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.

Cette thèse porte sur l’optimisation des stratégies de reroutage dans les réseaux de télécommunications. Plus précisément, l’objectif est de proposer ou d’adapter des mécanismes permettant de router le trafic du réseau après une panne partielle, c’est-à-dire, après une baisse de la bande passante d’un ou plusieurs liens du réseau, tout en minimisant le coût de dimensionnement du réseau. Nos contributions principales sont la proposition de deux stratégies de protection/routage nommée Flow Thinning et Elastic Flow Rerouting. La thèse est organisée en trois parties. Dans la première partie, nous présentons la problématique de la thèse avant de passer en revue les stratégies de protection et reroutage de la littérature, leur modélisation et méthode de résolution. La deuxième partie présente en détails la première stratégie de protection appelée Flow-Thinning. Cette stratégie gère les pannes partielles en diminuant la bande passante de certain flots qui passent par le ou les arc(s) perturbés. Cela implique un surdimensionnement du routage nominal permettant d’assurer le trafic en cas de perturbations. La troisième et dernière partie concerne la deuxième stratégie de routage dénommée Elastic Flow Rerouting. Cette stratégie est un peu plus complexe que la première dans le sens où, en cas de panne, une distinction est faite entre les demandes perturbées ou non. Si une demande est perturbée, elle peu augmenter le trafic sur ces chemins. Si elle ne l’est pas, elle peut libérer de la bande passante sous la condition qu’elle ne devienne pas perturbée à son tour. Notons que ces deux stratégies sont assez difficiles du point de vue de leur complexité. Cette thèse a fait l’objet de divers travaux écrits : trois articles (acceptés ou en révision) dans des journaux (Fouquet et al. (2015b), Pióro et al. (2015), Shinko et al. (2015)), deux articles invités (Fouquet and Nace (2015), Fouquet et al. (2014c)) et huit articles dans des conférences internationales (Fouquet et al. (2015a; 2014d;a;b;e), Pióro et al. (2013b;a), Shinko et al. (2013)). Notons que Pióro et al. (2013b) a reçu le "Best Paper Award" de la conférence RNDM 2013. Pour finir, notons que cette thèse a été réalisée au laboratoire Heudiasyc de l’Université de Technologie de Compiègne (UTC). Elle a été financée par le Ministère de l’enseignement et de la recherche français3 avec le soutien du labex MS2T4 de l’UTC. / This thesis summaries the work we have done in optimization of resilient communication networks. More specifically, the main goal is to propose appropriated recovery mechanisms for managing the demand traffic in a network under partial failures, i.e. when some part of the network (one or some links and/or nodes) is operational with reduced capacity. The main criterion in deciding the efficiency of the proposed recovery scheme is the dimensioning cost of the network while keeping the management cost at reasonable levels. Our main contribution is the design of two restoration strategies named Flow Thinning and Elastic Flow Rerouting. This document is organized in three main parts. In the first part, we present the problematic of the thesis. It includes an introduction on the protection and rerouting state-of-art strategies, together with their mathematical models and resolution methods. The second part presents in depth the first protection strategy named Flow Thinning. This strategy manages partial failures by decreasing appropriately the bandwidth on some flows routed through one of perturbed links. This implies overdimensionning of the network in the nominal state to ensure demand traffic in all failure states. The third and last part deals with the second rerouting strategy called Elastic Flow Rerouting. This strategy is a bit more complex than the first one because, in a failure state, we need to distinguish demands which are disturbed and the one which are not. If a demand is disturbed, it can increase the traffic on some of its paths. If it is not disturbed, it can release bandwidth on paths at the condition it remains non-disturbed. All this allows for further reducing the dimensioning cost but at a higher cost in terms of recovery process management. Note that the dimensioning problems for each strategy are shown to be NP-hard in their general form. The work of the thesis has been published in: three journal articles (Fouquet et al. (2015b), Pióro et al. (2015), Shinko et al. (2015)), two invited articles (Fouquet and Nace (2015), Fouquet et al. (2014c)) and height articles in international conferences (Fouquet et al. (2015a; 2014d;a;b;e), Pióro et al. (2013b;a), Shinko et al. (2013)). Note that Pióro et al. (2013b) has been rewarded by a "Best Paper Award" from the RNDM conference. To conclude, note that this thesis was realized in the Heudiasyc laboratory, from the Université de Technologie de Compiègne (UTC). It was financed by the French Ministry of Higher Education and Research1 with the support of the Labex MS2T2 of the UTC.

Les réseaux de capteurs sans fil (RCSFs) sont constitués d’un grand nombre de noeuds de capteurs qui sont généralement alimentés par batterie et conçu pour fonctionner pendant une grande période. Les domaines d’application sont nombreux et variés, tel que le domaine environnementale, médicale et militaire.L’atout majeur de ce dispositif est un déploiement à grande échelle sans aucune maintenance. Les capteurs n’ont pas besoin d’une infrastructure établie pour parvenir à transmettre des données vitales à l’étude de l’environnement. Il est nécessaire également de garantir une bonne qualité de service, car les réseaux de capteurs sans fils doivent intégrer des mécanismes qui permettent aux utilisateurs de prolonger la durée de vie du réseau en entier, car chaque noeud est alimenté par une source d’énergie limitée et généralement irremplaçable.C’est pourquoi, il est nécessaire d’optimiser la consommation d’énergie à tous les niveaux de conception de ce type de réseau. Par conséquent, la minimisation de la consommation d’énergie est un facteur de conception des plus importants dans les réseaux de capteurs.Le but de cette thèse est étudier les différents techniques de routages existant dans un contexte sans fil multi-saut afin d’obtenir de meilleures performances. Nous portons notre étude sur les protocoles de routages les plus connus afin de proposer dans une deuxième partie un nouveau protocole de routage permettant d’optimiser la consommation d’énergie dans les réseaux de capteurs sans fil, en gardant une qualité de service optimale. / Wireless sensor networks (WSNs) are composed of a large number of sensor nodes that are typicallybattery-powered and designed to operate for a long period. Application areas are many and varied, such as the environmental field, medical and military.The major advantage of this device is a large-scale deployment without any maintenance. The sensors do not need to achieve an established infrastructure to transmit vital data to the study of the environment. It is also necessary to ensure good quality service, because without son sensor networks must incorporate mechanisms that allow users to extend the life of the entire network, as each node is supplied by a limited power source and generally irreplaceable. Therefore, it is necessary to optimize the power consumption at all levels of design of this type of network. Accordingly, minimization of power consumption is one of the most important design factors in sensor networks.The aim of this thesis is study the different existing routing techniques in a context without multi-hop son to get better performance. We carry our study of the most popular routing protocols to offer in a second part a new routing protocol for optimizing energy consumption without son sensor networks, keeping an optimal quality of service.

Cette thèse s’intéresse aux problématiques de routage dans les réseaux, notamment dans le graphe des systèmes autonomes (AS) d’Internet. Nous cherchons d’une part à mieux comprendre les propriétés du graphe de l’Internet qui sont utiles dans la conception de nouveaux paradigmes de routage. D’autre part, nous cherchons à évaluer par simulation les performances de ces paradigmes. La première partie de mes travaux porte sur l’étude d’une propriété́ métrique, l’hyperbolicité́ selon Gromov, utilisée dans la conception de nouveaux paradigmes de routage. Je présente dans un premier temps une nouvelle approche pour le calcul de l’hyperbolicité́ d’un graphe utilisant une décomposition du graphe par les cliques-séparatrices et la notion de paires éloignées. Je propose ensuite un nouvel algorithme pour le calcul de l’hyperbolicité́ qui, combiné avec la méthode de décomposition par les cliques-séparatrices, permet son calcul sur des graphes composés de 58 000 sommets en quelques heures. La deuxième partie de mes travaux porte sur le développement de DRMSim, une nouvelle plate-forme de simulation de modèles de routage dynamiques. Celle-ci permet l’évaluation des performances des schémas de routage et leur comparaison au protocole de référence, le protocole de routeur frontière, BGP. DRMSim a permis l’étude par simulation de différents schémas de routage compact sur des topologies à O(10k) nœuds. Je détaille l’architecture de DRMSim et quelques exemples d’utilisation. Puis, je présente une étude réalisée en vue de développer une version parallèle et distribuée de DRMSim dans le cadre de la simulation de BGP / This thesis considers routing issues in networks, and particularly the graph of the autonomous systems (AS) of the Internet. Firstly, we aim at better understanding the properties of the Internet that are useful in the design of new routing paradigms. Secondly, we want to evaluate by simulation the performance of these paradigms. The first part of my work concerns the study of the Gromov hyperbolicity, a useful metric property for the design of new routing paradigms. I show how to use a decomposition of the graph by clique-separators as a pre-processing method for the computation of the hyperbolicity. Then, I propose a new algorithm to compute this property. Altogether, these methods allows us for computing the hyperbolicity of graphs up to 58 000 nodes. The second part of my work concerns the development of DRMSim, a new Dynamic Routing Model Simulator. It facilitates the evaluation of the performances of various routing schemes and their comparison to the standard routing scheme of the Internet, the border router protocol BGP. Using DRMSim, we performed simulations of several compact routing schemes on topologies up to O(10k) nodes. I describe its architecture and detail some examples. Then, I present a feasibility study for the design of a parallel/distributed version of DRMSim in order to simulate BGP on larger topologies.

Les réseaux mobiles ad hoc, appelé généralement MANET ( Mobile Ad hoc NETwork ) continuent augmenter leur présence dans notre vie. Ils deviennent une pierre angulaire du commerce, de la société, de l'armée, de la science, et même des applications de future. Cependant, ces réseaux opèrent souvent dans des environnements ouverts, ce qui les rend particulièrement vulnérables aux nombreux menaces. Ainsi, les méthodes traditionnelles de sécuriser les réseaux s'appuyant sur les techniques de prévention, par exemple le pare-feu et le cryptage, ne sont plus suffisants et doivent être enrichies par des mécanismes réactifs comme le système de détection d'intrusions (ou Intrusion Detection System(IDS)). Concevoir un IDS pour les MANETs est assez difficile parce qu'il doit à la fois assurer une précision de détection élevée, prendre en compte les ressources limitées (en terme de mémoire, de batteries et la bande passante), et adapter à la nature dynamique de ces réseaux. En plus, le système de détection ne devrait pas être une cible d'attaques ou la falsification. Nous avons proposé dans cette thèse un système robuste, léger et efficace de détection qui répond aux exigences de MANETs. Nous avons d'abord étudié les attaques qui menacent les MANETs, en se concentrant sur les attaques visant le protocole de routage OLSR (Optimized Link State Routing). Ensuite, nous présentons notreIDS qui offre un taux élevé d'attaques ainsi que le maintien efficacement les ressources limitées du réseau. A cet effet, notre système analyse les traces de routage au lieu de surveiller le trafic afin d'identifier tout évidence d’activité suspecte. Après, il fait correspondre les évidences à un ensemble de signatures prédéfinies; une signature est perçue comme étant un ensemble partiellement ordonné d’événements caractérisant une intrusion. En outre, notre IDS dépend du degré de suspicion des évidences afin de manière à efficacement limiter le nombre et la durée de ses opérations coûteuses entermes de ressources. Vers une meilleure gestion des ressources disponibles, nous utilisons également l'intervalle deconfiance pour mesurer la fiabilité de détection. Cette mesure statistique permet à: (i) éviter le gaspillage de ressources résultant de collecte et de traitement des évidences redondantes, et (ii) prendre correctement la décision liées à la détection, par exemple déclarer le noeud suspect comme étant un intrus. Afin d'améliorer la robustesse de notre IDS, nous le couple avec un modèle de crédit basé sur l'entropie. Ce modèle surveille le comportement des noeuds lors de la détection afin d’assigner un crédit pour chaque noeud dans le réseau. Notre IDS se base sur les crédits attribuées aux noeuds afin de réduire les effets néfastes des évidences falsifiées fournies par les noeuds méfiants. Le modèle decrédit proposé prend en compte le niveau de risque des attaques. Plus précisément, le taux de perte de crédit d'un noeud méfiants est relié aux conséquences de l'attaque dont ce noeud a essayé d'aider. Notre IDS et les modèles couplés ont été expérimentées sur différents scénarios de la mobilité et de la densité. Les résultats montrent que notre détecteur offrent un taux de détection élevé, en combinaison avec un entretien remarquable des ressources disponibles. De plus, il présente une robustesse importante contre les faux évidences de détection. / Mobile Ad hoc NETworks (referred to as MANETs) continue increasing their presence in our every day life. They become a corner stone in the commercial, the society, the military, the science, and even the next-generation applications. However, these networks mostly operate over open environments and are therefore vulnerable to a large body of threats. Traditional ways of securing networks relying on preventive techniques, e.g., firewall and encryption, are not sufficient and should henceforth be coupled with a reactive security solution, e.g., the Intrusion Detection Systems (IDSs). Designing anIDS for MANETs is quite challenging because such IDS must not only ensure a high detection accuracy but also take into account the limited resources (e.g., battery life and bandwidth) and the dynamic nature of these networks. Moreover, the designed IDS itself should not be a target of attacks and/or falsification. In this thesis, we respond to these requirements by proposing a lightweight and robust Intrusion Detection System (IDS), dedicated to protecting MANETs. We first explore the space of attacks that threaten MANETs, focusing on the attacks targeting the Optimized Link State Routing protocol. We then introduce our IDS that offers a high rate of attacks along with maintaining efficiently the limited resources in the network. Indeed, contrary to existing systems that monitor the packets going through the host, our system distinguishes itself by parsing and analyzing logs in order to identify patterns of misuse. It further depends on the level of suspicion andgravity involved so as to efficiently restrict the number and the duration of its costly operations, in terms of resources. Towards a better management of the available resources, we also use the confidence interval as a measure of detection reliability. This statistical measure allows our IDS to: (i) identify the redundant evidences, hence the waste of resources resulting from gathering and processing them is avoided, and (ii) correctly make the critical detection-related decisions. In order to enhance the robustness of our IDS, we couple it with an entropy-based trust model that assigns, based on theirunlawful participation in the detection, a low trustworthiness to the misbehaving nodes. Thanks to the estimated trustworthiness, our IDS reduces the bad effects of the falsified feedback provided by the distrustful nodes. The proposed trust model is a risk-aware whereas the higher the risk of an attack, the higher (resp. the lower) is the trust in the nodes which help in detecting (resp. colluding) it. The proposed IDS and the coupled models have been experimented on different scenarios of mobility and density. The results show that our detector offer a high detection rate along with a remarkablemaintenance of the available resources. Moreover, it presents a significant robustness against the falsified detection-related evidences.

Dans cette thèse, nous exploitons les outils de la théorie des probabilités et de la géométrie stochastique pour analyser des algorithmes opérant sur les tessellations. Ce travail est divisé entre deux thèmes principaux, le premier traite de la navigation dans une tessellation de Delaunay et dans son dual, le diagramme de Voronoï avec des implications pour les algorithmes de localisation spatiales et de routage dans les réseaux en ligne. Nous proposons deux nouveaux algorithmes de navigation dans la triangulation de Delaunay, que nous appelons Pivot Walk et Cone Walk. Pour Cone Walk, nous fournissons une analyse en moyenne détaillée avec des bornes explicites sur les propriétés de la pire marche possible effectuée par l'algorithme sur une triangulation de Delaunay aléatoire d'une région convexe bornée. C'est un progrès significatif car dans l'algorithme Cone Walk, les probabilités d'utiliser un triangle ou un autre au cours de la marche présentent des dépendances complexes, dépendances inexistantes dans d'autres marches. La deuxième partie de ce travail concerne l'étude des propriétés extrémales de tessellations aléatoires. En particulier, nous dérivons les premiers et derniers statistiques d'ordre pour les boules inscrites dans les cellules d'un arrangement de droites Poissonnien; ce résultat a des implications par exemple pour le hachage respectant la localité. Comme corollaire, nous montrons que les cellules minimisant l'aire sont des triangles. / In this thesis, we leverage the tools of probability theory and stochastic geometry to investigate the behavior of algorithms on geometric tessellations of space. This work is split between two main themes, the first of which is focused on the problem of navigating the Delaunay tessellation and its geometric dual, the Voronoi diagram. We explore the applications of this problem to point location using walking algorithms and the study of online routing in networks. We then propose and investigate two new algorithms which navigate the Delaunay triangulation, which we call Pivot Walk and Cone Walk. For Cone Walk, we provide a detailed average-case analysis, giving explicit bounds on the properties of the worst possible path taken by the algorithm on a random Delaunay triangulation in a bounded convex region. This analysis is a significant departure from similar results that have been obtained, due to the difficulty of dealing with the complex dependence structure of localized navigation algorithms on the Delaunay triangulation. The second part of this work is concerned with the study of extremal properties of random tessellations. In particular, we derive the first and last order-statistics for the inballs of the cells in a Poisson line tessellation. This result has implications for algorithms involving line tessellations, such as locality sensitive hashing. As a corollary, we show that the cells minimizing the area are triangles.

Les graphes sont des objets couramment utilisés pour modéliser de nombreuses situations réelles comme des réseaux routiers, informatiques ou encore électriques. Ils permettent de résoudre des problèmes sur ces réseaux comme le routage (aller d'un sommet à un autre en suivant les arêtes du graphe) ou encore leur exploration (obtenir une carte du graphe étudié). Les réseaux étudiés, et donc les graphes qui les modélisent, peuvent être grands, c'est-à-dire avoir un très grand nombre de sommets. Dans ce cas, comme dans le cas de l'étude de grandes données en général, nous pouvons utiliser le paradigme << Diviser pour mieux régner >> pour répondre aux questions posées. En effet, en travaillant sur des petites parties du graphe et en fusionnant les résultats obtenus sur ces petites parties, on peut obtenir le résultat sur le graphe global. Dans ce document, nous présenterons une manière de décomposer les graphes en utilisant des plus courts chemins comme séparateurs. Cette décomposition permet d'obtenir, par exemple, un routage efficace, un étiquetage compacte pour pouvoir estimer les distances entre les sommets d'un graphe ou encore une navigation efficace dans les graphes<< petit monde >>. Cette méthode va nous permettre de définir de nouvelles classes de graphes. / Graphs are widely used to MODELISER a lot of real situations like road networks, computers networks or electricity ones. Using them, we can solve problems on these networks like routing (go from a vertex ti another one) or explore them (to have a map of studied graph).Studied networks, and so graphs which MODELISER them, can be large (i.e. have a lot of vertices). In this case, we can use the paradigm "Divide and conquer" to answer the questions. Indeed, working on small parts of graphs and merging the results on these small parts, we can obtain the result on the whole graph.In this document, we present a way to separate graphs using shortest paths like separators. This decomposition let to obtain a compact routing, a compact labeling to estimate the distance between vertices of the graph. This method let us to define new class of graphs.

Notre travail porte sur l'étude du Problème de Routage et d'Allocation de Longueur d'Onde (Routing and Wavelength Allocation - RWA) dans des réseaux optiques WDM, indépendamment de la topologie physique sous-jacente. Le problème a été idntifié comme étant NP-difficile et plusieurs approches, tant exactes qu'approchées, existent. Nous fournissons d'abord une revue de littérature dans laquelle nous présentons quelques formulations mathématiques pour le problème ainsi que plusieurs manières d'obtenir des bornes inférieures et des heuristiques. Nous considérons le problème min-RWA dans lequel on doit satisfaire un certain nombre de requêtes avec le moins de longueurs d'onde possible. Nous présentons une méthodologie reposant sur une recherche locale de type Descente à Voisinage Variable (Variable Neighborhood Descent - VND) que l'on appelle VND-BFD. Son objectif principal est de supprimer des longueurs d'onde. Nous présentons également une méthode hybride VND-BT. Ensuite, nous proposons une nouvelle approche, elle-aussi reposant sur la VND. Elle consiste à ré-arranger les requêtes entre les longueurs d'onde disponibles. Lorsqu'elle atteint un optimum local, une procédure de perturbation est appliquée et le schéma est similaire à la Recherche Locale Itérée (Iterated Local Search - ILS). Quatre variantes sont définies selon les stratégies appliquées dans VND et ILS : VNDr-ILSp, VNDe-ILSp, VNDr-ILS5p et VNDe-ILS5p. Les résultats expérimentaux montrent que cette nouvelle approche est plus performante, en particulier la version VNDe-ILS5p. La méthode est compétitive avec les meilleures méthodes de la littérature puisque VNDe-ILS5p a permis d'améliorer une grande partie des meilleures solutions connues sur les instances standard du min-RWA. Enfin, nous considérons aussi le problème max-RWA dans lequel on doit maximiser le nombre de requêtes traitées avec un nombre donné de longueurs d'onde. Nous proposons des modèles compacts ainsi que des améliorations destinées à accélérer la résolution par des solveurs en nombre entiers. Après avoir décrit des modèles existants utilisant la génération de colonnes, nous proposons un nouveau modèle, PG-MAX-IS-IRC, utilisant lui-aussi la génération de colonnes. Il permet d'obtenir des bornes supérieures de même qualité en un temps très fortement réduit. / This work deals with the routing and Wavelength assignment (RWA) in optical WDM networks independently on the underlying physical topology. We begin with a review of the literature presented some mathematical models formulated to solve theproblem, are also reviewed methods for setting lower bounds and heuristic methods. This problem has been shown to be NP-hard and several heuristic algorithms have been developed to solve it. We present in this work a methodology based on metaheuristic Variable Neighborhood Descent (VND), which we call VND-BFD, primarily with the focus on the elimination of wavelengths and a hybrid method VND-BT to solve the problem. Then we introduce a new approach also based on VND, but this time with the focus on the rearrangement of the requests, when this new version of the VND fails the procedure activates a disturbance, as the metaheuristic Iterated Local Search. We define four variants to this method, which we call VNDr-ILSp, VNDe-ILSp, VNDr-ILS5p and VNDe-ILS5p. The computational experiments show that the approach with the focus on requestsproved more efficient, especially the version VNDe-ILS5p. The proposed method is competitive with respect to the best methods in the literature. Finally, we present compact models aimed at maximizing the number of requests accepted and some simplifications are proposed in order to speed up the resolution of problems. Although we present some models of literature based on column generation and a new methodology is proposed. The new methodology, which we call PG-MAX-IS-IRC, was able to solve all instances faster than the method of the literature and always found the same upper bound.

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.

Les réseaux sans fil 802.11 sont en train d'être considérés comme étant la pierre angulaire des systèmes de communication autonomes. En permettant aux usagers de communiquer les uns avec les autres avec les stations de base fixées a des endroits bien précis par l'intermédiaire de protocoles de communication comme les protocole de routage ad hoc. Le standard IEEE 802.11 propose des spéciations pour les deux couches basses (MAC et Physique) du modelé OSI. La couche MAC (Medium Access Control) introduit deux mécanismes d'accès au médium sans fil qui sont différents l'un de l'autre. Le mécanisme DCF (accès au canal distribue ou Distributed Coordination Function), l'accès au canal s'exécute dans chaque station sans faire appel à une unité centrale. Le mécanisme PCF (Point Coordination Function), contrairement au mécanisme DCF l'accès au canal se fait à l'aide d'une unité centrale. Le mécanisme le plus utilise par la norme 802.11 est DCF vu qu'il ne nécessite pas d'infrastructure au déploiement. Pour améliorer la qualité de service dans les réseaux sans multi- sauts, cette thèse aborde cette problématique dans deux couches de la pile protocolaire, à savoir la couche routage et la couches MAC. Elle améliore le routage a QoS en utilisant le protocole de routage a état de lien optimisé (OLSR) et améliore aussi l'efficacité de l'accès au médium sans fil lors du fonctionnement de la couche MAC en mode le plus courant DCF. Pour l'amélioration de routage, nous proposons une approche basée sur le graphe de conflit pour l'estimation de la bande passante partagée entre les nœuds adjacents. Pour la couche MAC, nous proposons un nouveau schéma de Backoff nomme l'algorithme Backoff de Padovane (PBA), pour améliorer l'efficacité de l'accès au médium sans fil dans les réseaux sans fil mobiles Ad Hoc (MANETs). / IEEE 802.11 based wireless networks are considered the cornerstone of autonomous communication systems. These networks allow users to communicate with each others via base stations deployed in specic locations through a set of dedicated communication protocols like Ad Hoc routing protocols. The IEEE 802.11 standard proposes specications for both physical and MAC layers of the OSI model. MAC layer denes dierent types of access to the wireless medium as explained below. The DCF (Distributed Coordination Function) mechanism, in which the access to the medium is executed localy in each station. The PCF (Point Coordination Function) method, unlike DCF mechanism the access the medium is managed by a central unit. The most widespread mechanism among them is the DCF mode as it does not require any infrastructure deployment. To improve the Quality of Service (QoS) oered to the dierent applications in multihop wireless networks, this thesis proposes original solutions to enhance the eciency of certain protocols in two dierent layers of OSI, i.e., routing and MAC layers. More specically, our proposed solutions enable higher eciency of OLSR protocol and ensure more ecient usage of the available bandwidth through the designed Padovan based medium access scheme operating in DCF mode. The routing approach used in OLSR is improved by applying the conict graphs to acquire more accurate estimation of the bandwidth shared with the adjacent nodes. At MAC layer, the number of collisions in dense networks is signicantly reduced by designing new backo scheme dubbed Padovan Backo Algorithm (BEB).