De nos jours les données ainsi que les applications dans le nuage (cloud) connaissent une forte croissance, ce qui pousse les fournisseurs à chercher des solutions garantissant un lien réseau stable et résilient à leurs utilisateurs. Dans cette thèse on étudie les protocoles réseaux et les stratégies de communication dans un environnement de centre de données distribués. On propose une architecture cloud distribuée, centrée sur l’utilisateur et qui a pour but de: (i) migrer des machines virtuelles entre les centres de données avec un temps d’indisponibilité faible; (ii) fournir un accès résilient aux machines virtuelles; (iii) minimiser le délai d'accès au cloud. On a identifié deux problèmes de décision: le problème d'orchestration de machines virtuelles, prenant en compte la mobilité des utilisateurs, et le problème de basculement et de configuration des localisateurs, prenant en compte les états des liens inter- et intra-centre de données. On évalue notre architecture en utilisant une plate-forme de test avec des centres de données distribués géographiquement et en simulant des scenarios basés sur des traces de mobilités réelles. On montre que, grâce à quelques modifications apportées aux protocoles d'overlay, on peut avoir des temps d'indisponibilité très faibles pendant la migration de machines virtuelles entre deux centres de données. Puis on montre qu’en reliant la mobilité des machines virtuelles aux déplacement géographiques des utilisateurs, on peut augmenter le débit de la connexion. De plus, quand l’objectif est de maximiser le débit entre l’utilisateur et sa ressource, on démontre par des simulations que la décision de l'emplacement des machines virtuelles est plus importante que la décision de basculement de point d'entrée du centre de données. Enfin, grâce à un protocole de transport multi-chemins, on montre comment optimiser les performances de notre architecture et comment à partir des solutions de routage intra-centre de données on peut piloter le basculement des localisateurs. / While many business and personal applications are being pushed to the cloud, offering a reliable and a stable network connectivity to cloud-hosted services becomes an important challenge to face in future networks. In this dissertation, we design advanced network protocols, algorithms and communication strategies to cope with this evolution in distributed data center architectures. We propose a user-centric distributed cloud network architecture that is able to: (i) migrate virtual resources between data centers with an optimized service downtime; (ii) offer resilient access to virtual resources; (iii) minimize the cloud access latency. We identify two main decision making problems: the virtual machine orchestration problem, also taking care of user mobility, and the routing locator switching configuration problem, taking care of both extra and intra data center link states. We evaluate our architecture using real test beds of geographically distributed data centers, and we also simulate realistic scenarios based on real mobility traces. We show that migrating virtual machines between data centers at negligible downtime is possible by enhancing overlay protocols. We then demonstrate that by linking cloud virtual resource mobility to user mobility we can get a considerable gain in the transfer rates. We prove by simulations using real traces that the virtual machine placement decision is more important than the routing locator switching decision problem when the goal is to increase the connection throughput: the cloud access performance is primarily affected by the former decision, while the latter decision can be left to intra data center traffic engineering solutions. Finally, we propose solutions to take profit from multipath transport protocols for accelerating cloud access performance in our architecture, and to let link-state intra data center routing fabrics piloting the cloud access routing locator switching.

Internet est le résultat de l’interaction des milliers de réseaux qui le composent. On les appelle les systèmes autonomes, chacun est identifié par un numéro unique (ASN). Les politiques de routage des AS et les accords économiques restent confidentiels normalement. Afin de mieux comprendre le routage dans l’Internet, les chercheurs modèlent le routage. Le model souvent utilisé c’est la représentation d’un AS par un atome. Nous présentons trois contributions dans ce travail. On montre d’abord des contradictions entre les décisions de routage réellement faites et les inférences à partir d’un ensemble d’hypothèses souvent utilisées. 70% des instances de ce qu’on appelle «plusieurs sorties» montrent des incohérences. Le routage est appelé à plusieurs sorties quand un AS utilise simultanément plusieurs routes vers la même destination, et chacune passe par un AS différent. Notre deuxième contribution est sur les routes BGP erronées causées par des mauvaises configurations liées à la transaction de la représentation des ASNs de 16-bits à 32-bits et l’utilisation d’AS23456 pour assurer la compatibilité. Nous montrons que tels erreurs sont encore présentes, ensuite nous montrons les effets des routes qui contiennent AS23456 sur les travaux qui emploient ces routes. Notre dernière contribution concerne les dynamiques de de routage dans l’Internet. Nous proposons une méthode pour quantifier ces dynamiques dans chaque AS afin d’en extraire ceux les plus dynamiques. Ensuite, on se concentre sur l’AS Level 3, l’AS le plus dynamique. Nous expliquons que la raison pour ce grand nombre de dynamique c’est l’équilibration de charge entre des routeurs qui avait plusieurs liens physiques. / Internet is the result of interaction of the thousands of networks that compose it. Each of them is called an autonomous system (AS) and has a unique number (ASN). Routing policies of ASes and business agreements remain in most cases confidential. To understand Internet routing, researchers use routing models. A large family of models represents an AS as an atomic structure. We make in this work three contributions. We look first on a set of commonly made assumptions to show using what we call multi-exit routing contradictions in routing decisions between real routing observed in publicly available measurements and that inferred from the assumptions. Sometimes, more than 70% of multi-exit instances show incoherencies. Multi-exit routing happens when an AS uses simultaneously different routes to a destination, each passing through a different AS. Our second contribution concerns erroneous BGP routes due to misconfigurations in BGP routers related to AS_TRANS, the solution introduced to assure the compatibility with old BGP routers when the change was made to represent ASNs on 32-bits instead of 16-bits. We show that such errors are indeed present, then we show how they can affect work making use of routes carrying this ASN. Our last contribution concerns routing dynamics in the Internet. We propose a method to quantity routing dynamics in each AS, then we look on ASes that have a large proportion of dynamics. After that, we focus on the AS Level 3, one of the ASes that we observe to be most dynamic. We explain that one of the reasons of a large part of the observed dynamics is load balancing between routers that have multiple physical links between each of them.

Les réseaux de capteurs ont créé un domaine de recherche très intéressant avec un champs d'applications très large. L'assistance aux personnes est notamment une des nombreux champs potentiels. Les contraintes de ce type de réseaux sont nombreuses et nécessitent des mécanismes spécifiques. Les problématiques de consommation d'énergie et de sécurité sont particulièrement importantes et ont fait l'objet de travaux spécifiques. La thématique de l'assistance aux personnes impose notamment des contraintes de robustesse et de fiabilité des communications. Le but de ces travaux de recherche est de définir diverses solutions permettant de répondre à ces problématiques. Ces travaux se décomposent en trois parties. Dans un premier temps, une plate-forme de communications basée sur les réseaux personnels PAN a été définie. Cette plate-forme a été développée et intégrée dans une station de métro Parisienne. Une modélisation de cette plate-forme ainsi qu'une analyse des observations et des résultats issus de cette intégration nous ont permis d'identifier les faiblesses de l'architecture et des technologies mises en œuvre. Dans un deuxième temps, nous avons développé diverses solutions permettant de fiabiliser cette plate-forme. En particulier, nous avons conçu un algorithme d'ordonnancement permettant de réduire la consommation d'énergie dans les réseaux capteurs par l'utilisation d'une analyse sémantique des données. Nous avons ensuite proposé une architecture de sécurité, Tiny 3-TLS, qui permet de sécurisé les communications entre un capteur et une entité située sur un réseau disjoint. Enfin, nous nous sommes intéressés aux communications entre cette plate-forme et les terminaux mobiles. L'aspect fiabilité a en particulier fait l'objet de travaux spécifiques. C'est pourquoi dans un troisième temps, nous avons proposé une solution de routage définissant une nouvelle métrique. Nous avons ensuite proposé un protocole coopératif permettant un apport de fiabilité dans les communications / Wireless Sensors Networks is a very active research area with a very large scope of possible application. In particular, assistance to person is one of the promising applications. The constraints in this kind of networks are strong and needs of specifics mechanisms. Energy consumption and security are particularly important and are subject of several works. Assistance to person set some robustness constraints and communications reliability. The goal of these works is to define several solutions to answer to these problematic. This work has been split in three different parts. First, a communication platform based on Personal Network techniques was defined. This platform was design, develop and install in a Paris metro station. We made an analytical model of our platform to perform an analysis of its performances. This analysis and the results from the platform installation itself allow us to clearly define the architecture weaknesses and the technologies drawbacks. Second, we developed several solutions to bring reliability to the platform. First, we designed a scheduling algorithm allowing to reduce the bandwidth utilization. This algorithm uses a semantic data analysis to help the data scheduling. Then, we define a solution bringing security to the communications between a sensor node and a remote monitoring terminal. This solution allows to establish a secure end-to-end tunnel between two entities in an heterogeneous network. At last, we were interested to the communications between the platform and the mobile terminal. We focus our work on the reliability aspect of the communications. So, in the last part of this thesis, we suggest a routing protocol using a metric based on the RSSI. Then, we define a cooperative protocol bringing more reliability to the communications

Cette thèse a pour objectif de développer des techniques permettant d'améliorer l'efficacité énergétique des réseaux de capteurs destinés à la surveillance d'une chaîne de froid. La première approche développée dans cette thèse concerne la phase de transport des produits alimentaires. Les protocoles proposés VBS, WaS et eVBS s'adressent à la problématique posée par l'absence de station de base permanente au sein du petit réseau déployé dans un camion où les nœuds sont en visibilité directe. Ces méthodes ont le triple avantage de présenter un faible overhead, d'accroître l'ergonomie de l'application et l'intérêt économique du réseau. Dans l'état de l'art, il n'existe pas de déploiement de très grands réseaux de capteurs sans fil destinés à la surveillance d'une chaîne de froid. Le cœur de cette thèse se positionne ainsi autour de la problématique du passage à l'échelle, en proposant plusieurs approches permettant d'améliorer l'efficacité énergétique du réseau. Ainsi des optimisations du routage et des techniques de formation de clusters multi-sauts sont proposées grâce à quelques idées originales d'utilisation de l'indicateur de la qualité de lien. Le protocole L2RP de routage par répartition de charge, le mécanisme SNCR de réduction des clusters singletons ainsi que le protocole LQI-DCP d'optimisation du positionnement des chefs de clusters sont des contributions de cette thèse exploitant le LQI afin d'accroître l'efficacité énergétique du réseau. De plus, nous avons montré que l'heuristique MaxMin de formation de clusters multi-sauts n'est pas compatible avec la topologie de déploiement en grille qui est la plus fréquente dans les architectures de réseaux de capteurs. / Wireless Sensor Networks (WSN) are used today in many applications that differ in their own objectives and specific constraints. However the common challenge in designing WSN applications comes from the specific constraints of micro-sensors because of their limited physical resources such as limited battery lifetime, weak computational capability and small memory capacity. This thesis aims to develop techniques to improve the energy efficiency of wireless sensor networks intended to a cold chain monitoring application. In such area, existing solutions consist of walled temperature recorders in warehouses and transport vehicles, which essentially control the room storage temperature which is not necessarily the product one. By integrating wireless micro-sensor devices with pallets and trays, one allows full real-time tracking of the cold chain originating from factories to the shelves of retailers. The first approach developed in this thesis concerns the phase of transporting food. The proposed VBS, WaS and eVBS protocols address the main issue resulting from the absence of a permanent base station in the small network deployed in a truck where nodes are generally in the same transmission range. These methods have the triple advantages of having a low overhead, increasing the ergonomics of the application and enhancing the economic interest of the network. In the state of art, there is no very large scale deployment of WSN for a cold chain monitoring system. Thus, the core of this thesis addresses the scalability issues by offering several ways to improve overall energy efficiency of the network. So, routing techniques improvement and efficient multi-hop clustering protocols are proposed through some original ideas using the Link Quality Indicator (LQI) provided by the MAC sublayer. The LQI is defined in the IEEE 802.15.4 standard in which its context of use is not specified. The link reliability based routing protocol (L2RP) which load balances the traffic between nodes, the single-node cluster reduction mechanism (SNCR) and the LQI-DCP multi-hop clusters formation protocol which improves clusterhead locations are some of contributions of this thesis which exploit the LQI to, significantly, increase the WSN efficiency. We also show that the MaxMin d-cluster formation heuristic does not support the grid deployment topology which is the more often used in WSN architectures.

Le récepteur à la transferrine (TfR1) est un récepteur très bien conservé au cours de l’évolution qui permet l’entrée du fer (Fe) lié à la transferrine (Fe-Tf) dans les cellules. Une fois internalisé, le fer se détache de la Tf et est exporté dans le cytoplasme tandis que le complexe Tf/TfR1 est recyclé à la membrane plasmique. Le TfR1 est internalisé par un mécanisme clathrine dépendant et peut être soit recyclé à la membrane plasmique par la voie rapide, soit être dirigé vers le compartiment endosomal de recyclage (ERC). Une fois dans l’ERC, le TfR1 peut être soit recyclé à la membrane plasmique par la voie lente, soit être dirigé vers les lysosomes. De nombreuses protéines régulent le routage des protéines internalisées comme les protéines Rab. Il s’agit de petites GTPases impliquées dans les échanges moléculaires entre les différents compartiments cellulaires.Etant la principale voie d’entrée du fer dans la cellule,le TfR1 est exprimé par la plupart des cellules et est surexprimé par les cellules hautement prolifératives dont certaines cellules cancéreuses. Le TfR1 est très étudié comme cible thérapeutique dans le développement de nouvelles stratégies anti-cancéreuses. A24 est un anticorps murin anti-TfR1 dont l’action anti-proliférative et pro-apoptotique ont été démontrées dans plusieurs hémopathies malignes.Nous nous sommes demandés comment la fixation de A24 sur le TfR1 peut produire des effets différents de la fixation de la Fe-Tf. En générant un fragment Fab, nous avons d’abord démontré que le routage du TfR1 dépend de la valence de son ligand. Nous avons ensuite démontré que la fixation monovalente du TfR1 par la Fe-Tf et le Fab induisent son recyclage sans passer par l’ERC. Nous avons également démontré que la fixation divalente du TfR1 par A24 induit son routage depuis l’ERC vers les lysosomes par une voie dépendante de Rab12. / The transferrin receptor (TfR1) is a highly conserved receptor that allows the entry of iron (Fe) linked to transferrin (Fe-Tf) into cells. Once internalized, Fe separates from the Tf and is exported in the cytoplasm whereas the complex Tf/TfR1 is recycled to the cell membrane. TfR1 is internalized by a clathrin mediated endocytosis and can be either recycled to the cell membrane through the rapid pathway or be routed towards the endosomal recycling compartment (ERC). Once in the ERC, the TfR1 can be either recycled to the cell membrane through the slow pathway or be routed towards lysosomes. Many proteins regulates the routing of internalized proteins such as Rab proteins. They are small GTPases involved in molecular exchanges between the different cellular compartments.Being the main mode of entry of iron into cells, TfR1is expressed by almost every cells and is overexpressed by highly proliferative cells including some cancer cells. TfR1 is extensively studied as a therapeutic target for the development of new anti-cancer strategies. A24 is a murine anti-TfR1 whose anti-proliferative and pro-apoptotic roles were demonstrated in several hematological malignancies.We wondered how A24 binding on TfR1 can produce different effects from Fe-Tf binding. By the manufacturing of a Fab fragment, we first demonstrated that TfR1 fate depends on its ligand’s valency. We then demonstrated that the monovalent binding of TfR1 with Fe-Tf or the Fab leads to its recycling without going through the ERC. We also showed that the divalent binding of the TfR1 by A24 leads to its routing from the ERC to lysosomes through a Rab12 dependent pathway.

Au cours de ces dernières années, les réseaux de capteurs sans fils ont connu un intérêt croissant à la fois au sein de la communauté scientifique et industrielle en raison du large potentiel en terme d’applications offertes. Toutefois, les capteurs sont conçus avec d’extrêmes contraintes en ressources, en particulier la limitation de l’énergie. Il est donc nécessaire de concevoir des protocoles efficaces, évolutifs et moins consommateur d’énergie afin de prolonger la durée de vie de ces réseaux. Le clustering est une approche très populaire, utilisée pour l’optimisation de la consommation d’énergie des capteurs. Cette technique permet d’influencer fortement la performance globale du réseau. En outre, dans de tels réseaux, le routage génère un nombre assez élevé d’opérations non négligeables qui affectent considérablement la durée de vie du réseau ainsi que le débit offert. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés d’une part aux problèmes de clustering et de routage en utilisant des méthodes d’optimisation inspirées de certaines sociétés biologiques fournissant des modèles puissants qui conduisent à l’établissement d’une intelligence globale en se basant sur des comportements individuels très simples. Nous avons proposé une approche de clustering distribuée basée sur le processus de sélection des sites de nidification chez les colonies d’abeilles. Nous avons formulé le problème de clustering distribuée comme un processus social de prise de décision dans lequel les capteurs agissent d’une manière collective pour choisir des représentants au sein de leurs clusters respectifs. Le protocole proposé assure une distribution de l’équilibrage de charge entre les membres de chaque cluster afin de prolonger la durée de vie du réseau en faisant un compromis entre la consommation d’énergie et la qualité du canal de communication. D’autre part, nous avons proposé un protocole de routage basé sur des clusters en utilisant un algorithme inspiré du phénomène de butinage des abeilles. Nous avons formulé le problème de clustring comme un problème de programmation linéaire alors que le problème du routage est résolu par une fonction de coûts. L’algorithme de clustering permet la construction efficace des clusters en faisant un compromis entre la consommation d’énergie et la qualité du canal communication au sein des clusters tandis que le routage est réalisé de manière distribuée. Les protocoles proposés ont été intensivement expérimentés sur plusieurs topologies dans différents scénarios de réseaux et comparés avec des protocoles bien connus de clustering et routage. Les résultats obtenus démontrent l’efficacité des protocoles proposés. / During the past few years, wireless sensor networks witnessed an increased interest in both the industrial and the scientific community due to the potential wide area of applications. However, sensors’ components are designed with extreme resource constraints, especially the power supply limitation. It is therefore necessary to design low power, scalable and energy efficient protocols in order to extend the lifetime of such networks. Cluster-based sensor networks are the most popular approach for optimizing the energy consumption of sensor nodes, in order to strongly influence the overall performance of the network. In addition, routing involves non negligible operations that considerably affect the network lifetime and the throughput. In this thesis, we addressed the clustering and routing problems by hiring intelligent optimization methods through biologically inspired computing, which provides the most powerful models that enabled a global intelligence through local and simple behaviors. We proposed a distributed clustering approach based on the nest-sites selection process of a honeybee swarm. We formulated the distributed clustering problem as a social decision-making process in which sensors act in a collective manner to choose their cluster heads. To achieve this choice, we proposed a multi- objective cost-based fitness function. In the design of our proposed algorithm, we focused on the distribution of load balancing among each cluster member in order to extend network lifetime by making a tradeoff between the energy consumption and the quality of the communication link among sensors. Then, we proposed a centralized cluster-based routing protocol for wireless sensor networks by using the fast and efficient searching features of the artificial bee colony algorithm. We formulated the clustering as a linear programming problem and the routing problem is solved by proposing a cost-based function. We designed a multi-objective fitness function that uses the weighted sum approach, in the assignment of sensors to a cluster. The clustering algorithm allows the efficient building of clusters by making a tradeoff between the energy consumption and the quality of the communication link within clusters while the routing is realized in a distributed manner. The proposed protocols have been intensively experimented with a number of topologies in various network scenarios and the results are compared with the well-known cluster-based routing protocols. The results demonstrated the effectiveness of the proposed protocols.

Les réseaux véhiculaires mobiles, ou Vehicular Ad-hoc NETworks (VANETs), existent depuis les années 80, mais sont de plus en plus développés depuis quelques années dans différentes villes à travers le monde. Ils constituent un apport d’informations aux réseaux routiers grâce à la mise en place de communications entre ses constituants : principalement les véhicules, mais aussi certaines infrastructures de bords de routes liées directement aux automobilistes (feux de circulation, parcomètres, infrastructures spécialisées pour les VANETs et bien d’autres). L’ajout des infrastructures apporte un support fixe à la dissémination des informations dans le réseau. Le principal objectif de ce type de réseau est d’améliorer la sécurité routière, les conditions de circulations, et d’apporter aux conducteurs et aux passagers quelques applications publicitaires ou de divertissement. Pour cela, il est important de faire circuler l’information de la manière la plus efficace possible entre les différents véhicules. L’utilisation des infrastructures pour la simulation de ces réseaux est bien souvent négligée. En effet, une grande partie des protocoles présentés dans la littérature simulent un réseau ad-hoc avec des noeuds se déplaçant plus rapidement et selon une carte définie. Cependant, ils ne prennent pas en compte les spécificités même d’un réseau véhiculaire mobile. Le routage de l’information dans les réseaux véhiculaires mobiles utilise les infrastructures de façon certes opportuniste, mais à terme, les infrastructures seront très présentes dans les villes et sur les autoroutes. C’est pourquoi nous nous sommes concentrés dans ce mémoire à l’étude des variations des différentes métriques du routage de l’information lors de l’ajout d’infrastructures sur une autoroute avec l’utilisation du protocole de routage AODV. De plus, nous avons modifié le protocole AODV afin d’obliger les messages à emprunter le chemin passant par les infrastructures si celles-ci sont disponibles. Les résultats présentés sont encourageants, et nous montrent qu’il est important de simuler les réseaux VANETs de manière complète, en considérant les infrastructures. / Vehicular Ad-hoc NETwork (VANET) were created in the early 80’s but have been developped for the last few years in many cities around the world. They add informations to the road network by including wireless communications between its component. Mainly the vehicles, but also numerous RoadSide Units (RSU) which are directly in relation with the road network (traffic light, meter, but also specialized units and more). The addition of RSUs help the network to disseminate the informations across the network. The main goal of this type of networks is to improve road safety and road traffic, as well as providing driver and passengers with advertisement and entertainment applications. In order to accomplish these aims, a good routing of the information in this kind of networks is a key. Unfortunately, the use of the RSUs in the simulations of VANETs is often missed. Indeed, the major parts of research on the matter of routing in VANETs are a simulation of a mobile ad-hoc network with only some improvements : controlled movement of faster nodes. They do not use the full description of a vehicular ad-hoc network. The routing in these networks use RSU in an opportunistic way but in the end, the RSUs should be deployed massively so they have to be ackowledged. In this research, we concentrate on the study of the variations of routing metrics when RSUs are added to the simulations. The routing protocol used is AODV, and we present a modification of it, to force messages to use the path which contains RSU(s) if they exist. The results are encouraging and show us that in the simulation of a real vehicular ad-hoc networks, it is important to consider the roadside units.

Un réseau mobile ad hoc constitue un ensemble de noeuds mobiles interconnectés par une technologie sans fil, formant un réseau décentralisé, sans infrastructure fixe. Ce type de réseau est caractérisé par une topologie dynamique qui varie aléatoirement en fonction du temps. Ce comportement aléatoire rend difficile la détermination d’un chemin entre deux noeuds mobiles, d’où la difficulté de mettre en place des algorithmes de routage efficaces pour ces réseaux. Dans ce contexte, les travaux du groupe de normalisation MANET (Mobile Ad hoc NETwork) ont donné lieu à deux catégories d’algorithmes de routage : les algorithmes proactifs et les algorithmes réactifs. Les algorithmes proactifs disposent en permanence d’une route pour chaque paire de sources/destinations dans le réseau, ce qui génère un trafic de signalisation important. Au contraire, pour les algorithmes réactifs, les routes sont construites à la demande et sont détruites après leur utilisation. Cela génère à priori un faible trafic de signalisation, mais également un délai supplémentaire lors de la construction (ou de la reconstruction) des routes. Dans ce mémoire, nous proposons une formulation du problème de routage en tenant compte des paramètres tels que le délai moyen de bout-en-bout, le taux de paquets reçus et le taux d’information de contrôle. Les résultats de simulation montrent que les performances du réseau dépendent à la fois de l’intensité du trafic et du degré de mobilité des noeuds. / A mobile ad hoc network is a set of mobile nodes interconnected by a wireless technology, forming a decentralised network, without any fixed infrastructure. This type of network is characterised by a dynamic topology which randomly varies with the time. Such behaviour makes difficult the determination of routes between two mobile nodes, from where the difficulty in setting up effective routing algorithms for these networks. In this context, the MANET (Mobile Ad hoc NETwork) group proposes two categories of routing algorithms : proactive and reactive. The proactive algorithms permanently have a route for each pair of source/destination nodes, which generates an important signaling traffic. On the contrary, for the reactive algorithms, the routes are built on demand and are destroyed after their use, generating a priori a weak traffic of signalisation but also an additional delay to the construction delay (or rebuilding) of routes. Within this memory, we propose a formulation of the routing problem by taking account of the parameters such as the average end-to-end delay, the packet delivery fraction and the routing overhead. The results of simulation show that the performances of the network depend on both the traffic intensity and the nodes mobility degree.

Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés aux réseaux urbains considérés par le projet ANR ARESA2 qui sont principalement des réseaux de capteurs et actionneurs hétérogènes : l'hétérogénéité est causée par la coexistence des noeuds capteurs à faibles ressources et des noeuds actionneurs riches en ressources. Ces derniers devraient être utilisés de manière différenciée par le réseau. C'est dans ce contexte que se déroule cette thèse dans laquelle nous avons étudié des algorithmes d'auto-organisations et de routage s'appuyant sur l'hétérogénéité. Au début, nous nous sommes intéressés à l'auto-organisation dans un contexte hétérogène. Se basant sur l'idée que les ressources au niveau des noeuds actionneurs doivent être exploitées afin de réduire la charge de communication au niveau des noeuds capteurs, nous avons proposé un protocole d'auto-organisation appelée Far-Legos. Far-Legos permet de profiter de la puissance d'émission des actionneurs pour apporter une information de gradient au niveau des capteurs. Les actionneurs initient et construisent une topologie logique. Cette dernière sera utilisée pour faciliter la phase de collecte de données à partir des noeuds capteurs vers les noeuds actionneurs. Ensuite, nous nous sommes intéressés aux liens asymétriques causés par la présence de différents types de noeuds avec différentes portées de transmission. Ces liens asymétriques, causés par l'hétérogénéité au niveau des noeuds constituant le réseau, peuvent détériorer les performances des protocoles de routage qui ne tiennent pas compte de ce type de liens. Pour éviter la dégradation de ces protocoles de routage, nous introduisons une nouvelle métrique de calcul de gradient ou de rang. Celle-ci sera utile pour détecter et éviter les liens asymétriques au niveau de la couche réseau pour le protocole de routage RPL. Nous présentons aussi une adaptation du protocole de collecte de données basé sur Legos pour détecter et éviter ces liens asymétriques. Enfin, nous nous sommes intéressés à l'exploitation de ces liens asymétriques. Nous proposons ainsi un protocole de collecte de données dédiés aux réseaux hétérogènes contenant des liens asymétriques appelé AsymRP. AsymRP est un protocole de routage dédié au trafic de collecte de données basé sur une connaissance de voisinage à 2-sauts combinée avec l'utilisation des messages d'acquittements (ACKs) implicites et une technique de routage de messages ACKs explicites. Cette proposition tire profit des liens asymétriques afin d'assurer une collecte de données fiable.

Includes index.