologie que nous avions précédemment définie, nécessitant une expertise dans les deux langages source et cible. Cela nous a permis de conclure positivement sur la faisabilité d'une telle transformation avec une semi-automatisation et une expertise encore n écessaire à certaines étapes. A titre de démonstration, nous avons développé de nombreux modèles mixtes confirmant les aptitudes du VHDL-AMS à pouvoir être le support principal du prototypage virtuel, ainsi que la validité de notre méthode de transformation. Nous avons notamment réalisé la modélisation VHDL-AMS d'un système très hétérogène de mise à feu d'une charge pyrotechnique, qui valide notre méthodologie. La validation des modèles en conformité avec les spécifications est une des perspectives identifiées de nos travaux, à approfondir.