L'expansion des services en ligne, l'avènement du big data, favorisé par l'internet des objets et les terminaux mobiles, a entraîné une croissance exponentielle du nombre de centres de données qui fournissent des divers services de cloud computing. Par conséquent, la topologie du centre de données est considérée comme un facteur d'influence sur la performance du centre de données. En effet, les topologies des centres de données devraient offrir une latence faible, une longueur de chemin moyenne réduite avec une bande passante élevée. Ces exigences augmentent la consommation énergétique dans les centres de données. Dans cette dissertation, différentes solutions ont été proposées pour surmonter ces problèmes. Tout d'abord, nous proposons une nouvelle topologie appelée LCT (Linked Cluster Topology) qui augmente le nombre de nœuds, améliore la connexion réseau et optimise le routage des données pour avoir une faible latence réseau. Une nouvelle topologie appelée VacoNet (Variable connexion Network) a été également présentée. VacoNet offre un nouveau algorithme qui définit le exact nombre de port par commutateur pour connecter le nombre de serveurs requis tout en réduisant l'énergie consommée et les matériaux inutilisés (câbles, commutateurs). En outre, nous _étudions une nouvelle technique pour optimiser la consumation d'énergie aux centres de données. Cette technique peut périodiquement estimer la matrice de trafic et gérer l'_état des ports de serveurs tout en maintenant le centre de données entièrement connecté. La technique proposée prend en considération le trafic réseau dans la décision de gestion des ports. / Data centers (DC) are being built around the world to provide various cloud computing services. One of the fundamental challenges of existing DC is to design a network that interconnects massive number of nodes (servers)1 while reducing DC' cost and energy consumption. Several solutions have been proposed (e.g. FatTree, DCell and BCube), but they either scale too fast (i.e., double exponentially) or too slow. Effcient DC topologies should incorporate high scalability, low latency, low Average Path Length (APL), high Aggregated Bottleneck Throughput (ABT) and low cost and energy consumption. Therefore, in this dissertation, different solutions have been proposed to overcome these problems. First, we propose a novel DC topology called LCT (Linked Cluster Topology) as a new solution for building scalable and cost effective DC networking infrastructures. The proposed topology reduces the number of redundant connections between clusters of nodes, while increasing the numbers of nodes without affecting the network bisection bandwidth. Furthermore, in order to reduce the DCs cost and energy consumption, we propose first a new static energy saving topology called VacoNet (Variable Connection Network) that connects the needed number of servers while reducing the unused materials (cables, switches). Also, we propose a new approach that exploits the correlation in time of internode communication and some topological features to maximize energy saving without too much impacting the average path length.

La plupart des systèmes ferroviaires subissent une demande croissante de capacité. Pour y faire face, il faut construire de nouvelles infrastructures ou exploiter plus efficacement celles existantes, notamment en définissant des grilles horaires optimisées. Dans la littérature, la plupart des approches de construction des grilles sont basées sur des représentations macroscopiques de l'infrastructure, ce qui peut conduireà des solutions infaisables ou inefficaces. En revanche, les approches microscopiques reposent sur une modélisation réaliste du système ferroviaire, ce qui garantit la faisabilité et l'efficacité des résultats. Néanmoins, en raison de leur complexité, l'utilisation de ces approches est généralement limitée à une seule gare. Malgré l'optimisation de la grille horaire, les travaux de maintenance peuvent avoir un fort impact sur les circulations des trains. En présence de maintenances, il peut donc être nécessaire de redéfinir la grille horaire pour assurer une exploitation efficace de la capacité. Nous présentons deux contributions principales sous forme de deux approches microscopiques : une pour la conception de grilles horaires et l'autre pour leur redéfinition en cas de maintenance. La deuxième est la première approche microscopique qui apparaît dans la littérature pour aborder ce problème tout en considérant des aspects comme les limitations temporaires de vitesse. Nous démontrons la validité de nos approches et leur applicabilité dans des scénarios réels. De plus, nous montrons que les approches microscopiques peuvent être utilisées pour traiter des zones de l'infrastructure contenant plusieurs gares. / Most railway systems experience a growing demand of railway capacity. To face this demand, either new infrastructure must be built or a more efficient exploitation of the existing one must be attained. Timetables play a determinant role in the efficient capacity exploitation. Most timetabling approaches in the literature are based on macroscopic representations of the infrastructure. This may lead to inefficient and in some cases, impractical solutions. Instead, microscopic approaches are based on more realistic modelling of the elements of the railway system. This guarantees the feasibility of the timetables while promoting an efficient capacity exploitation. However, due to their complexity, the scope of microscopic approaches is typically restricted to main stations. Despite the optimization of timetables, the performance of infrastructure maintenance may severely impact the trains' circulations in the network. Therefore, the timetable may have to be rearranged to ensure an efficient capacity exploitation. We present two main contributions in this thesis: first, a microscopic approach for timetable design. Second, a microscopic approach for timetable rearrangement to cope with maintenance. This is the first microscopic approach in the literature to tackle this problem while also considering specific aspects as temporary speed limitations. After a thorough experimental analysis, we demonstrate the validity of our approaches and their practical applicability in real life scenarios. In particular, we show that microscopic approaches can be used to tackle large areas of the infrastructure, including several stations.

Comment mesurer la dégradation de la nature, son état de "santé", afin de déterminer l’amortissement de son utilisation, non-enregistré dans les bilans des nations? Mon travail de thèse sur la « comptabilité écosystémique » du bassin versant du Rhône est une première expérimentale sur une nouvelle méthodologie intégrable aux outils encore incomplets des comptabilités nationales de type PIB. Consommer du capital écologique, nos ressources renouvelables, sans l’amortir revient à créer des dettes écologiques. L’objectif de la comptabilité écosystémique est de produire un outil d’aide à la décision permettant d’éviter la dégradation nette des écosystèmes par des politiques publiques informées par la science. L’outil produit des bilans écologiques basés sur des informations géographiques et mesurés en termes physiques, permettant d’effectuer des modélisations et simulations afin d’estimer l’internalisation des externalités (Figure). J’ai élaboré divers indicateurs synthétiques relatifs aux fonctions des écosystèmes et de leur intégrité, pour calculer le potentiel écologique du bassin versant du Rhône. Le diagnostic comptable est assortie d’une description spatialisée des changements observés afin de mieux saisir leur pertinence. L’outil est susceptible d’aider les différentes entités territoriales à se positionner sur la gestion de leurs ressources renouvelables stratégiques (eau, sols, biomasse, infrastructures et services écologiques) dans le contexte d’un ordre mondial en transformation: il s’agit des enjeux géopolitiques majeurs en matière de sécurité et souveraineté alimentaire et énergétique, dans leur lien avec la santé publique. / How to measure the degradation of nature, its "health" condition, to determine the depreciation of its use, not recorded in the balance sheets of the nations? My thesis work on the "ecosystem accounting" of the Rhone river basin is an experimental first on a new methodology integrable with the still incomplete tools of the national accounts of the type GDP. Consuming ecological capital, our renewable resources, without amortizing means the creation of ecological debts.The goal of ecosystem accounting is to produce a decision support tool to avoid the net degradation of ecosystems through science-informed public policies. The tool produces ecological balances based on geographical information and measured in physical terms, making it possible to perform modelizations and simulations in order to estimate the internalisation of externalities (Figure). I have developed various synthetic indicators relating to the functions of ecosystems and their integrity, to calculate the ecological potential of the Rhône watershed. The accounting diagnosis is accompanied by a spatial description of the changes observed in order to better understand their relevance. The tool is likely to help the various territorial entities to position themselves on the management of their strategic renewable resources (water, soil, biomass, infrastructures and ecological services) in the context of a changing world order: major geopolitical issues in terms of security and food and energy sovereignty, in their link with public health.