L'un des défis majeurs dans la convergence des réseaux et des services vers la technologie IP est le maintien de la qualité de service (QoS) des flux audio/vidéo transmis sur des réseaux sans fil pour des utilisateurs mobiles et hétérogènes. Dans cet environnement, les services multimédia doivent faire face à plusieurs inconvénients engendrés par le manque de fiabilité d'un canal sans fil et son partage par plusieurs utilisateurs. Ces inconvénients sont accentués par l'hétérogénéité des terminaux de réception (capacité de décodage, espace de stockage, résolution d'affichage, etc.) qui doivent recevoir, décoder et afficher les flux multimédia.<br />Afin d'assurer un accès universel aux services n' importe où, n'importe quand et en utilisant n'importe quel terminal d'accès, les applications multimédia de nouvelle génération doivent interagir avec leur environnement pour, d'une part, informer les réseaux sous-jacents de leur besoins en QoS, et d'autre part, adapter dynamiquement leurs services en fonction des terminaux de réception et des variations intempestives des conditions de transmission. <br />Dans ce contexte, nous proposons un nouveau système pour la transmission des flux audio/vidéo sur les réseaux 802.11 basé sur l'approche Cross-layer. Ce nouveau système, appelé XLAVS (Cross Layer Adaptive Video Streaming), communique activement avec l'ensemble des couches réseaux ainsi que le récepteur final pour déterminer l'adaptation optimale qui permet d'optimiser la QoS des flux audio/vidéo. <br />Nos contributions se focalisent principalement sur les adaptations Cross-layer mises en œuvre par le XLAVS. Ces contributions sont organisées en deux grandes catégories : les adaptations ascendantes exécutées au niveau applicatif et les adaptations descendantes exécutées au niveau MAC 802.11.<br />Dans la première catégorie, notre apport s'articule au tour de : (1) l'adaptation dynamique du débit vidéo en fonction du débit physique disponible dans le réseau 802.11 et (2) l'adaptation conjointe du taux de redondance FEC et du débit vidéo contrôlée par la puissance du signal et les taux de perte. <br />Dans la deuxième catégorie, nous proposons deux mécanismes Cross-layer au niveau MAC 802.11 : (1) une fragmentation 802.11 adaptative pour trouver un compromis entre les pertes de paquets et l'overhead introduit par les couches 802.11 et (2) un groupage des images vidéo au niveau MAC pour permettre au flux vidéo d'avoir un accès au canal 802.11 proportionnel à son débit.

Avec l'augmentation du nombre d'utilisateurs mobiles et l'évolution rapide des réseaux mobiles sans fil, les demandes des utilisateurs en terme de qualité de service (QoS) deviennent de plus en plus exigeantes. La gestion de la ressource radio est de loin le problème critique des réseaux mobiles sans fil d'autant plus que l'interface radio représente le goulet d'étranglement dans ces réseaux. Dans cette optique, un protocole dallocation de ressources doit pouvoir gérer efficacement la bande passante tout en fournissant la qualité de service à différentes classes de service. <br />Dautre part, la gestion de la mobilité constitue un important défi technique à relever. En effet, un protocole de mobilité efficace doit empêcher la terminaison forcée de lappel et permettre lexécution des applications dune manière transparente à la mobilité.<br />Nos travaux réalisés portent sur la gestion des ressources radio et la mobilité dans les réseaux multiservices sans fil. Les environnements qui sont visés dans ce travail concernent les réseaux de seconde, troisième et quatrième génération. <br />Dans un premier temps, nous avons proposé et étudié un contrôle d'admission multiservice servant quatre classes de service. Deux types d'ordonnancement: HOL (Head of the Line) et QLT (Queue Length Threshold) ont été mis en place afin d'ordonnancer les requêtes handover en attente. L'analyse des performances prouve que le schéma proposé avec QLT améliore la qualité de service des données sans pour autant induire une dégradation perceptible de la qualité de service de la voix. <br />Dans un second temps, nous avons proposé une architecture dynamiquement adaptable DYNAA dont le but est d'absorber les fluctuations du réseau en terme de capacité en introduisant de la dynamique dans la gestion de ces ressources. Grâce à l'adaptabilité introduite par DYNAA, la QoS de bout en bout est élaborée conjointement entre l'application et le réseau afin de respecter le contrat de service établi avec l'utilisateur.<br />Puisque les réseaux publics d'accès mobile sont en train d'évoluer rapidement vers une définition de réseau entièrement IP, nous avons poursuivi nos études et mis l'accent sur les problèmes de handover et de routage dans le sens montant dans les réseaux Cellular IPv6. Ensuite, nous nous sommes focalisés sur la gestion de la qualité de service dans le même environnement. L'étude est menée au moyen de l'architecture DYNAA déjà étudiée et permet de très bons résultats en couplant une utilisation du protocole de type DiffServ dans le réseau coeur et IntServ dans le réseau d'accès. Cette étude constitue une bonne approche de l'appréhension de la qualité de service de bout en bout.<br />Une autre contribution dans notre thèse concerne la qualité de service dans les réseaux IEEE 802.11. Ainsi, nous avons proposé un mécanisme au niveau de la couche MAC, nommé P3-DCF qui introduit une bonne différentiation de service.<br />Enfin, nous avons abordé les réseaux UMTS où nous avons étudié la couche MAC. Cette étude nous a permis d'analyser le trafic Web et de tirer des règles de dimensionnement des réseaux UMTS.

Les systèmes de communication multimédia modernes aspirent à fournir de nouveaux services tels que des communications multipoints. Néanmoins, l'apparition de dispositifs multimédias très diversifiés et le nombre croissant de clients ont révélé de nouveaux besoins pour les mécanismes et les protocoles. Dans une communication multimédia, les flux présentent des contraintes différentes et la QdS requise pour chaque flux n'est pas la même. De plus, dans une communication multipoint, tous les utilisateurs ne peuvent pas ou ne sont pas capables de recevoir la même QdS ; cette contrainte implique que les nouveaux mécanismes de communication doivent prendre en compte les besoins des utilisateurs pour fournir un service adéquat à chaque utilisateur, surtout pour éviter le gaspillage des ressources réseau. Cette thèse propose une architecture multipoint à QdS différentiée appelée M-FPTP. Basée sur des proxies client/serveur, elle relie plusieurs LANs multipoints à travers des liens point-à-point partiellement fiables. Cette architecture fournit une QdS différente à chaque LAN dépendant des besoins des utilisateurs. Pour ce faire, nous proposons un modèle du réseau appelé Arbre Hiérarchisé (AH) qui représente en même temps les performances du réseau et les contraintes de QdS des utilisateurs. Nonobstant, l'application de méthodes standard pour la création d'arbres sur un AH peut conduire à des problèmes de surcharge du degré de sortie dans la source. Pour résoudre ce problème, nous proposons alors un nouvel algorithme appelé Arbre de Plus Courts Chemins à Degré de Sortie Limité. Le déploiement de ce service nécessite, pour gérer les utilisateurs et le déploiement correct des proxies, un nouveau protocole appelé Protocole Simple de Session pour QdS multipoint. L'ensemble des solutions proposées a été modélisé, vérifié, validé et testé en utilisant UML 2.0 et l'outil TAU G2.

Cette thèse est dédiée à l'étude de la mobilité et de la qualité de service (QoS) sur les réseaux locaux sans-fil (WLANs). Nous affirmons que plusieurs conditions doivent être satisfaites afin de pouvoir donner des garanties de QoS sur des réseaux locaux sans-fil. Nous proposons que les WLANs adoptent un modèle de QoS basé sur des garanties statistiques, tel que le modèle Diffserv de l'IETF. Le protocole Mobile IP, ainsi que d'autres mécanismes de gestion de la mobilité ne sont pas adaptés pour gérer la mobilité dans des régions limitées géographiquement. Pour cela, nous proposons une approche basée sur le modèle de la micro-mobilité pour assurer la gestion de la mobilité. De même, nous proposons une architecture qui intègre la gestion de la mobilité et de la QoS. Il s'agit d'une architecture hiérarchique qui couple notre protocole de mobilité avec un protocole de signalisation dans la bande (in-band) qui permet la gestion de la QoS. Le mémoire présente d'abord l'état de l'art dans les domaines des WLANs, la mobilité IP, et la QoS sur IP. Ensuite, nous présentons et discutons nos propositions pour la gestion de la QoS et de la mobilité sur les réseaux locaux. De même, nous présentons l'implémentation de prototypes de nos propositions et l'évaluation de leurs performances. Nous concluons par la présentation de nos contributions et des perspectives envisagées.

Dans le contexte actuel d'expansion rapide de l'Internet, la compréhension profonde des propriétés statistiques du trafic réseau est essentielle pour que les fournisseurs d'accès puisse offrir la meilleure "Qualité de Service" possible aux utilisateurs. Une avancée majeure dans cette direction a été la découverte en 1993 de l'auto-similarité du trafic, suivie en 1997 par le modèle ON/OFF qui interprète cette propriété par les tailles de fichiers à queue lourde. Bien qu'ils soient d'un grand intérêt, de tels modèles mathématiques s'appuient nécessairement sur des hypothèses simplificatrices qui peuvent en limiter l'applicabilité en situation réelle, en particulier du fait de la complexité du protocole TCP. Dans cette thèse, nous utilisons une approche hybride, basée sur la combinaison de traces de trafic réelles, d'expériences contrôlées et de modèles théoriques, pour aborder certaines questions ouvertes sur le trafic réseau et la Qualité de Service. Nos expériences utilisent une plate-forme contrôlable à grande échelle et un système performant de capture du trafic. Nous abordons dans un premier temps des questions liées au trafic agrégé : nous étendons les modèles existants de longue mémoire et nous proposons un estimateur du paramètre de queue lourde sous échantillonnage. Nous étudions ensuite empiriquement l'impact de la longue mémoire et des queues lourdes sur la Qualité de Service. Nous nous tournons enfin vers le trafic d'une seule source TCP et montrons, à l'aide d'un principe de grandes déviations, qu'il peut être finement caractérisé par une structure multifractale reliée au mécanisme de contrôle AIMD, et naturellement reproduite par des modèles markoviens.

Cette thèse s'intéresse au problème de gestion de l'interférence co-canal dans les réseaux de communications sans fil. Tout d'abord nous abordons les systèmes de communications coopératives et étudions le compromis entre les bienfaits et les méfaits de la coopération. Plus un message est redondé via les relais, meilleure en est son décodage, mais plus la redondance interfère avec les destinations voisines et en affectent les performances. Nous proposons ainsi de coordonner et d'adapter l'allocation des ressources et l'activation de la coopération dans des cellules voisines aux variations temporelles, spatiales et fréquentielles du contexte courant de communication. Nous proposons ensuite un classificateur d'interférence à trois régimes dont le but est d'estimer l'interférence co-canal perçue par une destination sur une bande afin d'adapter le traitement de l'interférence à la nature temps-variable du canal de transmission et ainsi améliorer le décodage en réception. Ce classificateur est finalement combiné à de l'optimisation sous contraintes de QoS afin de dériver des algorithmes de contrôle de puissance. Une approche centralisée et une approche distribuée sont proposées et toutes deux cherchent à minimiser la puissance de transmission sous respect des contraintes de QoS, et ce quel que soit le scénario de transmission. Nos résultats de simulations montrent que notre approche adaptative permet de réduire notablement le budget de puissance sans affecter la fiabilité de la transmission.

La résolution du problème des vides dans le routage géographique dédié aux réseaux de capteurs sans fil (RCS), rencontrés lors de la remontée des informations vers les nœuds collecteurs à partir des nœuds du réseau, constitue un verrou technologique qui reste un problème ouvert encore aujourd'hui. Cette thèse, contrairement aux méthodes traditionnelles, propose une nouvelle approche pour la prise en charge de ces vides tout en optimisant l'efficacité énergétique des nœuds déployés dans un RCS faisant ainsi du routage proposé une solution adéquate pour l'acheminement des informations en temps réel. Celui-ci se base sur l'information géographique concernant le nœud courant, les vides voisins et le nœud destinataire du paquet. Notre proposition agit aussi sur des mécanismes assurant la découverte, l'annonce et la maintenance des vides d'un RCS. Le premier protocole proposé, appelé VT-SPEED, est construit sur la base d'une fonction évolutive intégrant un mécanisme d'évitement adaptatif des vides et considérant simultanément la charge des nœuds candidats au routage et leur information géographique de localisation. Afin d'optimiser l'efficacité énergétique de VT-SPEED, notre proposition inclut par ailleurs de nouvelles routines sur la base de fonctions paramétriques pour la prise en compte de l'énergie dans le routage : (a) suppression des paquets retardés sur la base de leur échéance et (b) équilibrage de charge dans le choix des sauts des paquets. Les résultats enregistrés par le protocole résultant, appelé VE-SPEED, montrent que l'approche proposée prend en compte les flux de type temps-réel, possède une grande tolérance aux vides, conserve mieux l'énergie des nœuds de bordure, assure un meilleur équilibrage de charge, et consomme de manière optimisée l'énergie des nœuds capteurs

L'étude des Systèmes Contrôlés en Réseaux (SCR) repose sur l'identification des exigences de fonctionnement de l'application appelées Qualité de Contrôle (QdC) et sur l'évaluation de la Qualité de Service (QdS) offerte par le réseau. Les travaux sur les SCR se repartissent selon deux approches : la commande en réseau et la commande de réseau. Cette thèse se positionne sur la deuxième approche avec une recherche axée sur la modélisation des mécanismes d'ordonnancement implémentés dans les équipements réseau et notamment dans les commutateurs Ethernet qui sont de plus en plus utilisés dans les applications industrielles. Ce travail de recherche étudie plus particulièrement comme paramètre de QdS, les délais qui engendrent des perturbations sur le système commandé. Cette thèse propose deux modèles de classification de service reposant sur des ordonnanceurs WRR (Weighted Round Robin). La première modélisation suit une approche constructive en utilisant la théorie du calcul réseau. La seconde s'appuie sur une phase d'identification à partir de simulations numériques et de la logique floue. Dans les deux cas, le but est d'offrir une bande passante suffisante pour le trafic contraint temporellement tout en maximisant la bande passante dédiée aux autres trafics pour éviter des effets famine. L'approche calcul réseau permet de configurer le réseau hors-ligne pour répondre à des contraintes temporelles strictes du SCR. La solution basée sur la logique floue autorise une commande dynamique de l'ordonnanceur pour ajuster en ligne le réseau en fonction des variations du trafic. Elle ne peut s'appliquer qu'à des SCR ayant des contraintes de temps souples.

Les crues à cinétique rapide, telles que l'évènement du 8 et 9 septembre 2002 dans le département du Gard, causent régulièrement d'importants dommages socio-économiques. A la suite de cette catastrophe, une réforme des services d'annonce des crues (SAC) a été initiée, et a engendré la transformation des 52 services existants en 22 services de prévision des crues (SPC) et la création d'un service central au niveau national, le SCHAPI. Plus cohérent hydrologiquement, ces services se sont vus assigner une nouvelle mission de prévision des crues. Dans le cadre des prévisions des crues à cinétique rapide, le service de prévision des crues " Grand Delta " (SPC-GD) utilise l'application ALHTAÏR capable d'intégrer des données hydrométéorologiques et la modélisation " temps réel " des débits des cours d'eau des bassins versants amont. Cependant, ce service ne dispose pas à l'heure actuelle d'une véritable capacité de prévision des crues à cinétique rapide. Cette thèse s'attache donc à perfectionner cette capacité de prévision en utilisant la vocation de la technologie grille, une technologie informatique innovante, à fournir de ressources informatiques à la demande et un environnement collaboratif. La méthodologie et les expérimentations ont permis de développer un système spatial d'aide à la décision hydrologique (G-ALHTAÏR) basé sur les ressources de l'architecture de grille européenne EGEE (Enabling Grids for E-science). Des résultats prometteurs montrent une capacité à modéliser un nombre important de scénarios de prévision hydrologique dans un contexte opérationnel, et en adéquation avec les besoins du SPC-GD.

Ce travail de thèse sur les problèmes de ré-ordonnancement dans un système de transport de bus concerne la mise en oeuvre d'un système d'aide (SAD) pour les régulateurs des exploitants dans leurs tâches de prise de décision lorsque se produisent des perturbations dans le fonctionnement du réseau de transport. Dans ce contexte, nous avons développé un SAD qui repose sur un module de dimensionnement et un module des stratégies de régulation pour aider les régulateurs dans le processus de planification en temps réel et pour diminuer les influences des perturbations. Les approches par l'algorithme génétique et l'algorithme du recuit simulé sont utilisées pour la régulation en tenant compte des diverses contraintes imposées au système et en particulier des contraintes de capacité des autobus. Un nouveau codage et de nouveaux opérateurs de croisement et de mutation ont été proposés pour permettre de respecter les contraintes du problème. Ainsi, nous avons construit une application en Visual C Sharp du SAD proposé afin de prouver son efficacité en cas de perturbation sur le réseau de transport public d'autobus.