Cette thèse considère les réseaux de capteurs sans fil (RCSF) de grande dimension (de l'ordre du million de noeuds). Les questions posées sont les suivantes : comment prédire le bon fonctionnement et calculer avant déploiement les performances d'un tel réseau, sachant qu'aucun simulateur ne peut simuler un réseau de plus de 100 000 noeuds ? Comment assurer sa configuration pour garantir performance, passage à l'échelle, robustesse et durabilité ? La solution proposée dans cette thèse s'appuie sur une architecture de RCSF hétérogène à deux niveaux, dont le niveau inférieur est composé de capteurs et le niveau supérieur de collecteurs. La première contribution est un algorithme d'auto-organisation multi-canal qui permet de partitionner le réseau inférieur en plusieurs sous-réseaux disjoints avec un collecteur et un canal de fréquence par sous-réseau tout en respectant le principe de réutilisation de fréquence. La seconde contribution est l'optimisation du déploiement des collecteurs car leur nombre représente celui des sous-réseaux. Les problèmes traités ont été : l'optimisation des emplacements des puits pour un nombre prédéfini de puits et la minimisation du nombre de puits ou du coût pour un nombre prédéfini de sauts dans les sous-réseaux. Une solution intuitive et appropriée pour assurer à la fois performances réseaux et coût, est de partitionner le réseau inférieur en sous-réseaux équilibrés en nombre de sauts. Pour ce faire, la topologie physique des puits est une répartition géographique régulière en grille (carrée, triangulaire, etc.). Des études théoriques et expérimentales par simulation des modèles de topologie montrent, en fonction des besoins applicatifs (densité de noeuds, charge applicative, distribution des envois, délai en nombre de saut) et physiques (portée radio, zone de surveillance), la méthodologie de choix et le calcul des meilleures solutions de déploiement.

Les applications multimédias pour terminaux mobiles connaissent un succès grandissant. Cela oblige à développer de nouvelles méthodes plus efficaces de gestion des ressources des réseaux sans-fil du fait de leurs caractéristiques particulières : bande-passante limitée, état radio variable, interférences plus importantes, etc. Par ailleurs, les méthodes classiques de la gestion de ressources basées sur des paramètres techniques (perte/retard de paquets, gigue, etc.) ne parviennent pas à donner des évaluations précises de la qualité telle que perçue (encore appelée Qualité d'Expérience ou QdE) par l'utilisateur de ces applications. Cette thèse s'appuie sur une technique hybride nommée PSQA (Pseudo-Subjective Quality Assessment) d'évaluation pseudo-subjective en temps réel de la QdE pour proposer de nouvelles méthodes de gestion de ressources dans les réseaux multimédias sans-fil. Que ce soit du côté de l'opérateur réseau ou du côté de l'utilisateur, nous avons proposé des méthodes de contrôle d'accès et d'ordonnancement ainsi que des méthodes de sélection de réseaux d'accès dans le contexte des réseaux sans-fil hétérogènes utilisant différentes technologies (IEEE 802.11, UMTS, etc.). Les résultats obtenus encouragent l'utilisation du concept de QdE et ouvre la voie à un nouveau paradigme dans la gestion des ressources dans les réseaux multimédias sans-fil.

Les communications par satellites sont l’aboutissement de recherches menées dans les domaines de télécommunications et des technologies spatiales depuis plus de 50 ans. Les premiers satellites souffraient d’un coût exorbitant pour des performances très limitées. Les avancées technologiques apparues dans ces domaines ont permis de rendre ce rapport satisfaisant et commercialement viable ce qui a permis de multiplier leurs lancements et ainsi de mettre en place de véritables réseaux de satellites. À ce jour, il existe de nombreuses constellations de satellites géostationnaires et d’orbites basses utilisées à des fins civiles ou militaires. De manière générale, le routage au sein de ces constellations s’effectue suivant un pré-calcul des routes existantes qui est alors utilisé sur une période donnée et rafraîchi si besoin. Ce type de routage n’étant optimal que sur des topologies déterministes, nous sommes donc amenés à considérer d’autres solutions si l’on relaxe cette hypothèse. L’objectif de cette thèse est d’explorer les alternatives possibles au routage pré-calculé. En tant que piste potentielle, nous proposons de vérifier l’adéquation des protocoles de routage à réplication issus du monde des réseaux tolérants au délai, DTN, aux constellations de satellites. Afin de nous offrir un cadre d’étude pertinent à la vue de cet objectif, nous nous focalisons sur une constellation particulière à caractère quasi-déterministe n’offrant pas une connectivité directe entre tous les nœuds du système. Dans une deuxième partie nous nous intéressons à la modélisation du protocole de routage Binary Spray and Wait. Nous développons un modèle capable de déterminer théoriquement la distribution du délai d’acheminement pour tout type de réseau, homogène et hétérogène. / Satellite communication is the achievement of more than 50 years of research in the fields of telecommunications and space technologies.First satellites had exorbitant costs for very limited performances. Technological advances occurred in these areas have helped them to become commercially feasible and satisfying. This enable the increase of satellite launches and thus, building complete satellite networks.Today, there are many GEO or LEO satellite constellations used for civilian or military applications. In general, routing in these constellations is done by pre-computing existing routes. These routes are then used for a given period and refreshed if needed. This type of routing is optimal only on deterministic topologies as a consequence we need to consider other solutions if we relax this assumption. The objective of this thesis is to explore alternatives to pre-computed routing. As a potential solution, we propose to assess the suitability of replication based routing protocols issued from the world of delay tolerant networks, DTN. To provide a relevant framework to study this topic, we focus on a particular constellation that present a quasi-deterministic nature and do not provide direct connectivity between all nodes of the system. In a second part, we focus on the modeling of the Binary Spray and Wait, routing protocol. We develop a model that can theoretically determine the distribution of end-to-end delay for any type of network, homogeneous and heterogeneous. Finally, we present a possible use of this model to conduct more in-depth theoretical analysis.

L'utilisation de la troisième dimension peut entraîner une réduction significative de la puissance et de la latence moyenne du trafic dans les réseaux sur puce (Network-on-Chip). La technologie des vias à travers le substrat (ou Through-Silicon Via) est la technologie la plus prometteuse pour l'intégration 3D, car elle offre des liens verticaux courts qui remédient au problème des longs fils dans les NoCs-2D. Les TSVs sont cependant énormes et les processus de fabrication sont immatures, ce qui réduit le rendement des systèmes sur puce à base de NoC-3D. Par conséquent, l'idée de réseaux sur puce 3D partiellement connectés verticalement a été introduite pour bénéficier de la technologie 3D tout en conservant un haut rendement. En outre, de tels réseaux sont flexibles, car le nombre, l'emplacement et l'affectation des liens verticaux dans chaque couche peuvent être décidés en fonction des exigences de l'application. Cependant, ce type de réseaux pose un certain nombre de défis : Le routage est le problème majeur, car l'élimination de certains liens verticaux fait que l'on ne peut utiliser les algorithmes classiques qui suivent l'ordre des dimensions. Pour répondre à cette question nous expliquons et évaluons un algorithme de routage déterministe appelé “Elevator First”, qui garanti d'une part que si un chemin existe, alors on le trouve, et que d'autre part il n'y aura pas d'interblocages. Fondamentalement, la performance du NoC est affecté par a) la micro architecture des routeurs et b) l'architecture d'interconnexion. L'architecture du routeur a un effet significatif sur la performance du NoC, à cause de la latence qu'il induit. Nous présentons la conception et la mise en œuvre de la micro-architecture d'un routeur à faible latence implantant​​l'algorithme de routage Elevator First, qui consomme une quantité raisonnable de surface et de puissance. Du point de vue de l'architecture, le nombre et le placement des liens verticaux ont un rôle important dans la performance des réseaux 3D partiellement connectés verticalement, car ils affectent le nombre moyen de sauts et le taux d'utilisation des FIFOs dans le réseau. En outre, l'affectation des liens verticaux vers les routeurs qui n'ont pas de ports vers le haut ou/et le bas est une question importante qui influe fortement sur les performances. Par conséquent, l'exploration architecturale des réseaux sur puce 3D partiellement connectés verticalement est importante. Nous définissons, étudions et évaluons des paramètres qui décrivent le comportement du réseau, de manière à déterminer le placement et l'affectation des liens verticaux dans les couches de manière simple et efficace. Nous proposons une méthode d'estimation quadratique visantà anticiper le seuil de saturation basée sur ces paramètres. / Utilization of the third dimension can lead to a significant reduction in power and average hop-count in Networks- on-Chip (NoC). TSV technology, as the most promising technology in 3D integration, offers short and fast vertical links which copes with the long wire problem in 2D NoCs. Nonetheless, TSVs are huge and their manufacturing process is still immature, which reduces the yield of 3D NoC based SoC. Therefore, Vertically-Partially-Connected 3D-NoC has been introduced to benefit from both 3D technology and high yield. Moreover, Vertically-Partially-Connected 3D-NoC is flexible, due to the fact that the number, placement, and assignment of the vertical links in each layer can be decided based on the limitations and requirements of the design. However, there are challenges to present a feasible and high-performance Vertically-Partially-Connected Mesh-based 3D-NoC due to the removed vertical links between the layers. This thesis addresses the challenges of Vertically-Partially-Connected Mesh-based 3D-NoC: Routing is the major problem of the Vertically-Partially-Connected 3D-NoC. Since some vertical links are removed, some of the routers do not have up or/and down ports. Therefore, there should be a path to send a packet to upper or lower layer which obviously has to be determined by a routing algorithm. The suggested paths should not cause deadlock through the network. To cope with this problem we explain and evaluate a deadlock- and livelock-free routing algorithm called Elevator First. Fundamentally, the NoC performance is affected by both 1) micro-architecture of routers and 2) architecture of interconnection. The router architecture has a significant effect on the performance of NoC, as it is a part of transportation delay. Therefore, the simplicity and efficiency of the design of NoC router micro architecture are the critical issues, especially in Vertically-Partially-Connected 3D-NoC which has already suffered from high average latency due to some removed vertical links. Therefore, we present the design and implementation the micro-architecture of a router which not only exactly and quickly transfers the packets based on the Elevator First routing algorithm, but it also consumes a reasonable amount of area and power. From the architecture point of view, the number and placement of vertical links have a key role in the performance of the Vertically-Partially-Connected Mesh-based 3D-NoC, since they affect the average hop-count and link and buffer utilization in the network. Furthermore, the assignment of the vertical links to the routers which do not have up or/and down port(s) is an important issue which influences the performance of the 3D routers. Therefore, the architectural exploration of Vertically-Partially-Connected Mesh-based 3D-NoC is both important and non-trivial. We define, study, and evaluate the parameters which describe the behavior of the network. The parameters can be helpful to place and assign the vertical links in the layers effectively. Finally, we propose a quadratic-based estimation method to anticipate the saturation threshold of the network's average latency.

Cette thèse fournit au lecteur un recueil d'applications de la théorie des graphes ; à ce but, des outils sur mesure, adaptés aux applications considérées, ont été conçus et mis en œuvre de manière inspirée par les données.Dans la première partie, une nouvelle métrique de centralité, nommée “bridgeness”, est présentée, basée sur une décomposition de la centralité intermédiaire (“betweenness centrality”) standard. Une composante, la “connectivité locale”, correspondante approximativement au degré d'un noeud, est différenciée de l'autre, qui, en revanche, évalue les propriétés structurelles à longue distance. En effet, cette dernière fournit une mesure de l'efficacité de chaque noeud à “relayer” parties faiblement connectées d'un réseau ; une caractéristique importante de cette métrique est son agnosticisme en ce qui concerne la structure de la communauté sous jacente éventuelle.Une deuxième application vise à décrire les caractéristiques dynamiques des graphes temporels qui apparaissent au niveau mésoscopique. L'ensemble de données de choix comprend 40 ans de publications scientifiques sélectionnées. L'apparition et l'évolution dans le temps d'un domaine d'étude spécifique (les ondelettes) sont capturées, en discriminant les caractéristiques persistantes des artefacts transitoires résultants du processus de détection des communautés, intrinsèquement bruité, effectué indépendamment sur des instantanées statiques successives. La notion de “flux laminaire”, sur laquelle repose le “score de complexité” que nous cherchons à optimiser, est présentée.Dans le même ordre d'idées, un réseau d'investisseurs japonais a été construit, sur la base d'un ensemble de données qui comprend des informations (indirectes) sur les filiales étrangères en copropriété. Une question très débattue dans le domaine de l'économie industrielle, l'hypothèse de Miwa-Ramseyer, a été démontrée de manière concluante comme fausse, du moins sous sa forme forte. / This thesis provides the reader with a compendium of applications of network theory; tailor-madetools suited for the purpose have been devised and implemented in a data-driven fashion. In the first part, a novel centrality metric, aptly named “bridgeness”, is presented, based on adecomposition of the standard betweenness centrality. One component, local connectivity, roughlycorresponding to the degree of a node, is set apart from the other, which evaluates longer-rangestructural properties. Indeed, the latter provides a measure of the relevance of each node in“bridging” weakly connected parts of a network; a prominent feature of the metric is its agnosticism with regard to the eventual ground truth community structure.A second application is aimed at describing dynamic features of temporal graphs which are apparent at the mesoscopic level. The dataset of choice includes 40 years of selected scientific publications.The appearance and evolution in time of a specific field of study (“wavelets”) is captured,discriminating persistent features from transient artifacts, which result from the intrinsically noisy community detection process, independently performed on successive static snapshots. The concept of “laminar stream”, on which the “complexity score” we seek to optimize is based, is introduced.In a similar vein, a network of Japanese investors has been constructed, based on a dataset which includes (indirect) information on co-owned overseas subsidiaries. A hotly debated issue in the field of industrial economics, the Miwa-Ramseyer hypothesis, has been conclusively shown to be false, at least in its strong form.

De nos jours, Le nombre de dispositifs ne cesse d’augmenter ce qui induit une forte demande des applications en données multimédia. Cependant gérer des données massives générées et consommées par les utilisateurs mobiles dans une zone urbaine reste une problématique de taille pour les réseaux cellulaires existants qui sont à la fois limités en termes de cout et de bande passante mais aussi due à la nature de telles données centrées- connexion. D’autre part, l’avancée technologique en matière de véhicules autonomes permet de constituer une infrastructure prometteuse capable de prendre en charge le traitement, la sauvegarde, et la communication de ces données. En effet, Il est maintenant possible de recruter des véhicules intelligents pour des fins de collecte, de stockage, et de partage des données hétérogènes en provenance d’un réseau routier afin de répondre aux demandes des citoyens via des applications. Par conséquent, nous tirons profit de l'évolution récente en « information Centric Networking » ICN afin d'introduire deux nouvelles approches de collecte et de stockage de contenu par les véhicules, nommées respectivement VISIT et SAVING, plus efficaces et plus proches de l'utilisateur mobile en zone urbaine ainsi nous remédions aux problèmes liés à la bande passante et le coût. VISIT est une plate-forme qui définit de nouvelles mesures de centralité basées sur l'intérêt social des citoyens afin d’identifier et de sélectionner l'ensemble approprié des meilleurs véhicules candidats pour la collecte des données urbaines. SAVING est un système de stockage de données sociales, qui présente une solution de mise en cache des données d’une façon collaborative entre un ensemble de véhicules parmi d’autres désignés et recrutés selon une stratégie des théorie des jeux basée sur les réseaux complexes. Nous avons testé ces deux méthodes VISIT et SAVING sur des données simulées pour environ 2986 véhicules avec des traces de mobilité réalistes en zone urbaine, et les résultats ont prouvés que les deux méthodes permettent non seulement une collecte et un stockage efficaces mais aussi bien scalables / The growth in the number of mobile devices today result in an increasing demand for large amount of rich multimedia content to support numerous applications. It is however challenging for the current cellular networks to deal with such increasing demand, both in terms of cost and bandwidth for the ``massive'' content generated and consumed by mobile users in an urban environment due to its connection-centric nature. The technological advancement in modern vehicles allow us to harness their computing, caching and communication capabilities to supplement infrastructure network. It is now possible to recruit smart vehicles to collect, store and share heterogeneous data on urban streets in order to provide citizens with different services. Therefore, we leverage the recent shift towards Information Centric Networking (ICN) to introduce two schemes, VISIT and SAVING for the efficient collection and storage of content at vehicles, closer to the urban mobile user to avoid bandwidth and cost. VISIT is a platform which defines novel centrality metrics based on the social interest of urban users to identify and select the appropriate set of best candidate vehicles to perform urban data collection. SAVING is a social-aware data storage system which exploits complex networks to present game-theoretic solutions for finding and recruiting vehicles adequate to perform collaborative content caching in an urban environment. VISIT and SAVING are simulated for around 2986 vehicles with realistic urban mobility traces and comparison results with other schemes in literature suggest both not only efficient but also scalable data collection and storage systems

La pénétration du marché des appareils mobiles a connu une croissance impressionnante ces dernières années. Smartphones, tablettes et ordinateurs portables sont devenus soit producteurs soit consommateurs de contenus générés par les utilisateurs. Les communications opportunistes permettent une couverture étendue dans les endroits où il n'existe aucune infrastructure réseau disponible et des stratégies de délestage de données pour aider les opérateurs à soulager la charge de leurs infrastructures. Dans cette thèse, nous considérons le cas de la diffusion opportuniste de plusieurs grands contenus d'un point de vue expérimental. Dans la première partie nous commençons par implémenter EPICS, un protocole réseau conçu pour l'échange opportuniste de grands contenus, dans des terminaux Android. Après sa évaluation nous proposons DAD, un nouveau protocole, qui envoie une rafale de paquets de données de façon adaptative. Nous comparons les deux protocoles expérimentalement et, à l'aide des traces de contacts, soit réelles, soit synthétiques, nous obtenons des gains importants avec cette nouvelle approche. La deuxième partie est dédiée au passage à l'échelle des systèmes de surveillance passive. Nous proposons deux approches. La première est basée sur la similarité des traces et des algorithmes de détection de communautés. La deuxième est basée sur des mesures collaboratives. / The market penetration of mobile devices has experienced an impressive growth. Smartphones, tablets, and laptops have become both producers and consumers of user-generated contents. They also motivate novel communication paradigms such as the possibility to establish, in an opportunistic fashion, direct device-to-device links whenever two mobile nodes enter within the wireless range of each other. In this thesis, we consider the case of opportunistic dissemination of multiple large contents from an experimental point of view. This implies revisiting, among others, the common assumption that contacts have enough capacity to transfer any amount of data.In the first part of this thesis, we start from an Android implementation of EPICS, a network protocol designed for exchanging large contents in opportunistic networks, on off-the-shelf devices. After an deep analysis of application-level logs and captured wireless traces we found out limitations and uncovered improving possibilities. We then propose DAD, a new content dissemination protocol that adaptively sends bursts of data instead of the per-fragment transmission strategy of EPICS.The second part of this thesis deals with the scalability of legacy WLAN monitoring systems. We propose two original approaches. With the first one, based on trace similarity and community detection algorithms, we are able to identify how many monitor we need in a target area and where to place them. The second approach in based on collaborative measurements. In this case we face the risk of biased measures due attacks of malicious users generating adulterated traces. We then propose a method to detect such malicious behaviors.

Avec la croissance exponentielle du trafic lié au développement de la vidéo et des services d’Internet, les systèmes WDM évoluent régulièrement pour augmenter la capacité de la fibre optique. Pour atteindre cet objectif, les concepts d’«élasticité» et de grille WDM flexible ont été introduits et ont conduit au développement de nouveaux équipements optiques. Dans le cadre des réseaux flexibles, le dimensionnement de réseaux se complexifie, et les outils de dimensionnement traditionnels doivent être repensés. De plus, des problèmes stratégiques et technologiques apparaissent avec l’arrivée de ce nouveau concept. Presque tous les équipements optiques doivent être remplacés par d’autres mieux adaptés, entraînant un coût de déploiement additionnel. Ce travail propose et implémente des nouveaux outils mathématiques et logiciels de dimensionnement multicouche des réseaux optiques flexibles. Des cas d’usage intéressants à étudier dans le cadre des réseaux flexibles sont aussi identifiés et proposés dans cette thèse. De même, ce travail traite les problèmes principaux émanant de la flexibilité optique. De façon plus spécifique, nous étudions le problème de la fragmentation du spectre WDM flexible dans les réseaux d’opérateurs et proposons des solutions. De plus, nous proposons et évaluons un cas d’usage qui combine l’élasticité et la restauration optique du trafic dans un contexte multicouche. Enfin, nous identifions et proposons une solution au problème lié à l’utilisation des amplificateurs optiques dans les réseaux flexibles / With the exponential growth of traffic driven by video and Internet services, WDM systems evolve regularly to increase optical fiber capacity. To meet the relentless need for capacity, advanced features have been integrated into optical layer leading to the notion of channel flexibility (datarate elasticity, flex-grid). In contrast, with the potential benefits that optical channel flexibility provides, network dimensioning gets even more complicated, and traditional dimensioning tools should be rethought. Moreover, some strategic and technological problems appear with optical layer flexibility. Almost, all legacy equipment in the optical layer needs to be replaced by greenfield and well-adapted equipment, which requires new investments. Furthermore, spectrum fragmentation has been identified as the main disadvantage of optical layer flexibility. This work proposes and implements different mathematical multilayer tools for network dimensioning with the aim of evaluating optical layer flexibility. It identifies profitable and advantageous use cases and networking scenarios that bring forward the interest of flex-grid and elasticity. This work also deals with the potential troubles of flexibility and provides solutions to them. Specifically, we thoroughly investigate spectrum fragmentation in operator network context, and propose some traffic engineering strategies. We propose and evaluate a new use case that combines datarate elasticity and optical restoration within a multilayer context. Finally, we state a new drawback of flex-grid technology regarding the use of legacy optical amplifiers with flex-grid networks and provide a solution to overcome this problem

Ce mémoire intitulé « Maternité en exil : la construction d'un réseau de soutien à Montréal » propose de documenter les réseaux de soutien des femmes immigrantes d'origine maghrébine. Plus précisément, il aborde l'aide attendue et reçue lors de leur expérience de maternité. Sur la base d'entrevues qualitatives menées dans deux quartiers Montréalais auprès de femmes immigrantes et d'intervenantes du milieu communautaire, le mémoire s'articule autour de plusieurs catégories d'aidants issus de réseaux différents : de la famille, de connaissances, du milieu du travail, d'organismes communautaires ou d'établissements de santé publique. Il a notamment été observé que le réseau féminin entourant les mères immigrantes est très important et que ces femmes mettent en place des stratégies afin de combler leurs attentes.

Les réseaux sociaux sont de plus en plus utilisés en écologie pour représenter et analyser la structure sociale. Modéliser la structure sociale permet de mieux comprendre les processus de transmission des maladies et de l’information entre les individus, ainsi que les bénéfices de la socialité sur la valeur adaptative des individus. Jusqu’à maintenant peu d’études ont identifié les déterminants et les conséquences des associations sociales. De surcroît, on connaît peu sur l’influence du type de données comportementales et du choix de l’indice d’association sur la structure des réseaux sociaux. Ma maîtrise explore les déterminants et conséquences de la socialité de même que l’impact du type de données pour la construction de réseaux sociaux grâce à la disponibilité de différents types de données comportementales et au suivi à long terme de la population de mouflons d’Amérique (Ovis canadensis) à Ram Mountain en Alberta. J’ai comparé trois réseaux sociaux construits avec trois types de données comportementales: co-occurrence dans un groupe, fréquence de proximité à ≤ 1,5 mètre et interactions agonistiques pour quantifier dans quelle mesure ces trois réseaux représentant la structure sociale des brebis adultes étaient similaires. Pour ce faire, j’ai contrasté des mesures individuelles et de réseaux. L’approche fréquemment utilisée d’utiliser les groupes pour inférer les associations sociales se révèle imparfaite: à l’intérieur d’un groupe, les associations sociales ne sont pas égales entre tous les membres. Ce travail souligne l’importance de choisir le type de données qui permet de répondre aux questions biologiques d’intérêt. Or, il semble que pour la population étudiée, les réseaux construits avec la composition de groupe et avec les évènements de proximité soient pertinents dans des contextes différents. Par conséquent, j’ai utilisé les évènements de proximité qui font appel à une association à fine échelle pour identifier les déterminants des associations entre les dyades. Pour une dyade, il y a un effet positif de la similarité du statut reproducteur sur la fréquence des associations pour les années 2011 et 2012. L’apparentement, la similarité en âge ou en rang de dominance n’influence pas la fréquence d’association d’une dyade. Quant au niveau de sociabilité à l’échelle individuelle, les brebis plus jeunes sont les plus centrales dans les réseaux sociaux et donc les plus sociables. Mes travaux de maîtrise amènent un nouveau regard sur l’étude de la socialité chez les animaux grâce à l’utilisation de réseaux sociaux pour explorer les déterminants et conséquences des associations sociales.