La tendance de l'intégration en électronique de puissance accentue naturellement les effets électromagnétiques parasites. Tout système d'énergie électrique devient alors source de perturbations EM aussi bien conduites que rayonnées. Mais dans le cadre de ces travaux, nous nous sommes focalisé sur l'organe de filtrage des perturbations conduites : le filtre CEM. En haute fréquence, il s'avère que ce type de système voit son comportement dégradé en raison des différents phénomènes parasites apparaissant au sein même du dispositif. Seuls les aspects magnétiques du problème ont néanmoins été traités (i.e. inductances partielles & couplages magnétiques parasites). Différentes méthodes ont été mises au point par le passé dans le but d'améliorer facilement la réponse du filtre. Cependant, il s'agit de procédés empiriques ne pouvant garantir l'optimalité de la solution de filtre construite. Les travaux réalisés au cours de cette thèse ont donc consisté à développer une nouvelle méthode d'optimisation d'un filtre CEM, et plus précisément de son routage. L'objectif est alors d'exploiter les différents phénomènes magnétiques parasites intrinsèques au montage. Calculer ce type d'éléments a donc nécessité l'utilisation d'un outil de modélisation PEEC ; méthode numérique permettant des calculs rapides en raison d'un maillage relativement limité. / The actual trend to integrate the power electronic devices naturally increases the stray electromagnetic phenomena. Every electrical system becomes thus an EM disturbances source. But as part of this work, we especially focused on the filtering device of conducted disturbances : the EMC filter. For high frequencies, degradations can be observed over the filter transfer function due to the different stray electromagnetic phenomena occurring within the device. But only the magnetic aspects have nevertheless been treated (i.e. partial inductances & stray magnetic couplings). Different methods have been worked out in the past in order to easily improve the filter response. However, these are empirical processes that could not guaranty the built filter solution optimality. The works done throughout this PhD have consisted in developing a novel EMC filter optimization method, and more precisely of its routing. The aim has been to use the different stray magnetic phenomena. All of these elements can only be obtained by using a PEEC modeling tool. The PEEC method allows having fast numerical calculations thanks to a quite light meshing.

Cette thèse étudie le problème du routage des locomotives qui se pose à la Compagnie des chemins de fer nationaux du Canada (CN) - le plus grand chemin de fer au Canada en termes de revenus et de taille physique de son réseau ferroviaire. Le problème vise à déterminer la séquence des activités de chaque locomotive sur un horizon de planification donné. Dans ce contexte, il faut prendre des décisions liées à l'affectation de locomotives aux trains planifiés en tenant compte des besoins d'entretien des locomotives. D’autres décisions traitant l'envoi de locomotives aux gares par mouvements à vide, les déplacements légers (sans tirer des wagons) et la location de locomotives tierces doivent également être prises en compte. Sur la base d'une formulation de programmation en nombres entiers et d'un réseau espace-temps présentés dans la littérature, nous introduisons une approche par horizon roulant pour trouver des solutions sous-optimales de ce problème dans un temps de calcul acceptable. Une formulation mathématique et un réseau espace-temps issus de la littérature sont adaptés à notre problème. Nous introduisons un nouveau type d'arcs pour le réseau et de nouvelles contraintes pour le modèle pour faire face aux problèmes qui se posent lors de la division de l'horizon de planification en plus petits morceaux. Les expériences numériques sur des instances réelles montrent les avantages et les inconvénients de notre algorithme par rapport à une approche exacte. / This thesis addresses the locomotive routing problem arising at the Canadian National Railway Company (CN) - the largest railway in Canada in terms of both revenue and the physical size of its rail network. The problem aims to determine the sequence of activities for each locomotive over the planning horizon. Besides assigning locomotives to scheduled trains and considering scheduled locomotive maintenance requirements, the problem also includes other decisions, such as sending locomotives to stations by deadheading, light traveling, and leasing of third-party locomotives. Based on an Integer Programming formulation and a Time-Expanded Network presented in the literature, we introduce a Rolling Horizon Approach (RHA) as a method to find near-optimal solutions of this problem in acceptable computing time. We adapt a mathematical formulation and a space-time network from the literature. We introduce a new type of arcs for the network and new constraints for the model to cope with issues arising when dividing the planning horizon into smaller ones. Computational experiments on real-life instances show the pros and cons of our algorithm when compared to an exact solution approach.

Les réseaux ad hoc de véhicules accueillent une multitude d'applications intéressantes. Parmi celles-ci, les applications d'info divertissement visent à améliorer l'expérience des passagers. Ces applications ont des exigences rigides en termes de délai de livraison et de débit. De nombreuses approches ont été proposées pour assurer la qualité du service des dites applications. Elles sont réparties en deux couches: réseau et contrôle d'accès. Toutefois, ces méthodes présentent plusieurs lacunes.Cette thèse a trois volets. Le premier aborde la question du routage dans le milieu urbain. A cet égard, un nouveau protocole, appelé SCRP, a été proposé. Il exploite l'information sur la circulation des véhicules en temps réel pour créer des épines dorsales sur les routes et les connectées aux intersections à l'aide de nœuds de pont. Ces derniers collectent des informations concernant la connectivité et le délai, utilisées pour choisir les chemins de routage ayant un délai de bout-en-bout faible. Le deuxième s'attaque au problème d'affectation des canaux de services afin d'augmenter le débit. A cet effet, un nouveau mécanisme, appelé ASSCH, a été conçu. ASSCH collecte des informations sur les canaux en temps réel et les donne à un modèle stochastique afin de prédire leur état dans l'avenir. Les canaux les moins encombrés sont sélectionnés pour être utilisés. Le dernier volet vise à proposer un modèle analytique pour examiner la performance du mécanisme EDCA de la norme IEEE 802.11p. Ce modèle tient en compte plusieurs facteurs, tels que l'opportunité de transmission, non exploitée dans IEEE 802.11p / The fact that vehicular ad hoc network accommodates two types of communications, Vehicle-to-Vehicle and Vehicle-to-Infrastructure, has opened the door for a plethora of interesting applications to thrive. Some of these applications, known as infotainment applications, focus on enhancing the passengers' experience. They have rigid requirements in terms of delivery delay and throughput. Numerous schemes have been proposed, at medium access control and routing layers, to enhance the quality of service of infotainment applications. However, existing schemes have several shortcomings. Subsequently, the design of new and efficient approaches is vital for the proper functioning of such applications.This work proposes three schemes. The first is a novel routing protocol, labeled SCRP. It leverages real-time vehicular traffic information to create backbones over road segments and connect them at intersections using bridge nodes. These nodes are responsible for collecting connectivity and delay information, which are used to select routing paths with low end-to-end delay. The second is an altruistic service channel selection scheme, labeled ASSCH. It first collects real-time service channels information and feeds it to a stochastic model that predicts the state of these channels in the near future. The least congested channels are then selected to be used. The third is an analytical model for the performance of the IEEE 802.11p Enhanced Distributed Channel Access mechanism that considers various factors, including the transmission opportunity (TXOP), unexploited by IEEE 802.11p

Avec les progrès dans les communications sans fil, le réseau maillé sans fils (WMN) est apparu comme une solution à la couverture et à la capacité limitée des réseaux d'infrastructure. Un WMN est un réseau ad-hoc multi-sauts dans lequel les routeurs participants acheminent le trafic pour le compte de tiers. Malgré les avantages et l'efficacité accrue de nombreuses applications, plusieurs problèmes doivent encore être résolus, notamment des facteurs critiques influant sur les performances des WMNs tels que l'évolutivité, la stabilité de la connectivité réseau, la qualité de service, la sécurité et les problèmes d'interférence. Face à ce défi, cette thèse explore une nouvelle approche des réseaux, à savoir le concept de réseau défini par logiciel (SDN). Dans une configuration SDN, l'intelligence située au niveau des périphériques réseau est déplacée dans une entité centrale communément appelée le contrôleur SDN. Dans cette architecture, le contrôleur SDN prend toutes les décisions et dicte à chaque périphérique réseau comment router les flux de données. Dans cette thèse, l'accent est mis sur l'évaluation des améliorations de la gestion de réseau que SDN pourrait apporter aux WMNs. En particulier, nous avons analysé et déterminé le type de granularité de contrôle SDN envisageable pour ce type de réseaux ainsi que les solutions techniques permettant de mettre en œuvre ce concept pour de meilleures performances. / With advances in wireless communications, Wireless Mesh Network (WMN) has emerged as one solution to the limited coverage and capacity of infrastructure networks. A WMN is a multihop ad-hoc network where participating routers forward traffic on behalf of others. Despite the advantages and increased efficiency in many applications, several challenges still need to be solved and especially critical factors influencing the performance of WMNs such as scalability, network connectivity steadiness, Quality of Service (QoS), security, and interference problems. In the face of this challenge, this thesis explores a new approach for networks, namely the concept of Software-Defined Network (SDN). In an SDN configuration, the intelligence located at network devices level is moved within a central entity commonly referred to as the SDN controller. In this architecture, the SDN controller takes all decisions and dictates to each network device how to route data flows. In this thesis, the focus is on evaluating network management improvements that SDN could make in WMNs. Particularly, we analyzed and determined what kind of SDN control granularity that could be envisaged for this type of networks as well as the technical solutions to implement this concept for better performance.

Depuis 2001, le codage réseau a devenu une technique de communication qui permet des meilleures performances réseaux. Au lieu de relayer les paquets séparément, le codage réseau permet aux noeuds réseaux de combiner plusieurs paquets natifs en un seul paquet codé. Le réseau peut réduire le nombre de transmissions, réduire le temps de transfert et augmenter le débit de transmission. Le codage réseau ne suit pas l'hypothèse dans laquelle l'information reste séparée et invariable dans chaque paquet de la source à la destination. Dans le codage réseau, les informations transportées dans les paquets ne doivent pas être endommagées mais elles peuvent être mixées et transformées. Dans le contexte de cette thèse, nous contribuons dans deux directions: l'augmentation de la capacité du réseau et la fiabilité de la transmission contre les erreurs aléatoires. Pour augmenter la capacité du réseau, nous avons défini des nouvelles conditions de codage dans le codage réseau inter-flux. Pour fournir la fiabilité de la transmission, nous avons proposé de nouveaux protocoles de codage réseau. Les résultats de simulations via NS-2 ont montré les améliorations importantes des performances. / Since its first introduction in 2001, network coding has gained a significant attention from the research communities in the need of improving the way of communication in computer networks. In short, network coding is a technique which allows the nodes to combine several native packets into one coded packet for transmission (i.e, coding packets) instead of simply forwarding packets one by one. With network coding, a network can save the number of transmissions to reduce data transfer time and increase throughput. This breaks the great assumption about keeping information separate and whole. Information must not be tampered but it can be mixed, and transformed. In the scope of the thesis, we focus on two main benefits of network coding: throughput improvement and transmission reliability against random losses. For the throughput improvement, we use inter-flow network coding and extend the coding conditions. For transmission reliability, we use intra-flow network coding and suggest new coding schemes. The obtained results via NS-2 simulations are quite promising.

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).

Les réseaux de données actuels sont des entités complexes qui opèrent dans des environnements dynamiques et hétérogènes. L'architecture et les protocoles de ces réseaux doivent faire face à plusieurs défis, notamment l'adaptation dynamique et la prise de décisions autonome en présence de plusieurs critères, souvent contradictoires, tels que le délai, le taux de perte, la gigue, l'énergie, etc. Cependant, les problèmes de décision multicritère ont généralement de multiples solutions. Ces problèmes sont résolus par des méthodes qui utilisent des paramètres dont les choix ont des conséquences difficiles à prévoir. De ce fait, la plupart des méthodes de décision multicritère proposées dans la littérature supposent la présence d'un décideur qui guide le processus de décision. Enfin, le choix des paramètres suppose souvent une interactivité avec le décideur, ce qui est difficile, voire impossible, à envisager dans un contexte autonome. Dans cette thèse, nous proposons une nouvelle méthode de décision multicritère adaptée aux systèmes autonomes en général et aux réseaux autonomes en particulier. La méthode de décision multicritère de type ``poupée russe'' que nous introduisons utilise un ensemble de boîtes de qualité englobantes, définies dans l'espace des critères, afin d'estimer une large gamme de fonctions d'utilité. D'une part, la méthode proposée s'adapte au caractère dynamique des réseaux autonomes, afin de maximiser la satisfaction des utilisateurs. D'autre part, elle utilise des paramètres qui sont soit directement déduits de faits objectifs, tels que des normes ou spécifications techniques, soit obtenus à l'aide d'une expérience de type MOS (Mean Opinion Score) au moyen d'une méthode de classification automatique. Nous avons testé les performances de la méthode de la poupée russe sur un cas pratique de routage dans les réseaux ad hoc sans fil. Les expérimentations ont montré que le routage réalisé avec la méthode de la poupée russe est toujours meilleur ou similaire à celui de la méthode de la somme pondérée qui est largement utilisée. Cela est dû à la capacité d'adaptation de la décision offerte par cette nouvelle méthode de décision multicritère / Today's data networks are complex entities that operate in dynamic and heterogeneous environments. The architecture and protocols of these networks have to face several challenges such as dynamic adaptation and autonomous decision-making in the presence of several, often conflicting, criteria such as delay, loss rate, jitter, energy, etc. However, multicriteria decision making problems usually have multiple solutions. These problems are solved by methods that use parameters whose choices have consequences difficult to predict. Thus, most multicriteria decision making methods proposed in the literature assume the presence of a decision maker who guides the decision process. Finally, the choice of parameter values often involves an interaction with the decision maker, which is difficult or impossible to do in an autonomous context. In this thesis, we propose a new multicriteria decision making method suitable for autonomous systems in general and autonomous networks in particular. The Russian doll like method we propose uses a set of nested quality boxes (like Russian dolls) defined in the criteria space, in order to approximate a wide range of utility functions. First, the proposed method adapts to the dynamic nature of autonomous networks in order to maximize user satisfaction. Second, it uses parameters that are directly deduced from objective facts such as technical standards or specifications, or obtained from a MOS (Mean Opinion Score) experiment using an automatic classification method. We tested the performance of the Russian doll like method in a case of routing in wireless ad hoc networks. Experiments have shown that routing done with the Russian doll like method is always better or similar to the one done by the weighted sum method which is widely used. This is due to the adaptation ability of the decision provided by this new multicriteria decision making method

De plus en plus d’organisations sont informatisées et plus une organisation est grande, plus elle peut être la cible d’attaques via Internet. On note également que les internautes utilisent de plus en plus Internet pour faire des achats sur des sites de commerce électronique, pour se connecter à l’administration en ligne, pour voter de manière électronique, etc. Par ailleurs, certains d’entre eux ont de plus en plus d'équipements électroniques qui peuvent être raccordés à Internet et ce dans divers sites (domicile, voiture, lieu de travail, etc.). Ces équipements forment ce qu’on appelle un réseau personnel qui permet la mise en place de nouvelles applications centrées sur l’internaute. Les fournisseurs de services Internet peuvent ainsi étoffer leurs offres de services en présentant une offre de sécurisation de ce genre de réseau. Selon le rapport du cabinet « Arbor Networks » intitulé « Worldwide Infrastructure Security Report », les menaces identifiées comme les plus sévères sont relatives aux attaques de déni de service distribué. Ce type d’attaque a pour but de rendre indisponible un service en empêchant les utilisateurs légitimes de l'utiliser. Il utilise la technique de l’usurpation d’identité qui consiste en la création de paquets (de type IP, ARP, etc.) avec une adresse source forgée et ce dans le but d’usurper un système informatique ou d’usurper l’identité de l’émetteur. La technique de l’usurpation d’identité permet ainsi de rendre un service indisponible, d’écouter, de corrompre, de bloquer le trafic des internautes ou de nuire au bon fonctionnement des protocoles de routage et des réseaux personnels des clients. De plus, la technique de l’usurpation d’identité est également utilisée pour des activités interdites par la loi « Hadopi » en rigueur en France comme le téléchargement illégal. De ce fait, les fournisseurs de services Internet se doivent de prémunir leurs clients des attaques basées sur la technique de l’usurpation d’identité. Ces dits fournisseurs comptent sur les protocoles de routage qu’ils déroulent pour participer au bon acheminement des données de leurs clients. Cependant, le protocole intra-domaine OSPF et le protocole inter-domaine BGP sont vulnérables aux attaques utilisant la technique de l’usurpation d’identité qui peuvent conduire à l’acheminement des paquets vers des destinataires non légitimes ou au déni de service. Nous proposons donc deux mécanismes dédiés respectivement au protocole intra-domaine OSPF et au protocole inter-domaine BGP. D’une part, afin de protéger les routeurs OSPF contre les attaques utilisant la technique d’usurpation d’identité, nous avons préconisé le stockage de l’identité et du matériel cryptographique dans un coffre-fort électronique que sont les cartes à puce. Les cartes déroulent ensuite un algorithme de dérivation de clés avec les cartes des routeurs voisins ainsi qu’avec celle du routeur désigné. Les clés dérivées entre les cartes à puce servent à signer les messages OSPF et à authentifier le niveau MAC. Nous avons décrit par la suite la plateforme du démonstrateur et les scénarios de tests adoptés pour évaluer les performances de notre prototype et les comparer avec ceux du logiciel Quagga sur la base de trois critères : le temps requis pour traiter une annonce d'état de liens, le temps de convergence ainsi que le temps de re-calcul d’une table de routage après un changement. Ces temps augmentent peu avec l’introduction de la carte à puce implémentant les fonctions de sécurité proposées. Ainsi, cette solution permet de renforcer la sécurité du protocole OSPF avec un impact raisonnable sur les performances. D’autre part, afin de protéger les routeurs BGP contre les attaques utilisant la technique d’usurpation d’identité, nous avons préconisé la « clustérisation » des domaines Internet et la sécurisation des liens entre les clusters ainsi qu’au sein de chacun d’eux grâce aux paradigmes de « web of trust » et de la cryptographie sans certificats […] / More and more organizations are computerized and more an organization is great, plus it can be the target of Internet attacks. Moreover, some of them have a growing number of electronic equipments that can be connected to the Internet from various locations (home, car, workplace, etc.). These devices form a so-called personal area network that allows the development of new applications centered on users. The ISPs can then expand their service offerings by providing a secure supply of such networks. According to the report of the firm “Arbor Networks”, entitled "Worldwide Infrastructure Security Report ", the most severe threats are related to distributed denial of service. This type of attack aims to make available a service by preventing legitimate users from using it. It uses the technique of identity theft that involves the creation of packages (like IP, ARP, etc.) with a forged source address and that in order to usurp the Identity of the issuer or of the computer system. Thus, the technique of identity theft allows to render a service unavailable, to listen, to corrupt, to block traffic from Internet users or to undermine the legitimate operation of routing protocols and personal networks. Moreover, the technique of identity theft is also used for prohibited activities by "HADOPI" law in France and related to illegal downloading issues. Thus, the ISPs have a duty to protect their customers from attacks based on the technique of identity theft. The mechanisms of protection against spoofing attacks for access networks are crucial for customer adoption of new applications offered by Internet service providers. This part of the doctoral thesis is part of the European project “MAGNET Beyond" whose vision is to put into practice the concept of personal networks, with the ultimate objective to design, develop, prototype and validate the concept. In the context of user equipment’s access to the network of an Internet services provider from a public place, we proposed a cross-layer protocol based on the principles of information theory. This protocol fixes the security hole not addressed by other proposals that is the attack of identity theft that occurs at the beginning of communication and thus protects users against the middle man attacks. We proposed that the person who wants to have secure access to the Internet must be on a specific circle has been called "RED POINT" so that the attacker is not able to be on the same circle at the same time. The proposed cross-layer protocol can be divided into three phases: the phase of checking the position of the user, the extraction phase of the shared secret of the physical layer and the phase of the derivation of the shared key at the MAC layer. We subsequently validated our solution through a formal tool AVISPA and presented the results of its implementation. In a private context, communication between devices convey users' personal data which may be confidential, so we must prevent equipment not belonging to the legitimate user to access its network. Thus, we proposed two mechanisms of protection against attacks based on spoofing so that illegitimate equipment is unable to impersonate legitimate equipment. The first phase will be dedicated to personal networks and the second will be dedicated to the particular case of medical networks. Regarding the mechanism dedicated to personal networks, we have proposed the use of a protocol based on out-of-band channel in order to provide certificates to user equipments. We derive bilateral key for personal network’s equipments of the same site and between equipments at remote sites. Concerning the particular case of medical networks, we proposed to cover their deployment phases and their operational phases. This proposal was submitted to the IEEE 802.15.6 working group that conducts research for the standardization of medical networks […]

Deux situations de comportement égoïste des agents dans les réseaux de communication sont considérées dans le cadre de la théorie des jeux.La première situation concerne les réseaux de communication utilisant un routage décentralisé basé sur des agents autonomes. Nous étudions les propriétés de convergence des dynamiques de meilleures réponses dans un jeu de routage sur des liens parallèles. Le jeu implique un nombre fini d'agents, chacun décidant comment son trafic est routé sur les liens de manière à minimiser son propre coût. Nous proposons l'utilisation du rayon spectral généralisé des matrices Jacobiennes de l'opérateur de meilleure réponse pour démontrer la convergence.La seconde situation apparaît dans les réseaux tolérants aux délais dont l'objectif est de permettre la communication dans des environnements où la connectivité n'est qu'intermittente et où les délais de communication peuvent être très longs. Nous proposons tout d'abord un mécanisme d'incitation basé sur une récompense pour convaincre les noeuds mobiles de relayer les messages, et analysons l'influence de l'information donnée par la source (nombre de copies du message, âge de ces copies) aux relais sur le prix à payer pour transmettre le message. Nous considérons ensuite un modèle dans lequel la source propose une récompense fixe. Les noeuds mobiles peuvent alors décider d'accepter ou non le message, et s'ils l'acceptent, peuvent ensuite à tout moment décider de l'abandonner. Nous modélisons l'interaction entre les noeuds mobiles sous la forme d'un jeu stochastique partiellement observable et analysons les politiques optimales pour les relais. / This thesis focuses on the issues related to the selfish behavior of the agents in the communication networks. We are particularly interested in two situations in which these issues arise and we address game-theoretical framework to study them.The first situation relates to communication networks using a distributed routing based on autonomous agents. Compared to a centralized routing, this type of routing offers significant advantages in terms of scalability, ease of deployment or robustness to failures and environmental disturbances. We investigate the convergence properties of the sequential best-response dynamics in a routing game over parallel links. The game involves a finite number of routing agents each of which decides how much flow to route on each of the links with the objective of minimizing its own costs. For some particular cases (e.g., two players), the convergence of the best-response dynamics can be proved by showing that this game has a potential function. For other cases, a potential function has remained elusive. We propose the use of non-linear spectral radius of the Jacobian of the best-response dynamics as an alternative approach to proving its convergence.The second situation occurs in Delay Tolerant Networks (DTNs) that have been the subject of intensive research over the past decade. DTN has an idea to support communication in environments where connectivity is intermittent and where communication delays can be very long. We focus on game-theoretic models for DTNs. First, we propose an incentive mechanism to persuade selfish mobile nodes to participate in relaying messages, and investigate the influence of the information given by the source (number of existing copies of the message, age of these copies) to the relays on the rewards proposed. For static information polices, that is the same type of information given to all the relays, it is shown that the expected reward paid by the source is independent of the policy. However, the source can reduce the reward by dynamically adapting the type of information based on the meeting times with the relays. For the particular cases, we give some structural results of the optimal adaptive policy. Next, we consider the model where the source proposes a fixed reward. The mobile relays can decide to accept or not the packet and then to drop the packet in the future. This game can be modelled as a partially-observable stochastic game. For two relays, we have shown that the optimal policies for the relays relates to the threshold type.

Les réseaux de capteurs sans fils (WSN) sont composés d'un très grand nombre de capteurs, capables de mesurer des paramètres physiques de l'environnement, de mettre en forme l'information obtenue et de la communiquer aux autres capteurs grâce à une interface radio. Les capteurs étant en général déployés sur de très grandes étendues géographiques, l'énergie nécessaire pour les faire fonctionner est fournie par une batterie embarquée sur le capteur. En général, il est difficile de recharger les batteries une fois les capteurs déployés. Economiser l'énergie est donc une préoccupation constante lors de la conception des capteurs et des protocoles de communication utilisés, de manière à prolonger la durée de vie du réseau. Dans ce but, les capteurs transmettent leurs données avec des puissances d'émission très faibles. Avec de telles puissances d'émission, un message ne peut être transmis que sur quelques dizaine de mètres. De ce fait, lorsqu'un capteur détecte un événement, le message est transmis en mode ad-hoc multisauts jusqu'au puits, un nœud spécifique du réseau, qui récolte toutes les informations et est capable de réagir de manière adéquate. Dans cette thèse, nous donnons d'abord un état de l'art avancé sur les WSN. Ensuite nous analysons l'impact du cycle d'endormissement et des liens non fiable sur la couche de routage. A partir des résultats analytiques, nous proposons trois méthodes originales, simples et efficaces pour construire des coordonnées virtuelles en prenant en compte la non fiabilité des liens dans les WSN. En prenant en compte le cycle d'endormissement et les contraintes temps-réel, nous proposons deux protocoles cross-layer qui ont de bons taux de livraison et qui permettent de respecter des contraintes temporelles. Pour pallier à la dynamicité des réseaux de capteurs sans fil, nous proposons un protocole de routage robuste qui adapte ses paramètres quand la topologie change. Enfin, nous concluons et donnons quelques perspectives. / Wireless Sensor Networks (WSNs) are composed of a large number of battery-powered sensor nodes that have the ability to sense the physical environment, compute the obtained information and communicate using the radio interfaces. Because sensor nodes are generally deployed on a large and wild area, they are powered by embedded battery. And it is difficult to change or recharge the battery, thus to reduce the energy consumption when sensors and protocols are designed is very important and can extend the lifetime of WSNs. So sensor nodes transmit packets with a lower transmission power (e.g. OdBm). With this transmission power, a packet can only be transmitted dozens of meters away. Therefore, when a sensor detects an event, a packet is sent in a multi-hop, ad-hoc manner (without fixed infrastructure and each sensor is able to relay the packet) to the sink (specific node which gathers information and reacts to the network situation). In this thesis, we first give an elaborate state of the art of WSNs. Then the impacts of duty-cycle and unreliable links or the performances of routing layer are analyzed. Based on the analytical results, we then propose three new simple yet effective methods to construct virtual coordinates under unreliable links in WSNs. By further taking the duty-cycle and real-time constraints into consideration we propose two cross-layer forwarding protocols which can have a greater delivery ratio and satisfy the deadline requirements. In order to have protocols for the WSNs that have dynamic topology, we then propose a robust forwarding protocol which can adapt its parameters when the topology changes. At last, we conclude this thesis and give some perspectives.