Ce mémoire de thèse se place dans le contexte des applications de surveillance de l’environnement nécessitant des mesures régulières de caractéristiques biologiques ou géo-physiques. Il s’agit par exemple de mesurer la propagation de polluants dans les cours d’eau, de surveiller le développement de bactérie dans des eaux de baignade. Les réseaux de capteurs sans fils (RCsF) apparaissent comme des solutions économiques et fiables pour permettre l’automatisation de la collecte de telles données. Le bon fonctionnement de ces réseaux dépend de la qualité des transmissions radio, ce qui est particulièrement vrai dans des milieux où les conditions sont peu favorables à la propagation des ondes radio et où les liens peuvent donc se révéler intermittents. L’objectif de ce travail est de proposer une solution protocolaire efficace dans de telles conditions, dans le cas particulier d’un réseau de capteur déployé à la surface de l’eau. Le mémoire débute par la description d’une méthodologie, des mécanismes et d’une plate-forme destinée à explorer la qualité d’un lien radio situé à la surface de l’eau. Nous présentons différentes mesures qui ont été effectuées. Les solutions protocolaires que nous proposons prennent en compte le caractère évolutif de la topologie due à l’instabilité des liens radio afin d’améliorer l’efficacité de la collecte et de réduire la consommation énergétique des noeuds. Notre approche est basée sur la reconstruction périodique de la topologie, la communication entre les noeuds par rendez-vous définis par des fenêtres de transmissions, l’utilisation du multi-canal pour drainer les données et l’adaptation de la taille des fenêtres de transmission en fonction du trafic local. L’ensemble de ces propositions est validé par prototypage et par simulation sur NS-3. Les résultats montrent que notre solution est capable de collecter les données dans une topologie dynamique tout en réduisant à la fois le délai de collecte et la consommation énergétique. / This thesis takes place in the context of environmental monitoring applications requiring regular measurements of biological or geophysical characteristics. These applications include for instance the measuring of the spread of pollutants in rivers, monitoring of the development of bacteria in bathing waters, etc. Wireless Sensor Networks (WSNs) provide cost-effective and reliable solutions to allow the automation of such data gathering. The good functioning of these networks depends on the quality of the radio transmissions, which is particularly true in environments where the conditions are not suitable for the propagation of radio waves and where the links may therefore be intermittent. The objective of this work is to propose an effective protocol solution under such conditions, in the particular case of a sensor network deployed on the water surface. The thesis begins with a description of the methodology, mechanisms and a platform for exploring the quality of a radio link displayed at the water surface. We present different measures that have been carried out. The protocol solutions we propose take into account the evolutionary nature of the topology due to the instability of the radio links in order to improve the efficiency of the data gathering and to reduce the energy consumption of the nodes. Our approach is based on the periodic reconstruction of the topology, the communication between nodes by appointments defined by transmission windows, the use of the multi-channel to drain the data and the adaptation of the transmission window size as a function of local traffic. All these propositions are validated by prototyping and simulation using NS-3. The results show that our solution is capable of collecting data in a dynamic topology while reducing both gathering time and energy consumption.

Les Réseaux de Capteurs Sans Fil (RCSF ou Wireless Sensor Network - WSN) sont l'une des technologies les plus importantes du 21ème siècle. La plupart des chercheurs et les analystes estiment que, dans un proche avenir, ces micro-capteurs seront intégrés partout dans l’environnement de notre vie quotidienne. Ces dernières années, l'Internet des Objets (Internet of Things - IoT) est également une des technologies émergentes qui se développe rapidement. Deux nouveaux standards permettent de déployer des réseaux sans fil de faible consommation énergétique connectés à internet : le protocole 6LowPAN (Low power Wireless Personal Area Networks) qui permet notamment d’apporter l’adressage IPv6 aux capteurs grâce à l’encapsulation et la compression des données et le protocole de routage RPL (IPv6 routing protocol for low-power and lossy network) qui permet à l’information de circuler dans les WSN de proche en proche à un faible coût énergétique. Bien que le développement de ces techniques soit extrêmement rapide, plusieurs problèmes causés principalement par le manque de ressources des micro-capteurs (puissance limitée de traitement, problèmes de bande passante et de connexion des liens avec perte de données, problème de ressource énergétique limitée) demeurent et doivent être résolus, notamment pour les applications agro-environnementales. / The wireless sensor network (WSN) is one of the most important technologies of the 21st century. Most researchers and technical analysts believe that in the near future, these micro-sensors will be integrated into the environment of our daily lives. In recent years, the IoT (Internet of Things) and WoT (Web of Things) technologies also have great forwarding. Especially, the IPv6 over Low power Wireless Personal Area Networks (6LoWPAN) protocol has allowed the use of IPv6 protocol stack in the field of WSN, thanks to its encapsulation and compression mechanisms in IPv6 packet header. Moreover, the RPL (IPv6 Routing Protocol for Low-power and Lossy Network) provides such a powerful routing function that can be applied for a variety of application scenarios. These two key standards of IoT and WoT technologies for WSN can be used in an IPv6 stack, and they will successfully achieve the connection between Internet and micro-sensors. Thus, due to the availability of IPv6 address (128-bit), all the communicating objects, such as smart device, sensor, and actuator, can be connected to the Internet. That is the greatest advantage brought by the IoT. Although the progress of these techniques is extremely fast, several issues caused by resource constraints of micro-sensor (limited processing power, bandwidth and lossy connection link, and energy), such as QoS, energy efficient, robustness and lifetime of WSN, and the most important, the special requirement of agricultural applications. Notice that Precision Agriculture is are still very challenging and waiting to be solved. Essentially, these open questions would dabble in the aspects like telemedicine, remote home automation, industrial control etc. Thus, the results obtained in this work will have a significant impact on both economic and scientific. Economically, it can offer a solution for WSN to support sustainable development in the field of agriculture automation. While scientifically, we will contribute to the routing protocol standardization of wireless micro-sensors in the domain of environmental monitoring.

Le développement et la prolifération des réseaux sans fil a contribué à l’évolution de notre quotidien. Toute cette multitude de technologies sans fil existantes permet, malgré sa complexité, d’offrir aux utilisateurs des services diversifiés, voix et données, de la manière la plus convenable, tout en permettant l’ubiquité des services dans une optique ABC (Always Best Connected). Ces réseaux utilisent des technologies différentes, mais en même temps, offrent des caractéristiques complémentaires. Ainsi, ce point s’avère attrayant dans la mesure où nous pourrons bénéficier des avantages de chacune des technologies en les interconnectant toutes afin de former un large réseau hétérogène. La mobilité, ou plus particulièrement la relève, que nous nous proposons d’étudier dans ce mémoire s’impose comme axe de recherche intéressant, et encore plus complexe dans un environnement hétérogène. Dans ce mémoire, deux architectures interconnectant un réseau UMTS et un autre Wimax ont été présentées. Plus précisément, nous avons mis l’emphase sur la procédure de relève verticale lors du passage de l’utilisateur d’un réseau Wimax à un réseau UMTS. Chacune des deux architectures utilise un protocole pour la gestion de la mobilité, en l’occurrence le MIP (Mobile Internet Protocol) et le SIP (Session Initiation Protocol). Afin d’évaluer les deux procédures, nous nous sommes donnés deux indicateurs, notamment le coût de signalisation et la durée de la procédure de relève verticale. Pour ce faire, nous avons spécifié un diagramme d’échanges des messages de signalisation propre à chacun des scénarios, un basé sur le MIP et l’autre basé sur le SIP. Ensuite, nous avons établi des expressions pour chacun des deux indicateurs précédemment cités qui ont été implémentées sous MATLAB. Les résultats démontrent que, généralement, le scénario de relève verticale basé sur le MIP présente une durée et un coût de signalisation moins élevé que celui basé sur le protocole SIP. / The development and proliferation of wireless networks has contributed to the evolution of our daily lives. Mobile users can move between heterogeneous networks, using terminals with multiple access interfaces. Thus, the most important issue in such environment is the Always Best Connected (ABC) concept allowing the best connectivity to applications anywhere at anytime. To answer ABC requirement, various vertical handover decision strategies have been proposed using advanced tools and proven concepts. In this paper, two architectures interconnecting a UMTS network and another Wimax have been presented. Each architecture uses a protocol for mobility management, namely MIP and SIP. To evaluate the two procedures, we are given two indicators, the signaling cost and the vertical handover delay. To evaluate our scenarios, we have established a specified signaling messages flow diagram specific to each scenario, one based on the MIP and the other based on the SIP. Then, we have given expressions for each of the two indicators mentioned above that we have implemented in MATLAB. The results show that, generally, the scenario based on MIP has lower signaling cost and delay than the scenario based on SIP.

Ce mémoire traite la problématique de la mobilité des sessions pour le transfert des communications multimédias basées sur le protocole SIP. Plusieurs aspects sont étudiés et des mécanismes proposés afin de permettre la mobilité des sessions avant, durant et après leur établissement. En plus d'une communication impliquant deux intervenants, Il a été possible d'étendre l'utilisation de la mobilité des sessions pour l'appliquer aux scénarios de communications en mode conférence regroupant plusieurs intervenants. Les mécanismes de mobilité de session développés au cours de cette thèse sont par la suite déployés pour (1) permettre des transformations entre différentes topologies de conférences et (2) construire un modèle de conférence adapté pour l'échange de la voix au sein des groupes de communication à large échelle.

Depuis 2010, le modèle Réponse à l'intervention (RàI) est de plus en plus prescrit dans les cadres de référence en orthopédagogie des commissions scolaires du Québec (Boudreau et Allard, 2015). D'abord, pour identifier les élèves susceptibles de présenter un trouble d'apprentissage et, parallèlement, pour organiser des services adaptés aux besoins des élèves en difficulté d'apprentissage incluant ceux intégrés à la classe ordinaire. Ce modèle, validé par la recherche s’opérationnalise, entre autres, par l'approche résolution de problème et celle par protocole standardisé (Fuchs et Fuchs, 2007; Marshall, 2010). Ces approches permettent de préciser la pratique pédagogique et orthopédagogique en déterminant puis hiérarchisant les modalités d'intervention et d'évaluation auprès des élèves ciblés en intensification. Or, ce modèle ne définit pas, à l’heure actuelle, la structure collaborative devant être déployée entre l’orthopédagogue et l’enseignant, deux acteurs importants impliqués dans ce modèle d’identification des troubles d'apprentissage (Barnes et Harlacher, 2008), ce qui nous amène à nous intéresser aux pratiques de collaboration entre l'enseignant et l'orthopédagogue dans un contexte d'implantation du modèle RàI. Dans le cadre de ce mémoire, nous visons ainsi à mieux documenter et définir les pratiques de collaboration entre l'enseignant et l'orthopédagogue dans un tel contexte. Pour ce faire, des entretiens semi-dirigés ont été menés afin d'identifier les pratiques de collaboration utilisées, et dégager celles considérées comme exclusives, communes ou conflictuelles. Au total, 30 thèmes ont été identifiés et 85 pratiques sont réparties dans les différents niveaux du modèle RàI.

La réduction des budgets du domaine spatial et les missions scientifiques traditionnelles ayant des coûts et une complexité croissants a amené la communauté scientifique à se concentrer sur les petits satellites qui fournissent non seulement des résultats scientifiques de valeur, mais permettent aussi de nouvelles applications dans le domaine de la télédétection, de la surveillance environnementale et des télécommunications. De plus, le concept de vol en formation de petits satellites est une technologie-clé pour beaucoup de missions spatiales futures, en améliorant la capacité de survie et réduisant le coût des missions. Ce travail de recherche a un double but : la proposition de modèles innovants de constellations de nano-satellites et de nouvelles approches de routage pour les réseaux de nano-satellites. Cette thèse propose et analyse trois modèles de constellations de nano-satellites dénommés NanoDREAM, NanoiCE et NanoSPHERE, qui fournissent des services de télécommunications aux régions éloignées. Le modèle NanoDREAM est conçu pour le Désert Salar de Uyuni en Bolivie, une région qui détient 70% de la réserve mondiale de lithium. Le modèle NanoiCE est destiné aux Régions Polaires, pour satisfaire les besoins de télécommunications de la communauté scientifique. Le modèle NanoSPHERE est conçu pour fournir une couverture globale de la Terre pour un marché de télécommunications concurrentiel. De plus, nous avons proposé une architecture pour le segment terrestre basée sur la technologie sans fil. Cette architecture a été déployée sur la zone d'exploitation du Désert Salar de Uyuni. Ces modèles ont été développés analytiquement et mis ensuite en œuvre dans le simulateur SaVi afin d'identifier la meilleure constellation satisfaisant les requis de la mission en terme de couverture et en réduisant au minimum le nombre de nano-satellites de la constellation. [...]

Avec les larges déploiements de multiples technologies sans fil, les terminaux informatiques mobiles bénéficient d'une connectivité presque permanente, changeant de réseaux d'accès au gré de leurs déplacements. Ceci pose cependant le problème de la sélection de ces réseaux, afin de fournir les meilleures performances. Cette mobilité risque aussi d'impacter la qualité des applications, souvent en raison lors des " handovers " d'un réseau à l'autre, ou de la disparité des caractéristiques des réseaux d'accès. Pour aborder ces problèmes, cette thèse introduit trois éléments de contrôle (observation, décision, action) pour permettre une meilleure utilisation des ressources réseau par les équipements mobiles. Nous introduisons d'abord un mécanisme de décision qui utilise directement les métriques pertinentes pour les utilisateurs et les applications, plutôt que l'approche indirecte classique basée sur les métriques réseau. Ce mécanisme contrôle de manière coordonnée l'ensemble de la pile protocolaire, plutôt que des composants séparés, afin d'éviter des combinaisons conflictuelles. Nous démontrons que la flexibilité des paramètres applicatifs peut être exploitée et permet de maintenir une qualité élevée pour les applications tout en réduisant les coûts d'accès (énergétique et financier). Un élément d'action pour atténuer les perturbations lors des handovers est ensuite proposé sous la forme d'une extension au TCP-Friendly Rate Control mechanism (TFRC). Nous proposons de suspendre la transmission avant la déconnexion, puis de sonder le réseau après reconnexion. Nous montrons que cela permet un rétablissement plus rapide et une meilleure adaptabilité aux conditions du nouveau réseau. Son usage en combinaison avec le Datagram Congestion Control Protocol (DCCP) offre un meilleur support aux applications temps-réel, dont la qualité dépend de la vitesse de transmission immédiate. Finalement, nous proposons l'usage de la OMF Measurement Library (OML), une bibliothèque légère d'instrumentation et de rapport, comme élément d'observation. Pour évaluer la validité de cette proposition, nous étudions sa performance. Nous montrons qu'elle n'a pas d'impact significatif sur les applications instrumentées et qu'elle permet un suivi précis des métriques idoines.

Les évolutions technologiques des dernières années ont premis de mettre en évidence un nouveau domaine de recherche : les Réseaux de Capteurs Sans Fil ( RCSFs). Les RCSFs sont basés sur des systèmes embarqués à fortes contraintes de ressources telles que l'énergie, la puissance de calcul et la mémoire. Leurs domaines d'application sont vastes allant notamment de la collecte de données environnementales à la surveillance d'infrastructures en passant par l'aide aux personnes. Une application type contient de quelques dizaines à plusieurs milliers de capteurs sans fil (noeuds). Le challenge que cette thèse se propose de relever est de fournir des méthodes simples et peu intrusives pour administrer ces réseaux. L'objectif est de répondre à ce besoin en minimisant l'impact sur le fonctionnement des noeuds ainsi que le coût énergétique. La solution proposée -LiveNode Non Invasive, Context aware, and Modular management (LiveNCM)- fournit des méthodes permettant de connaître l'état des noeuds et d'interagir avec eux en prenant en compte le contexte applicatif et en utilisant des estimateurs pour minimiser les échanges. Déployé sur une application de collecte de données environnementales, LiveNCm propose un outil de supervision basé sur une extesion du protocole SNMP. Les résultats obtenus notamment sur les gains énergétiques sont importants avec une autonomie du réseau augmentée de plus de 50% pour certaines grandeurs physiques observées dans un contexte spécifique. De plus, en minimisant les échanges dans le réseau, LiveNCM limite les collisions et les goulots d'étranglement qui peuvent apparaître sur le serveur de collecte des données et entre les noeuds

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

L'évaluation de l'aptitude à consentir aux soins se situe au coeur de la pratique clinique des médecins, voire des autres professionnels de la santé. Elle est une partie intégrante du consentement aux soins, pivot tant éthique que juridique de la promotion de l'autonomie du patient. L'appréciation de l'aptitude demeure encore imprécise et il n'existe pas d'outil fiable pour l'évaluer. Le jugement clinique du médecin est l'un des étalons de mesure de celle-ci, et ce jugement n'a pas été étudié. Il est implicite à la pratique clinique et il est important de l'explorer pour poursuivre les travaux dans le domaine. Notre objectif est ainsi de mieux décrire l'expérience du clinicien alors qu'il évalue l'aptitude à consentir aux soins d'un patient. Pour ce faire, nous avons développé un outil de recherche dont l'utilisation en clinique est novatrice: le protocole de penser à voix haute a posteriori. Ancré dans la théorie de la gestion de l'information en psychologie cognitive, cet outil a surtout été utilisé en laboratoire pour des tâches courtes. Nous nous le sommes appropriés pour tenter de l'utiliser dans un contexte d'une entrevue longue avec l'aide d'un soutien audiovisuel. Il a aussi fallu le resituer dans un paradigme de recherche différent afin d'en faciliter l'analyse: une approche qualitative mixte issue de la théorie ancrée et de la casuistique. Nous avons réussi à former un échantillon critique de médecins constitué de 8 individus ayant complété 14 entrevues. Les médecins étaient des neurologues, des gériatres, des psychiatres et des médecins de famille. Les patients étaient atteints de pathologies médicales multiples, parfois avec des répercussions psychiatriques. Une grille de codes a été développée au sein du groupe de recherche à partir d'une recension des écrits. Elle emploie des codes issus de l'anamnèse clinique et des critères d'évaluation de l'aptitude à consentir aux soins et de la compétence éthique. Nos entrevues nous ont ouvert un vaste univers expérientiel. Elles ont permis de mettre au jour la démarche que les médecins emploient. Les médecins qui évaluent l'aptitude à consentir n'emploient pas de façon formelle des outils d'évaluation des habiletés décisionnelles. C'est dans l'histoire qu'il collige du patient, dans la qualité de sa narration et dans la description de son projet de vie que le médecin validera l'évaluation cognitive du patient et son aptitude à consentir. Les médecins ne font pas un arrêt particulier pour évaluer l'aptitude; ils tentent de comprendre le patient, l'histoire de sa maladie, son histoire de vie. Les médecins apprécient l'aptitude à consentir aux soins proposés tout en poursuivant leur démarche diagnostique des pathologies qui affligent le patient. La démarche s'intègre dans un dialogue et met l'emphase sur le caractère raisonnable et crédible de la narration du patient. Notre recherche, après analyse des critères de scientificité de la recherche qualitative, s'avère fiable et crédible. Elle permet de mettre au jour certains des éléments du jugement du médecin, ce qui est nouveau dans la littérature. Ces données ouvrent la voie à d'autres recherches complémentaires qui se situent à de multiples niveaux. Sur le plan de la recherche, les travaux doivent se poursuivre afin de mieux utiliser le protocole de penser à voix haute en recherche. Sur le plan de l'éducation, notre étude souligne l'importance d'associer une formation en éthique à la démarche clinique. Le développement de nouveaux outils de formation s'impose aussi. Notre recherche ouvre un espace nouveau visant à mieux comprendre comment les outils de mesures des habiletés décisionnelles peuvent compléter ou éclairer l'évaluation clinique.