Dissertations / Theses on the topic 'Protocole de routage multi-sauts'

L'efficacité énergétique constitue l'objectif clef pour la conception des protocoles de communication pour des réseaux de capteurs radio multi-sauts. Beaucoup d'efforts ont été réalisés à différents niveaux de la pile protocolaire à travers des algorithmes d'agrégation spatiale et temporelle des données, des protocoles de routage efficaces en énergie, et des couches d'accès au médium avec des mécanismes d'ordonnancement permettant de mettre la radio en état d'endormissement afin d'économiser l'énergie. Pour autant, ces protocoles utilisent de façon importante des paquets de contrôle et de découverte du voisinage qui sont coûteux en énergie. En outre, cela se fait très souvent sans aucune interaction entre les différentes couches de la pile. Ces travaux de thèse s'intéressent donc particulièrement à la problématique de l'énergie des réseaux de capteurs à travers des protocoles de routage et d'accès au médium. Les contributions de cette thèse se résument de la manière suivante : Nous nous sommes tout d'abord intéressés à la problématique de l'énergie au niveau routage. Dans cette partie, les contributions se subdivisent en deux parties. Dans un premier temps, nous avons proposé une analyse théorique de la consommation d'énergie des protocoles de routage des réseaux radio multi-sauts d'appréhender au mieux les avantages et les inconvénients des uns et des autres en présence des modèles de trafic variables, un diamètre du réseau variable également et un modèle radio qui permet de modéliser les erreurs de réception des paquets. À l'issue de cette première étude, nous sommes parvenus à la conclusion que pour être économe en énergie, un protocole de routage doit avoir des approches similaires à celle des protocoles de routage géographique sans message hello. Puis, dans un second temps, nous introduisons une étude de l'influence des stratégies de relayage dans un voisinage à 1 saut sur les métriques de performance comme le taux de livraison, le nombre de messages dupliqués et la consommation d'énergie. Cette étude est suivie par une première proposition de protocole de routage géographique sans message hello (Pizza-Forwarding (PF)) exploitant des zones de relayage optimisées et sans aucune hypothèse sur les propriétés du canal radio. Dans le but de réduire considérablement la consommation de PF, nous proposons de le combiner avec une adaptation d'un protocole MAC asynchrone efficace en énergie à travers une approche transversale. La combinaison de ces deux approches montre un gain significatif en terme d'économie d'énergie avec des très bon taux de livraison et cela quels que soient les scénarios et la nature de la topologique.

Un réseau sans fil multi-saut est un ensemble d'entités mobiles et/ou fixes formant un réseau dynamique temporaire avec ou sans l'aide de toute administration centralisée. Cette particularité rend le routage problématique en cas d'instabilité des éléments qui composent les communications non directes. Afin de palier ces problèmes, de nouvelles formes de routage sont utilisées comme le routage multi-chemin (MC). Le routage MC permet d'envoyer les données sur des chemins multiples et semble être une solution efficace pour ces réseaux. Le but de cette thèse est d'étudier les techniques de routage MC dans un contexte sans fil multi-saut en vue d'obtenir de meilleures performances. Nous avons choisi pour notre étude une extension MC du protocole OLSR, appelée MP-OLSR. Nous évaluons ses performances sous divers scénarios sous NS-2. Ces tests d'évaluation nous ont amenés à mettre en 'evidence deux problèmes dans MP-OLSR : la réactivité du protocole de routage MC suite à des ruptures de route et la stratégie de répartition des données sur les chemins multiples. Nous avons étudié la réactivité de tels mécanismes dans MP-OLSR. Nous avons proposé trois nouvelles techniques de réparation de pannes qui diminuent les temps de rétablissement d'une route et réduisent le taux de perte des flux transmis. Nous proposons aussi un mécanisme qui détecte la dégradation de la qualité des liens durant le transfert d'un trafic de données. Les informations déduites de ce mécanisme servent à adapter la proportion de trafic à affecter à chaque chemin selon les conditions réseaux. Cette nouvelle variante du protocole MP-OLSR est évaluée par simulation.

Durant ces dernières années, de nombreux travaux de recherches ont été menés dans le domaine des réseaux multi-sauts sans fil à contraintes (MWNs: Multihop Wireless Networks). Grâce à l'évolution de la technologie des systèmes mico-electro-méchaniques (MEMS) et, depuis peu, les nanotechnologies, les MWNs sont une solution de choix pour une variété de problèmes. Le principal avantage de ces réseaux est leur faible coût de production qui permet de développer des applications ayant un unique cycle de vie. Cependant, si le coût de fabrication des nœuds constituant ce type de réseaux est assez faible, ces nœuds sont aussi limités en capacité en termes de: rayon de transmission radio, bande passante, puissance de calcul, mémoire, énergie, etc. Ainsi, les applications qui visent l'utilisation des MWNs doivent être conçues avec une grande précaution, et plus spécialement la conception de la fonction de routage, vu que les communications radio constituent la tâche la plus consommatrice d'énergie.Le but de cette thèse est d'analyser les différents défis et contraintes qui régissent la conception d'applications utilisant les MWNs. Ces contraintes se répartissent tout le long de la pile protocolaire. On trouve au niveau application des contraintes comme: la qualité de service, la tolérance aux pannes, le modèle de livraison de données au niveau application, etc. Au niveau réseau, on peut citer les problèmes de la dynamicité de la topologie réseau, la présence de trous, la mobilité, etc. Nos contributions dans cette thèse sont centrées sur l'optimisation de la fonction de routage en considérant les besoins de l'application et les contraintes du réseau. Premièrement, nous avons proposé un protocole de routage multi-chemin "en ligne" pour les applications orientées QoS utilisant des réseaux de capteurs multimédia. Ce protocole repose sur la construction de multiples chemins durant la transmission des paquets vers leur destination, c'est-à-dire sans découverte et construction des routes préalables. En permettant des transmissions parallèles, ce protocole améliore la transmission de bout-en-bout en maximisant la bande passante du chemin agrégé et en minimisant les délais. Ainsi, il permet de répondre aux exigences des applications orientées QoS.Deuxièmement, nous avons traité le problème du routage dans les réseaux mobiles tolérants aux délais. Nous avons commencé par étudier la connectivité intermittente entre les différents et nous avons extrait un modèle pour les contacts dans le but pouvoir prédire les future contacts entre les nœuds. En se basant sur ce modèle, nous avons proposé un protocole de routage, qui met à profit la position géographique des nœuds, leurs trajectoires, et la prédiction des futurs contacts dans le but d'améliorer les décisions de routage. Le protocole proposé permet la réduction des délais de bout-en-bout tout en utilisant d'une manière efficace les ressources limitées des nœuds que ce soit en termes de mémoire (pour le stockage des messages dans les files d'attentes) ou la puissance de calcul (pour l'exécution de l'algorithme de prédiction).Finalement, nous avons proposé un mécanisme de contrôle de la topologie avec un algorithme de routage des paquets pour les applications orientés évènement et qui utilisent des réseaux de capteurs sans fil statiques. Le contrôle de la topologie est réalisé à travers l'utilisation d'un algorithme distribué pour l'ordonnancement du cycle de service (sleep/awake). Les paramètres de l'algorithme proposé peuvent être réglés et ajustés en fonction de la taille du voisinage actif désiré (le nombre moyen de voisin actifs pour chaque nœud). Le mécanisme proposé assure un compromis entre le délai pour la notification d'un événement et la consommation d'énergie globale dans le réseau
Great research efforts have been carried out in the field of challenged multihop wireless networks (MWNs). Thanks to the evolution of the Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS) technology and nanotechnologies, multihop wireless networks have been the solution of choice for a plethora of problems. The main advantage of these networks is their low manufacturing cost that permits one-time application lifecycle. However, if nodes are low-costly to produce, they are also less capable in terms of radio range, bandwidth, processing power, memory, energy, etc. Thus, applications need to be carefully designed and especially the routing task because radio communication is the most energy-consuming functionality and energy is the main issue for challenged multihop wireless networks.The aim of this thesis is to analyse the different challenges that govern the design of challenged multihop wireless networks such as applications challenges in terms of quality of service (QoS), fault-tolerance, data delivery model, etc., but also networking challenges in terms of dynamic network topology, topology voids, etc. Our contributions in this thesis focus on the optimization of routing under different application requirements and network constraints. First, we propose an online multipath routing protocol for QoS-based applications using wireless multimedia sensor networks. The proposed protocol relies on the construction of multiple paths while transmitting data packets to their destination, i.e. without prior topology discovery and path establishment. This protocol achieves parallel transmissions and enhances the end-to-end transmission by maximizing path bandwidth and minimizing the delays, and thus meets the requirements of QoS-based applications. Second, we tackle the problem of routing in mobile delay-tolerant networks by studying the intermittent connectivity of nodes and deriving a contact model in order to forecast future nodes' contacts. Based upon this contact model, we propose a routing protocol that makes use of nodes' locations, nodes' trajectories, and inter-node contact prediction in order to perform forwarding decisions. The proposed routing protocol achieves low end-to-end delays while using efficiently constrained nodes' resources in terms of memory (packet queue occupancy) and processing power (forecasting algorithm). Finally, we present a topology control mechanism along a packet forwarding algorithm for event-driven applications using stationary wireless sensor networks. Topology control is achieved by using a distributed duty-cycle scheduling algorithm. Algorithm parameters can be tuned according to the desired node's awake neighbourhood size. The proposed topology control mechanism ensures trade-off between event-reporting delay and energy consumption

Les réseaux véhiculaires sont passés du stade de simple curiosité pour revêtir aujourd'hui un intérêt certain aussi bien du point de vue de l'industrie automobile que des opérateurs de réseaux et services. Ces réseaux sont en effet une classe émergente de réseaux sans fil permettant des échanges de données entre véhicules ou encore entre véhicules et infrastructure. Ils suscitent un intérêt certain aussi bien en Europe qu’au Japon et en Amérique du Nord, dans le but de fournir de nouvelles technologies capables d'améliorer la sécurité et l'efficacité des transports routiers. Suivant cette même vision, nous nous intéressons dans cette thèse aux communications inter-véhicules dans un environnement urbain. Notre objectif est de proposer des solutions de routage ad hoc et de dissémination géolocalisée, adaptées à un environnement ville, répondant à la fois aux exigences et besoins technologiques des cas d'utilisation envisagés (principalement des services d'information et de confort), mais aussi et surtout aux contraintes des communications inter-véhiculaires ad hoc (fragmentation fréquente du réseau, connectivité intermittente, etc…). Notre démarche consiste à prendre en compte un paramètre clé qui influence le bon fonctionnement du réseau ad hoc de véhicules, à savoir la densité du réseau. Dans un premier temps, nous proposons un mécanisme distribué qui permet de caractériser de manière plus fine la densité de trafic d'un tronçon de route entre deux intersections, en fournissant une distribution spatiale des véhicules mobiles sur la voie de circulation. Ensuite, nous proposons un nouveau protocole de routage géographique, qui tire partie des caractéristiques des voies urbaines et qui intègre le mécanisme d'estimation de densité de trafic pour le routage des paquets. Pour finir, et afin de compléter les mécanismes de communication véhiculaire ad hoc (couche réseau) proposés, nous nous intéressons à la dissémination des données. Nous proposons un nouveau mécanisme distribué et ad hoc qui permet d'émuler le fonctionnement d'une infrastructure classique destinée à diffuser localement (au niveau d'une intersection) des paquets de données de manière périodique. Certains aspects de nos solutions sont évalués analytiquement alors que leurs performances sont évaluées par simulation à l'aide de l'outil QNAP, du simulateur QualNet et du modèle de mobilité réaliste VanetMobiSim
Inter-Vehicle Communication (IVC) is attracting considerable attention from the research community and the automotive industry, where it is beneficial in providing Intelligent Transportation System (ITS) as well as assistant services for drivers and passengers. In this context, Vehicular Networks are emerging as a novel category of wireless networks, spontaneously formed between moving vehicles equipped with wireless interfaces that could have similar or different radio interface technologies, employing short-range to medium-range communication systems. The distinguished characteristics of vehicular networks such as high mobility, potentially large scale, and network partitioning introduce several challenges, which can greatly impact the future deployment of these networks. In this thesis, we focus on inter-vehicle communication in urban environments. Our main goal is to propose new routing and dissemination algorithms, which efficiently adapts to the vehicular networks characteristics and applications. Temporary disconnection in vehicular network is unavoidable. It is thereby of imminent practical interest to consider the vehicular traffic density. Therefore, at first, we propose a completely distributed and infrastructure–free mechanism for city road density estimation. Then, and based on such traffic information system, we propose a novel intersection-based geographical routing protocol, capable to find robust and optimal routes within urban environments. Finally, in order to help the efficient support of dissemination-based applications, a self-organizing mechanism to emulate a geo-localized virtual infrastructure is proposed, which can be deployed in intersections with an acceptable level of vehicular density. The advocated techniques are evaluated by a combination of network simulation and a microscopic vehicular traffic model

La première partie de cette thèse, étudie les problèmes spécifiques des réseaux de capteurs sans fil. Pour une application d’estimation de champs, nous proposons deux protocoles de niveau application et un protocole de transport afin de réduire la quantité de données transmise et la consommation d’énergie. Les résultats montrent un compromis entre le volume de données et la qualité de l’estimation. La configuration doit être bien choisie pour maximiser la performance et assurer la robustesse. La deuxième partie du travail étudie le routage dans les réseaux avec diversité coopérative. Les résultats montrent que les politiques de routage basées sur les conditions instantanées des canaux sont inefficients quand l’évanouissement provoque des variations rapides aux canaux sans fil. Nous proposons une métrique de routage qui prend compte des variations des canaux au long du temps. L’utilisation de la métrique proposée permet la sélection de routes qui présentent un taux de perte réduit.

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)

Cette these presente la mise en oeuvre d'un logiciel de la couche reseau basee sur le protocole x25 de niveau paquet (1984) de l'iso adapte a divers contextes: communication de types ettd-ettd et ettd-etcd et communication dans un reseau local. Ce logiciel peut etre utilise pour developper un logiciel d'une station hote-passerelle dans le contexte de l'interconnexion de reseaux. Une partie importante de cette these est consacree a une etude approfondie du routage pour l'interconnexion de reseaux avec un certain nombre de solutions proposees pour les cas particuliers

Les réseaux de capteurs ont connu un grand essor ces dix dernières années. Ils interviennent dans tous les domaines de notre vie quotidienne et la rendent plus aisée. Malgré ce grand succès des réseaux de capteurs, plusieurs problèmes restent encore ouverts. La capacité énergétique et la fragilité du canal radio des réseaux de capteurs affectent gravement leurs performances. La communication coopérative représente une solution efficace pour lutter contre l'instabilité du canal radio et afin d'économiser plus d'énergie. Nous proposons dans ce manuscrit, d'utiliser la communication coopérative, en premier lieu, au niveau de la couche MAC afin de mettre en place un accès au canal coopératif et non égoïste. En second lieu, nous utilisons la communication coopérative au niveau de la couche réseau dans le but d'établir des chemins de routage plus stables et plus robustes
Wireless sensor networks (WSN) have known a great development during the last decade. They intervene in all the domain of our everyday life to make it easier. Despite the success of WSN several problems have to be solved. The restricted energy capacity and the randomness of the wireless channel seriously affect the performances of the WSN. Cooperative communication represents an efficient solution to reduce the instability of the wireless channel and to optimize energy. In this thesis we propose to use cooperative communications at the MAC and network layer in order to set up a cooperative access to the channel and to establish more robust routing paths

Le réseau de capteurs sans fil (WSN) se compose d'un grand nombre de minuscules dispositifs appelés nœuds, et ces nœuds sont généralement limités en puissance et ils sont déployés de manière aléatoire dans une zone géographique à des fins de surveillance. En raison du grand nombre de nœuds dans le WSN, leur demande en ressources de fréquence devient un véritable défi en raison de la rareté du spectre. La radio cognitive (CR) a été introduite pour améliorer l'efficacité spectrale. La CR classe les utilisateurs entre l'utilisateur principal (PU) qui détient une licence sur une bande passante du spectre et l'utilisateur secondaire (SU), c'est-à-dire un utilisateur opportuniste. L'intégration de CR dans WSN se traduit par un réseau de capteurs radio cognitifs (CRSN). Dans le CRSN, les nœuds se comportent comme des SU. Cependant, l'adoption du CRSN peut être confrontée à plusieurs défis. En effet, les nœuds du réseau peuvent arrêter de transmettre pour éviter toute interférence nuisible pour PU. De plus, la contrainte de consommation d'énergie doit être respectée. D'autres fonctionnalités peuvent être affectées par l'adoption du CRSN, telles que le processus de regroupement et l'agrégation de données dans le réseau, en particulier dans un CRSN basé sur un routage multi-sauts. Dans ce manuscrit, nous abordons les défis du CRSN à différents niveaux. Premièrement, le regroupement des nœuds améliore l'efficacité du réseau. En pratique, le regroupement des nœuds du réseau permet d'économiser de l'énergie lors de la transmission des données. Ainsi, nous étudions le nombre optimal de clusters dans le réseau en fonction de la consommation d'énergie lors de la transmission de données et de la détection du spectre pour prolonger la durée de vie du réseau. Ensuite, nous présentons LIBRO, un nouveau protocole de routage multi-sauts montant basé sur les informations de localisation géographique. LIBRO assure la livraison de paquets de données rectifiés dans des réseaux denses sans connaissance de la topologie ou des nœuds de chemin. Enfin, nous avons utilisé LIBRO et la technique de récupération d'énergie pour prolonger la durée de vie du CRSN. Ainsi, en résolvant un problème d'optimisation joignant la probabilité de collision, la consommation d'énergie, le délai de livraison des paquets et le taux de livraison des paquets, les paramètres appropriés sont trouvés. [Google traduction]
The Wireless Sensor Network (WSN) consists of a large number of tiny devices called nodes, and these nodes are generally limited in power and they are randomly deployed in a geographical area for monitoring purpose. Because of the large number of nodes in the WSN, their demand on the frequency resources becomes a real challenge due to the spectrum scarcity. Cognitive Radio (CR) was introduced to enhance the spectral efficiency. The CR classifies users into the Primary User (PU) that holds a license over a spectrum bandwidth, and the Secondary User (SU), i.e., an opportunistic user. The integration of CR into WSN results in a cognitive radio sensor network (CRSN). In CRSN, the nodes behave as SUs. However,the adoption of CRSN may face several challenges. Indeed, network nodes may stop transmitting to avoid any harmful interference for PU. In addition, energy consumption constraint should be respected. Other features may be impacted by the adoption of CRSN, such as the clustering process and the in-network data aggregation, especially in a multi-hop routing based CRSN. In this manuscript, we tackle the challenges of the CRSN from different levels. Firstly, clustering nodes enhances network efficiency. In practice, grouping the network nodes saves energy during data transmission. Thus, we investigate the optimal number of clusters in the network based on energy consumption during data transmission and spectrum sensing to extend network lifespan. Then, we present LIBRO, a new uplink multi-hop routing protocol based on the geographical location information. LIBRO ensures delivery of rectified data packets in dense networks without knowledge of topology or path nodes. Finally, we used LIBRO and the energy harvesting technique to extend the CRSN's lifespan. Thus, by solving an optimization problem jointing the collision probability, energy consumption, packet delivery delay and packet delivery ratio, the appropriate parameters are found

Les accidents routiers et leurs dommages représentent un problème croissant dans le monde entier. Dans ce contexte, les réseaux véhiculaires (VANETs) peuvent être déployés pour réduire les risques et pour améliorer le confort. Ils permettent aux véhicules d'échanger différents types de données qui vont des applications de sécurité et de gestion du trafic aux applications de confort. De nos jours, les applications de sécurité sont l’objet de beaucoup d'attention des chercheurs ainsi que des fabricants d'automobiles. Dans cette thèse, nous étudierons les applications critiques pour la sécurité routière visant à fournir une assistance dans des situations dangereuses ou difficiles. Notre objectif principal sera de proposer de nouveaux protocoles de contrôle d'accès au support de transmission (MAC) et de routage, qui peuvent s’adapter dynamiquement aux changements fréquents de topologies des VANETs. Après un aperçu des protocoles d’accès sans contention dans les VANETs, nous proposons des solutions basées sur la technique de division du temps: Time Division Multiple Access (TDMA). D’abord, nous nous concentrons sur le développement d’un nouveau protocole distribué (DTMAC), qui ne repose pas sur l’utilisation d’infrastructure. DTMAC utilise les informations de localisation et un mécanisme de réutilisation des slots pour assurer que les véhicules accèdent au canal efficacement et sans collision. Les résultats obtenus ont confirmé l’efficacité de notre protocole, DTMAC se comporte très significativement mieux que VeMAC (protocole MAC basé sur TDMA.) Ensuite nous proposons TRPM, un protocole de routage basé sur une approche cross-layer. Dans TRPM, l’ordonnancement des slots TDMA construit par DTMAC et la position de la destination sont utilisés pour choisir le meilleur relais. Les résultats montrent que TRPM offre de meilleures performances, du nombre moyen de relais et de la fiabilité de livraison des messages comparé à d’autres protocoles. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous nous focaliserons sur les mécanismes centralisés d’allocation de slots qui utilisent des coordinateurs. D’abord, nous proposons CTMAC, un protocole basé sur TDMA centralisé utilisant les RSUs (RoadSide Units) pour créer et maintenir les ordonnancements. CTMAC met en œuvre un mécanisme qui permet d’empêcher les “Access Collisions” de se produire plus que deux fois entre les véhicules qui tentent d’acquérir un même slot disponible. Les résultats ont montré que CTMAC permet de mieux minimiser les collisions, ainsi que le surcoût généré pour créer et maintenir les ordonnancements par rapport aux protocoles MAC, basés sur TDMA distribué. Cependant, dans CTMAC, les véhicules roulant vite devront acquérir des nouveaux slots après une courte période de temps à chaque fois qu’ils quittent les zones de leurs RSUs courants. Cette situation rend les protocoles centralisés inefficaces et couteux dans les réseaux à grande vitesse. Afin de pallier à ce problème inhérent à l’utilisation des RSUs, nous adaptons un algorithme d’ordonnancement basé sur le clustering dans lequel certains véhicules sont élus pour gérer l'accès au canal. Ceci permet aux véhicules de rester attachés à leurs clusters plus longtemps. Pour ce faire, nous proposons 1- un protocole de clustering nommé AWCP afin de former des clusters stables avec une longue durée de vie. AWCP est basé sur l’algorithme de clustering pour les réseaux mobiles WCA dans lequel les têtes des clusters sont élues en se basant sur une fonction de poids. 2- Nous formulons le réglage des paramètres de protocole AWCP comme un problème d’optimisation multi-objective et nous proposons un outil d’optimisation qui combine la version multi-objective de l’algorithme génétique appelé NSGA-II avec le simulateur de réseau ns-2 pour trouver les meilleurs paramètres du protocole AWCP. 3- Nous proposons ASAS, une stratégie adaptative pour l’attribution des slots temporels basée sur une approche cross-layer entre TDMA et AWCP
Road crashes and their damages represent a serious issue and are one of the main causes of people death. In this context, Vehicular Ad hoc NETworks (VANETs) are deployed to reduce the risk of road accident as well as to improve passengers’ comfort by allowing vehicles to exchange different kinds of data which ranges widely from road safety and traffic management to infotainment. Nowadays, safety applications are receiving a great deal of attention from researchers as well as from automobile manufacturers. In this thesis, we particularly focus on safety-critical applications, designed to provide drivers assistance in dangerous situations and to avoid accidents in highway environments. Such applications must guarantee to the vehicles access to the medium and have strict requirements regarding end-to-end delay and packet loss ratio. Therefore, our main goal is to propose new medium access control and routing protocols, which can efficiently adapt to frequent changing VANET network topologies. After a comprehensive overview of free-contention MAC protocols, we propose several solutions, based on Time Division Multiple Access Technique (TDMA). We have designed DTMAC, a fully distributed TDMA-based MAC protocol, which does not rely on an expensive infrastructure. DTMAC uses vehicles’ locations and a slot reuse concept to ensure that vehicles in adjacent areas have collision-free schedule. Using simulations, we prove that DTMAC provides a lower rate of access and merging collisions than VeMAC, a well-known TDMA based MAC protocol in VANET. Then, in order to ensure that event-driven safety messages can be sent over a long distance, we propose TRPM, a TDMA aware Routing Protocol for Multi-hop communication. Our routing scheme is based on a cross layer approach between the MAC and the routing layers, in which the intermediate vehicles are selected using TDMA scheduling information. Simulation results show that TRPM provides better performances in terms of average end-to-end delay, average number of hops and average delivery ratio. In the second part, we focus on coordinator-based TDMA scheduling mechanisms. First, we propose the Centralized TDMA based MAC protocol (CTMAC) which uses Road Side Units (RSUs) as a central coordinator to create and maintain the TDMA schedules. CTMAC implements an Access Collision Avoidance mechanism that can prevent the access collision problem occurring more than twice between the same vehicles that are trying to access the channel at the same time. Using simulation we show an improvement in terms of access and merging collisions as well as the overhead required to create and maintain the TDMA schedules compared to distributed scheduling mechanisms. However, in the CTMAC protocol, fast moving vehicles will need to compete for new slots after a short period of time when they leave their current RSU area, which makes a centralized scheduling approach very expensive. In order to further improve the performance of coordinator-based TDMA scheduling mechanisms, we focus on cluster-based TDMA MAC protocols in which some vehicles in the network are elected to coordinate the channel access, allowing the vehicles to remain connected with their channel coordinator for a longer period of time. To this end, first we propose an adaptive weighted clustering protocol, named AWCP, which is road map dependent and uses road IDs and vehicle directions to make the clusters’ structure as stable as possible. Then, we formulate the AWCP parameter tuning as a multi-objective problem and we propose an optimization tool to find the optimal parameters of AWCP to ensure its QoS. Next, we propose ASAS, an adaptive slot assignment strategy for a cluster-based TDMA MAC protocol. This strategy is based on a cross layer approach involving TDMA and AWCP. The objective is to overcome the inter-cluster interference issue in overlapping areas by taking into account vehicles’ locations and directions when the cluster head assign slots

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
In this thesis, we focused on urban wireless networks considered by the ANR project ARESA2. The networks considered by this project are heterogeneous networks. This heterogeneity is caused by the coexistence of sensor nodes with limited resources and actuator nodes with higher resources. Actuators nodes should be used differentially by the network. Hence designed protocols for WSANs should exploit resource-rich devices to reduce the communication burden on low power nodes. It is in this context that this thesis takes place in which we studied self-organizing and routing algorithms based on the heterogeneity. First, we are interested in self-organization protocols in a heterogeneous network. Based on the idea that resource-rich nodes must be exploited to reduce the communication load level on low-power nodes, we proposed self-organizing protocol called Far-Legos. Far-Legos uses the large transmit power of actuators to provide gradient information to sensor nodes. Actuators initiate and construct a logical topology. The nature of this logical topology is different inside and outside the transmission range of these resourceful nodes. This logical topology will be used to facilitate the data collection from sensor to actuator nodes. Second, we investigated the asymmetric links caused by the presence of heterogeneous nodes with different transmission ranges. The apparition of asymmetric links can dramatically decrease the performance of routing protocols that are not designed to support them. To prevent performance degradation of these routing protocols, we introduce a new metric for rank calculation. This metric will be useful to detect and avoid asymmetric links for RPL routing protocol. We also present an adaptation of data collection protocol based on Legos to detect and avoid these asymmetric links. Finally, we are interested in exploiting the asymmetric links present in the network. We proposed a new routing protocol for data collection in heterogeneous networks, called AsymRP. AsymRP, a convergecast routing protocol, assumes 2-hop neighborhood knowledge and uses implicit and explicit acknowledgment. It takes advantage of asymmetric links to ensure reliable data collection

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.

Cette thèse propose une auto-organisation d'un réseau sans fil multi-sauts en clusters. Cette structure de clusters est ensuite utilisée pour effectuer une diffusion efficace dans le réseau et un protocole de routage indirect. Cette thèse utilise des outils de géométrie stochastique et des simulations.

Nous proposons dans cette thèse trois nouvelles techniques de contrôle spécialement développées pour améliorer le débit observé par un utilisateur final dans un réseau sans fil multi-sauts. Nous présentons d’abord un modèle mathématique qui permet d’évaluer les pertes dues au terminal caché. Ce modèle est ensuite exploité pour présenter une solution au niveau de la couche MAC permettant d’améliorer le débit des connexions TCP. La deuxième technique tente d’exploiter les propriétés de diffusion du canal radio. En effet, HbH, utilise le fait que chaque transmission sans fil peut être entendue par les noeuds à proximité, pour détecter la panne d’un noeud voisin. Avec HbH, chaque noeud et après la transmission d’un message procède à une écoute du canal afin de savoir si son voisin a retransmis le paquet avant que le premier ne prenne la décision de le jeter. HbH peut être utilisé pour détecter la disparition de noeuds voisins due à la mobilité par exemple. Finalement, nous nous intéressons aux réseaux radios cognitifs. Dans ce nouveau, des problèmes de base restent encore non résolus. Une première technique de contrôle envisageable consiste à présenter des mécanismes de routage capables d’établir un chemin de bout en bout tout en tenant compte de l’instabilité de ces réseaux. Pour ces raisons, nous proposons MPP, un algorithme de routage spécialement conçu pour les réseaux radios cognitifs multi-sauts. Notre protocole établit un chemin et un ensemble de canaux radios à utiliser entre un nœud source et une destination en se basant sur des calculs probabilistes qui prennent en compte l’emplacement et l’activité des noeuds primaires plus prioritaires sur les canaux en questions.

Le déploiement des réseaux d’objets communicants «ROCs», dont les densités augmentent sans cesse, conditionne à la fois l’optimalité de leur qualité de service, leur consommation énergétique et par conséquent leur durée de vie. Il s’avère que le problème de déterminer le placement optimal, relativement aux différents critères de qualité, des nœuds de ces réseaux est un problème Np-Complet. Face à cette Np-complétude, et en particulier pour des environnements intérieurs, les approches existantes focalisent sur l’optimisation d’un seul objectif en négligeant les autres critères, ou optent pour une solution manuelle fastidieuse et coûteuse. Des nouvelles approches pour résoudre ce problème sont donc nécessaires. Cette thèse propose une nouvelle approche qui permet de générer automatiquement, dès la phase de conception des réseaux d’objets communicants, le déploiement qui garantit à la fois l’optimalité en termes de performances et de robustesse face aux éventuelles défaillances et instabilités topologiques. Cette approche proposée est basée d’une part sur la modélisation du problème de déploiement sous forme d’un problème d’optimisation combinatoire multi-objectifs sous contraintes, et sa résolution par un algorithme génétique hybride combinant l’optimisation multi-objectifs avec l’optimisation à somme pondérée, et d’autre part sur l’intégration de l’apprentissage par renforcement pour garantir l’optimisation de la consommation énergétique et la prolongation de la durée de vie. Elle est concrétisée par le développement de deux outils. Un premier appelé MOONGA (pour Multi-Objective Optimization of Wireless Network Approach Based on Genetic Algorithm) qui permet de générer automatiquement le placement des nœuds, qui optimise la connectivité, la m-connectivité, la couverture, la k-couverture, la redondance de couverture et le coût. Cette optimisation prend en considération les contraintes liées à l'architecture de l’espace de déploiement, à la topologie du réseau, aux spécificités de l'application pour laquelle le réseau est conçu et aux préférences du concepteur. Après optimisation de déploiement l’outil R2LTO (Pour Reinforcement Learning for Life-Time Optimization), permet d’intégrer un protocole de routage, basé sur l'apprentissage par renforcement, pour garantir l’optimisation de la consommation énergétique et de la durée de vie du ROC après son déploiement tout en conservant la QoS requise
The deployment of Communicating Things Networks (CTNs), with continuously increasing densities, needs to be optimal in terms of quality of service, energy consumption and lifetime. Determining the optimal placement of the nodes of these networks, relative to the different quality criteria, is an NP-Hard problem. Faced to this NP-Hardness, especially for indoor environments, existing approaches focus on the optimization of one single objective while neglecting the other criteria, or adopt an expensive manual solution. Finding new approaches to solve this problem is required. Accordingly, in this thesis, we propose a new approach which automatically generates the deployment that guarantees optimality in terms of performance and robustness related to possible topological failures and instabilities. The proposed approach is based, on the first hand, on the modeling of the deployment problem as a multi-objective optimization problem under constraints, and its resolution using a hybrid algorithm combining genetic multi-objective optimization with weighted sum optimization and on the other hand, the integration of reinforcement learning to guarantee the optimization of energy consumption and the extending the network lifetime. To apply this approach, two tools are developed. A first called MOONGA (Multi-Objective Optimization of wireless Network approach based on Genetic Algorithm) which automatically generates the placement of nodes while optimizing the metrics that define the QoS of the CTN: connectivity, m-connectivity, coverage, k-coverage, coverage redundancy and cost. MOONGA tool considers constraints related to the architecture of the deployment space, the network topology, the specifies of the application and the preferences of the network designer. The second optimization tool is named R2LTO (Reinforcement Learning for Life-Time Optimization), which is a new routing protocol for CTNs, based on distributed reinforcement learning that allows to determine the optimal rooting path in order to guarantee energy-efficiency and to extend the network lifetime while maintaining the required QoS

Les réseaux sans fil multi-sauts grâce à leur flexibilité et leur rapidité de mise en œuvre permettent le déploiement à faible coût d'une infrastructure routage pouvant notamment servir à étendre la couverture des réseaux filaires. Leurs caractéristiques et les perspectives qu'ouvrent de tels réseaux ont attiré l'attention de la communauté de la recherche afin d'évaluer et de proposer des solutions notamment en termes de routage afin de permettre un développement efficace. La qualité des communications sans fil dépend de nombreux facteurs comme les effets de la propagation multi chemins ou les interférences entre les transmissions des différents utilisateurs. Aussi cette qualité de transmission peut varier de manière plus ou moins drastique au cours du temps en fonction des modifications de l'environnement d'exécution. Les singularités de ces transmissions radios ne permettent donc pas l'utilisation telle quelle des protocoles de routage développés originellement pour les réseaux filaires. En effet, ceux-ci se révèlent même extrêmement inefficaces dans ces nouveaux environnements. L'utilisation du nombre de sauts comme métrique de routage ne permet en effet pas de prendre en compte la diversité et la variabilité de la qualité des liens sans fil. Une solution prometteuse pour traiter ce problème consiste à intégrer au routage des informations relatives à la qualité des liens. Aussi, les protocoles des différentes couches doivent alors interagir pour s'échanger des informations. La couche réseau prend ainsi conscience du statut des couches inférieures et c'est que nous appellerons dans cette thèse le routage basé sur la qualité des liens. Le but principal de cette thèse est donc de montrer comment le routage inter-couche, au travers de l'utilisation d'une métrique adaptée et grâce à une méthode de mesure pertinente peut considérablement améliorer les performances du routage. Néanmoins, elle met en évidence également les effets secondaires de l'adaptation des chemins en montrant notamment en quoi une grande oscillation entre les chemins peut être nocif pour des applications sensibles aux délais. Après un court état de l'art sur les différents protocoles de routage, nous définissons dans ce mémoire différents critères pour définir une métrique pertinente basée sur la qualité des liens. Nous présentons ensuite une étude sur les méthodes de mesure de ces métriques, puis nous proposons une métrique réaliste de qualité des liens, basée sur l'efficacité de la transmission des trames (FTE) observée au niveau de la couche MAC. Cette nouvelle métrique reflète ainsi les variations du taux d'erreur de transmission liées soit à une faible qualité du lien, soit à un important taux de congestion dans la cellule. Nous montrons que l'utilisation de cette métrique inter-couche permet d'améliorer sensiblement les performances du routage. Nous proposons également un schéma de méthodes de mesures précises et générant un faible surcoût appelé QualRoute. Celui-ci utilise la nature en diffusion des supports de communication sans fil pour mettre en place un mécanisme coopératif de mesure de la qualité des liens pour lesquels on ne dispose de pas assez de trafic de données pour évaluer le taux d'erreur de transmission. Il utilise l'information observée par chaque noeud sur le trafic émis par ses voisins pour estimer à faible coût la qualité des liens avec ces derniers. Nous avons enfin évalué l'effet de la fluctuation du choix des chemins sur le routage basé sur la qualité des chemins. Nous avons défini et montré en quoi la sensibilité d'une métrique ou la fréquence de mise à jour de métrique pouvait augmenter le débit des applications. Cependant cette optimisation du débit se fait en modifiant fréquemment le choix du chemin, et peut conduire à une diminution importante de la gigue qui peut s'avérer néfaste pour les applications sensibles aux variations de délais

Les villes du futur et actuelles sont de plus en plus connectées. Les relèves de compteur électrique, de gaz et d'eau se font de plus en plus à distance et sans-fil. Les luminaires des villes deviennent intelligents et communiquent pour économiser l'énergie et offrir un éclairage adapté. Les engins de ramassage des ordures communiqueront bientôt avec les poubelles afin d'anticiper les tournées de ramassage et de mieux connaître le contenu des containers. Pour des questions de coûts et de rapidité de déploiement, ces réseaux sont souvent sans infrastructure. Par ailleurs, pour les mêmes raisons, chaque nœud du réseau puise son énergie dans une batterie donc la capacité est limitée. Il convient donc pour ces réseaux particuliers, déployés dans un environnement contraint, de trouver des solutions d'organisation et de communication adaptées. À travers cette thèse je propose d'étudier la problématique des réseaux sans-fil multi-sauts dans les villes intelligentes. J'étudie dans un premier temps l'importance et l'impact de la topologie sur les performances réseau. Plus précisément, au travers de simulations et d'études expérimentales, je démontre que le placement des nœuds impacte les performances des algorithmes et que, par conséquent, il est nécessaire d'étudier les algorithmes pour réseaux de capteurs sans-fil sur des topologies qui correspondent à l'application ciblée. Je propose ensuite une famille d'algorithmes de clustering pour réseaux de capteurs sans-fil permettant d'optimiser la durée de vie du réseau. L'hypothèse clé de ces algorithmes est qu'un chef de cluster (cluster-head ) consomme plus d'énergie qu'un nœud sans rôle particulier. En effet, le cluster-head se voit souvent attribuer des tâches supplémentaires telles que l'agrégation de données et la transmission à un nœud puits, plus lointain donc plus coûteux à joindre. Cette famille d'algorithmes nommée BLAC permet de créer des clusters multi-sauts dans lesquels chaque tête de cluster est la racine d'un arbre qui compose le cluster. Dans chaque cluster, les données sont acheminées vers le cluster-head grâce à un gradient routing. L'idée principale de ces algorithmes est que le rôle de cluster-head doit être attribué en fonction du niveau d'énergie des nœuds et de leur voisinage. Ces algorithmes ont été testés grâce à des simulations sur des topologies de villes réalistes avec des paramètres de simulation tirés du monde réel. Enfin, je propose un algorithme de routage pour des réseaux de villes intelligentes à large échelle. Cet algorithme repose sur l'hypothèse que seulement certains nœuds du réseau ont une connaissance de leur position. Cette position peut être acquise parce que ces nœuds sont équipés d'une puce de localisation (telle que le GPS) ou parce qu'ils sont fixes et configurés au moment du déploiement avec leur position pré-programmée. Cet algorithme epose sur la combinaison de deux techniques de routage, classique et géographique : AODV et Greedy geographic routing. Je montre qu'il est possible d'obtenir des performances proches des algorithmes de routage géographique alors même qu'un sous ensemble des nœuds du réseau n'a pas connaissance de sa position.

L’objectif de cette thèse est de développer un réseau IPv6 constitué de capteurs sans fils autonomes grâce à la récupération d’énergie, fonctionnant à faible rapport cyclique. Cette thèse s’inscrit dans un projet industriel, GreenNet, lancé par STMicroelectronics afin de se positionner sur le marché de l’Internet des Objets. La nouvelle plate-forme utilisée dans ce projet se différencie de ses concurrents par sa petite taille, ce qui implique une faible capacité de batterie. Une cellule photovoltaı̈que permet en revanche de recharger la batterie, y compris dans des conditions de luminosité faible. Pour atteindre l’autonomie, nous avons besoin que les nœuds dorment pour de très longues périodes. Par conséquent, les solutions existantes, bien que peu consommantes, ne sont pas complètement adaptées à nos besoins spécifiques.Dans cette thèse, nous proposons d’analyser les difficultés possiblement rencontrées pendant le développement d’une plate-forme à récupération d’énergie et de bas rapport cyclique. La contribution la plus importante de ce travail est de mettre en œuvre et d’évaluer le rendement de nos solutions sur des plates-formes matérielles dans des conditions très proches de la vie réelle.Une première étape du travail réalisée est la conception et l’implémentation de la norme IEEE 802.15.4 utilisant les balises pour maintenir la synchronisation. Nous choisissons le mode synchronisé car il permet aux nœuds d’atteindre des rapports cycliques aussi bas que 0,01%. La seconde étape est d’apporter le multi saut : nous proposons une optimisation du protocole de routage, ainsi qu’un contrôle d’accès par multiplexagetemporel pour les routeurs et les dispositifs afin d’éliminer les interférences.Nous allons même plus loin dans l’optimisation du temps où les nœuds sont allumés: nous proposons d’éteindre les coordinateurs avant la fin de leur période d’activité définie par le standard, lorsqu’il n’y a pas de communications. Les nœuds qui ne nécessitent pas d’envoyer des données peuvent sauter des balises et se réveiller seulement lorsqu’il est nécessaire de synchroniser les horloges, ou d’envoyer des données. Dans le même temps, nous résolvons le problème de multicast pour les nœuds qui dorment durant de longues périodes, en convertissant ces paquets en paquets unicast. Nous améliorons également le rapport cyclique de routeurs qui n’ont pas de nœuds associés en les forçant envoyer la balise moins souvent, tant qu’ils n’ont pas des nœuds associés.Pour améliorer la performance du réseau, nous proposons aussi une solution rétro compatible qui utilise plusieurs canaux. Un tel système est utile quand un lien entre deux nœuds subit de très mauvaise performance sur un certain canal fréquentiel, mais obtient de meilleurs résultats sur une fréquence différente.Toutes les solutions présentées ci-dessus, et discutées dans la dissertation ont été mises en œuvre et testées sur la plate-forme GreenNet. Nous avons également réalisé des mesures sur des nœuds pour vérifier leurs efficacité
The goal of the thesis is to enable IPv6 harvested and autonomous wireless sensor networks with very low duty-cycle. It is part of an industrial project, GreenNet, hosted by STMicroelectronics with the goal of being a pioneer in the Internet of Things. The new platform differentiates from its existing competitors by a small size, which implies small battery capacity. However, a photovoltaic cell is capable of recharging the battery even under low light conditions. On top of this, we aim at nodes that sleep for very long periods. Hence, the existing solutions were not completely suited for ourneeds.The thesis proposes to analyze the possible challenges that one can meet while developing a harvested low-duty cycle platform. The most important contribution of this work is that we implement and evaluate the performance of our solutions on real hardware platforms in conditions very close to real-life.In this dissertation, we first of all develop and implement a basic solution based on the IEEE 802.15.4 beacon-enabled standard. We choose the synchronized mode because it allows nodes to reach duty-cycles as low as 0.01%. A more difficult step was to bring multi-hop: we design new a routing scheme inside our network, and a time based access for routers and devices to eliminate interferences as much as possible. The routing scheme is meant to be simple and efficient.We go even further to optimize the total time the nodes are on: we proposed to shut down coordinators before their standardized end of slot when there is no communication. Devices that do not need to send data can skip beacons and only need to wake up to synchronize their clock or to send data. In the same time we solve the problem of multicast for long sleeping nodes by converting these packets into unicast traffic. We also improved the duty-cycle of routers that do no have associated devices by forcing them to beacon slower, as long as they do not have any associated devices.To improve the network performance we also propose a backward compatible multichannel solution. Such a scheme is useful when a link between two nodes achieve very bad performance on a certain channel but better results on a different frequency.All the solutions presented above and discussed in the dissertation were implemented and tested on the GreenNet platform. We also realized measurements of the nodes efficiency while in harvested conditions and showed that it is possible to handle harvested routers, when there is enough available light

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

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.

Dans cette thèse, nous proposons plusieurs algorithmes permettant d’optimiser l’utilisation de la bande passante dans les réseaux sans-fil multi-sauts et ainsi augmenter les débits atteignables. Les réseaux sans-fil multi-sauts sont des réseaux sans-fil dans lesquels les stations communiquent directement entre elles lorsque leurs portées respectives sont suffisantes ou, le cas échéant, via des stations intermédiaires chargées de relayer les flux de façon transparente. Les résultats théoriques prouvent que de tels réseaux disposent d’une capacité par station plus faible que les réseaux traditionnels et obligent ainsi à disposer de mécanismes avancés de gestion et d’optimisation des ressources disponibles. Nous présentons dans une première partie un algorithme d’estimation de la bande passante disponible calculant, pour une station donnée, l’espérance du trafic attendu sur son canal en fonction de la connaissance des flux transitant dans sa zone d’interférence. Cette estimation nous permet ensuite de déterminer un ensemble de contraintes dynamiques sur les débits des flux qui doivent être satisfaites pour que les flux puissent être acceptés sans risquer de surcharger le réseau. Enfin, toujours en gardant les contraintes précédentes satisfaites, nous proposons plusieurs algorithmes pour maximiser les débits atteignables des flux dans le réseau soit en contournant les zones surchargées, soit en adaptant dynamiquement les puissances d’émission. Ces résultats de simulation montrent une amélioration significative par rapport aux travaux existants
In this thesis, we present several algorithms to evaluate precisely the resources in wireless multi-hop networks and to improve the achievable bitrates. Wireless multi-hop networks are networks where nodes are able to join the others transparently in a direct way if they are closed enough, or by engaging intermediate nodes to relay messages if not. This relaying ability makes then very popular. Nevertheless, it has been shown in previous work that such networks cannot compete with traditional wireless networks in terms of bitrates. Consequently, the resources must be used and shared as efficiently as possible. We propose a probabilistic analysis to estimate the expected channel traffic of a given station based on the traffic reservation in its neighbourhood. From this estimation, we determine constraints on the flow bitrates that must be satisfied in order for the flows to be accepted without overloading the network. Then, given the previous constraints, we present several algorithms to maximum the flow bitrates by avoiding congested areas and by computing dynamically the emitting power of each station. The simulation results show a significant improvement over existing approaches

Aujourd'hui, le Big Data, le Cloud Computing et l’Internet des Objets (IoT) encouragent l'évolution des Réseaux ad hoc Véhiculaires (VANET) vers l’Internet des véhicules (IoV), où les véhicules, n’étant plus acteurs passifs, disposent de nouvelles capacités de perception et de communication. Les véhicules deviennent des membres actifs d'une ville intelligente, ils fournissent une connectivité omniprésente, un large éventail d'applications et de services liés à la sécurité routière, au transport intelligent et au confort des utilisateurs. En outre, la grande quantité de données générées par les applications IoV constitue un défi majeur quant à leur gestion, leur stockage et leur manipulation. Ces services dépendent fortement des véhicules en question, qui servent d’émetteurs, de relais et de récepteurs. Chaque véhicule gère ses propres communications ainsi que celles des autres véhicules. Par conséquent, un processus de diffusion et une connectivité fiables sont nécessaires. Cependant, la nature dynamique des entités IoV, les perturbations liées au réseau mobile et les problèmes de sécurité entraînent de fréquentes défaillances des liaisons et provoquent ainsi l’isolement de certains véhicules. Comme conséquence, certains véhicules se retrouvent isolés. L'objectif de cette thèse est de garantir la fiabilité et la robustesse des communications inter véhiculaires pour fournir aux conducteurs et aux passagers, des services de communication ininterrompus, et répondre ainsi à la demande croissante de qualité de service dans l'environnement IoV. Pour ce faire, quatre contributions sont proposées. Premièrement, une nouvelle taxonomie adaptée aux exigences et aux caractéristiques IoV est élaborée. Deuxièmement, pour combler les lacunes des protocoles de routage existants, une nouvelle solution de routage multi-métriques appelée protocole de routage géographique basée sur l'architecture construit sur l'architecture Software Defined Networking (SDN) hybride appelée (HSDN-GRA) est proposée. Ce protocole utilise en entrée trois métriques : la fenêtre de durée du contact, le paramètre d'équilibrage de charge et l'historique des erreurs de communication. Il vise à optimiser ces trois objectifs et à assurer un routage stable. Troisièmement, un protocole de routage, Secure HSDN-GRA, basé sur un modèle de confiance distribué est proposé comme amélioration afin de rendre la solution développée plus fiable et robuste en présence de nœuds malicieux. Enfin, un système d’incitation à la collaboration est ajouté à la solution Secure HSDN-GRA pour palier le problème des véhicules égoïstes, ceux qui ne collaborent pas et qui refusent d’être des relais de données dans un réseau totalement distribué. Des scenarios de simulations approfondies ont été mis en œuvre sous le système multi-agents JADE pour prouver l'efficacité de HSDN-GRA, en définissant un profil de mobilité des véhicules. Dans un second temps, HSDN-GRA et Secure HSDN-GRA ont été implémentés sous l’environnement de simulation Network Simulator (NS2) associé au générateur de modèle de mobilité VanetMobiSim. Une analyse approfondie a montré des performances satisfaisantes de HSDN-GRA en termes d’overhead de messages, de retard des paquets et de taux de perte de ces derniers (sous JADE) en comparaison avec des protocoles de routage de référence. Sous NS2, Secure HSDN-GRA présente également des performances satisfaisantes en termes de taux de livraison de paquets et de leurs retards. À partir de ces résultats, nous avons déduit les facteurs d’influence pour HSDN-GRA et Secure HSDN-GRA, tels que le nombre de véhicules dans le réseau, la vitesse des véhicules, le nombre de nœuds malveillants dans le réseau et la densité des clusters
Nowadays, Big Data, Cloud Computing, and Internet of Things (IoT) have encouraged the generalization of the Vehicular Ad Hoc Networks (VANET) to the Internet of Vehicles (IoV), where vehicles evolve from passive actors of transportation to smart entities with new perception and communication capabilities. Vehicles become active members of a smart city, they provide an omnipresent connectivity, a wide range of applications and services relating to road safety, intelligent transport and the comfort of users. In addition, the large amount of data generated by IoV applications is a major challenge in their management, storage, and manipulation. These services depend greatly on the vehicles in question, which act as transmitters, relays, and receivers. Vehicles carry out their own communications but serve simultaneously as information relays for communication between other vehicles as well. Consequently, reliable dissemination process and connectivity are required. However, the dynamic nature of the IoV entities, the disturbances related to the mobile network as well as the security challenges lead to frequent link failure. In fact, some vehicles

Les incitations économiques et environnementales poussent dorénavant à intégrer des considérations énergétiques dès les premiers stades de développement des réseaux. Dans les réseaux sans fil multi-sauts, l'approche la plus courante consiste à répartir le trafic sur l'ensemble des nœuds afin de réduire équitablement la consommation énergétique de chacun, avec pour objectif la maximisation de la durée de vie du réseau. Or cette approche n'est pas optimale vis-à-vis de la consommation globale du réseau, le niveau d'activité d'un nœud n'ayant souvent que peu d'influence sur sa propre consommation. Nous montrons que la meilleure approche consiste à éteindre un maximum de nœuds. Parmi les travaux réalisés, nous avons développé une solution s'appuyant sur de la programmation linéaire en nombres entiers et des simulations de graphes et de réseaux. La solution proposée permet ainsi une agrégation de flux optimale, réduisant significativement le nombre de nœuds utilisés dans le réseau. Afin de la rendre applicable en pratique, une heuristique est détaillée permettant une mise en œuvre distribuée grâce à l'utilisation d'une métrique de routage. Ainsi, tout algorithme de plus court chemin peut nativement réaliser de l'agrégation de flux efficace. Il est important de souligner que la qualité de service en termes de débit est respectée. En effet, les interférences sont prises en compte et il est possible de profiter de la synergie offerte par l'utilisation conjointe de l'agrégation de flux et du codage réseau. Nos résultats améliorent significativement les méthodes d'économie d'énergie basées sur l'extinction des nœuds en leur permettant d'en éteindre davantage
Economic and ecologic incentives are now leading people to design networks with energetic considerations at early stages of development. Most of the works for multi-hop wireless networks tend to spread the traffic uniformly over the network to reduce the energy consumption of each node individually. However, considering that the traffic of a node doesn't impact significantly its energy consumption, this approach is not optimal regarding the global energy consumption of the network. Finding a way to turnoff as much node as possible seems then to be a better way. This PhD thesis focus on routing a set of flows over a multi-hop wireless network while minimizing the number of used nodes. This is done by using a distributed metric that allows the shortest path routing algorithms to perform flow aggregation. Using integer linear programming and simulations, we proposed an efficient solution to aggregate flows to significantly reduce the number of nodes used in the network. It allows, then, to improve algorithms that reduce the energy consumption of networks by increasing the number of nodes that can be turned off

Le routage dans les réseaux sans fil auto-organisables est un défi et nécessite une restructuration. Durant cette thèse, nous nous sommes intéressés au positionnement et à la dissémination. Nous avons proposé JuMPS, un algorithme qui permet la construction d'un système de coordonnées virtuel multidimensionnel. JuMPS utilise les distances en nombre de sauts entre chaque nœud et un ensemble d'ancres afin de leur attribuer des coordonnées virtuelles. Dans la seconde partie de cette thèse, nous avons proposé, pour la dissémination des coordonnées dans un réseau ad hoc mobile d'utiliser la mobilité des paquets de données pour diffuser des informations utiles au routage. ELIP, notre solution, crée une nouvelle structure des paquets de données et y consacre un champ pour l'insertion de coordonnées. L'utilisation de ELIP au sein d'un protocole de routage basé sur les âges permet de réduire l'occupation du canal radio ainsi que le nombre de sauts moyen nécessaires à l'acheminement des messages.

Aux changements de l’environnement. Nous proposons ainsi une nouvelle Les réseaux sans fil à multi-sauts se communiquent par des liens hertziens par le relayage de paquets (les sauts). La très haute dynamique dans cet environnement force l’utilisation des approches d’auto-configuration, c’est-à-dire des approches où les paramètres des terminaux sont adaptés automatiquement face approche de partage d'informations d'auto-configuration et de cross-layer, basée sur le concept du plan de d'information, ainsi que deux algorithmes de auto-configuration qui les utilisent. Nous commençons la thèse avec l'architecture et l'évaluation du logiciel du plan d'information. Ensuite nous présentons et évaluons les deux algorithmes d'auto-configuration proposés. Le premier algorithme améliore le routage en prenant en compte la bande passante et la puissance de transmission des liens sans fil hertziens. Nous présentons un modèle mathématique pour ce problème comme support à notre proposition. Le deuxième algorithme utilise la théorie de contrôle et la logique floue pour adapter le mécanisme d'enquêtes d'une application pair à pair à la charge du réseau.

Récemment, les comportements malveillants dans les réseaux sans fil multi-sauts ont attiré l’attention de la communauté scientifique. La prolifération rapide du nombre de dispositifs sans fil ainsi que la diversification des applications basées sur ces réseaux ont grandement contribué à l’amélioration de la qualité de vie ainsi que la modernisation de la société. Cependant, la nécessité de sécuri ser ces réseaux et de garantir la robustesse de leurs services est devenue une préoccupation majeure. En effet, les caractéristiques spécifiques de ces réseaux, telles que l’absence d’infrastructure et l’absence d’une entité centrale de confiance, font que les réponses à leurs problèmes de sécurité sont tout à fait différentes de celles des réseaux filaires. De plus, le manque de confiance entre les nœuds rend ces problèmes encore plus critiques. L’objectif de cette thèse vise à contribuer au renforcement de la sécurité dans les réseaux sans fil multi-sauts. Elle se focalise sur l’étude des comportements malveillants au niveau des couches MAC et réseau. Nous nous intéressons au développement de nouvelles solutions pour faire face à l’attaque du trou noir ”Black hole” dans le contexte du protocole OLSR, ainsi qu’analyser le comportement des nœuds cupides ”Greedy” au niveau de la couche MAC, dans toutes ses versions.Une attaque de trou noir peut être menée suivant deux scénarios. Le premier scénario consiste à lancer l’attaque, exclusivement, au niveau de la couche réseau. Le second scénario consiste en une attaque multi-couches. Dans le cadre de cette thèse, nous analysons l’impact de ces deux types d’attaques et proposons des contre-mesures appropriées. Au niveau de la couche MAC, nous étudions particulièrement le comportement cupide adaptatif dans le cadre des réseaux sans fil maillés et nous proposons une solution originale baptisée, FLSAC, afin de prévenir ce type de menace. Dans le cadre des réseaux mobiles ad hoc (MANETs), nous définissons un nouveau modèle de comportement des nœuds cupides. Nous développons aussi un nouvel algorithme de backoff, dont l’avantage principal est d’assurer une détection rapide des nœuds cupides non conformes aux spécifications du protocole IEEE802.11. Cet algorithme offre un mécanisme de réaction qui incite un nœud cupide à se comporter correctement en lui donnant la chance de se repentir après détection
While the rapid proliferation of mobile devices along with the tremendous growth of various applications using wireless multi-hop networks have significantly facilitate our human life, securing and ensuring high quality services of these networks are still a primary concern. In particular, anomalous protocol operation in wireless multi-hop networks has recently received considerable attention in the research community. These relevant security issues are fundamentally different from those of wireline networks due to the special characteristics of wireless multi-hop networks, such as the limited energy resources and the lack of centralized control. These issues are extremely hard to cope with due to the absence of trust relationships between the nodes.To enhance security in wireless multi-hop networks, this dissertation addresses both MAC and routing layers misbehaviors issues, with main focuses on thwarting black hole attack in proactive routing protocols like OLSR, and greedy behavior in IEEE 802.11 MAC protocol. Our contributions are briefly summarized as follows. As for black hole attack, we analyze two types of attack scenarios: one is launched at routing layer, and the other is cross layer. We then provide comprehensive analysis on the consequences of this attack and propose effective countermeasures. As for MAC layer misbehavior, we particularly study the adaptive greedy behavior in the context of Wireless Mesh Networks (WMNs) and propose FLSAC (Fuzzy Logic based scheme to Struggle against Adaptive Cheaters) to cope with it. A new characterization of the greedy behavior in Mobile Ad Hoc Networks (MANETs) is also introduced. Finally, we design a new backoff scheme to quickly detect the greedy nodes that do not comply with IEEE 802.11 MAC protocol, together with a reaction scheme that encourages the greedy nodes to become honest rather than punishing them

Un certain nombre de travaux basés sur les réseaux de capteurs sans fil s'intéressent à la gestion de l'énergie de ces capteurs. Cette énergie est, de fait, un facteur critique dans le fonctionnement de ces réseaux. Une construction adéquate des clusters de capteurs est un très bon moyen pour minimiser la consommation de cette énergie. La problématique liée à ces réseaux réside ainsi souvent dans leur durée de vie mais aussi dans le nécessaire maintien de la connectivité entre tous les capteurs. Ces deux aspects sont étroitement liés. Dans cette thèse, nous nous sommes focalisés sur ces deux volets, dans le contexte de réseaux de capteurs statiques mais aussi celui de capteurs mobiles.Nous proposons, dans un premier temps, un algorithme hybride pour la mise en place des clusters et la gestions de ces clusters. L'originalité de cette solution réside dans la mise en place de zones géographiques de désignation des cluster heads mais aussi dans la transmission, dans les messages échangés, de la quantité d'énergie restante sur les capteurs. Ainsi, les données sur les capteurs permettront de désigner les cluster heads et leurs successeurs qui détermineront les seuils pour les autres capteurs et pour leur fonctionnement. L'algorithme est testé à travers de nombreuses simulations. La seconde partie du travail consiste à adapter notre premier algorithme pour les réseaux de capteurs mobiles. Nous in_uons sur la trajectoire des capteurs pour maintenir la connectivité et limiter la consommation d'énergie. Pour cela, nous nous inspirons de l'écho-localisation pratiquée par les chauvessouris. Nous nous sommes donc intéressés à la topologie changeante et dynamique dans les réseaux de capteurs. Nous avons analysé la perte d'énergie en fonction de la distance et de la puissance de transmission entre les n÷uds et le cluster head. Nous évaluons également notre algorithme sur des capteurs qui ont un déplacement aléatoire. Nous appliquons ces algorithmes à une simulation de _otte de drones de surveillance
A number of works based on wireless sensor networks are interested in the energy management of these sensors. This energy is in fact a critical factor in the operation of these networks. Proper construction of sensor clusters is a great way to minimize the consumption of this energy. The problems related to these networks and often lies in their lifetime but also in the need to maintain connectivity between all transducers. These two aspects are closely linked. In this thesis, we focused on these two aspects in the context of static sensor networks but also of mobile sensors.We propose, as a _rst step, a hybrid algorithm for setting up clusters and the management of theseclusters. The uniqueness of this solution lies in the establishment of geographic areas for designation fcluster heads but also in transmission, in the exchanged messages, the amount of remaining energy on the sensors. Thus, the sensor data will designate the cluster heads and their successors will determine the thresholds for other sensors and for their operation. The algorithm is tested through many simulations. The second part of the work is to adapt our _rst algorithm for mobile sensor networks. We a_ect the trajectory of sensors to maintain connectivity and reduce energy consumption. For this, we are guided echo-location practiced by bats. We're interested in changing and dynamic topology in sensor networks. We analyzed the loss of energy as a function of the distance and the power transmission between the nodes and the head cluster. We also evaluate our algorithm on sensors that have a random move. We apply these algorithms to a _eet of surveillance drones simulation

Ce travail de thèse s’est tout d’abord attaché à comprendre comment la prise en compte du temps de téléchargement, autrement dit, de la latence, lors de la mise en cache ou de la transmission de données pouvait contribuer aux performances du téléchargement dans les réseaux de caches dont ICN. Nous y introduisons un mécanisme distribué novateur qui décide de l’opportunité de conserver un objet en considérant que plus il a été long à télécharger plus intéressant il semble de le soumettre au cache sous-jacent. Nous montrons que ce nouveau mécanisme surpasse en de nombreux points l’état de l’art, que ce soit du point de vue de la réduction du temps moyen de téléchargement à partir de caches LRU, et de son écart-type (jusqu’à −60% ), que de celui de la vitesse de convergence vers ceux-ci. Dans une seconde phase, nous avons optimisé conjointement les fonctions de mises en cache et de distribution multi-chemin de requêtes de contenus. Troisièmement, nous avons étudié l’équité vis-à-vis des contenus au sein des réseaux de caches et plus particulièrement, d’ICN. Il en ressort que seule suffit une allocation équitable de la bande passante entre les contenus pour que l’équité d’ICN soit complète. Notre dernière contribution vise à aider au passage à l’échelle d’ICN dans contexte où deviennent réalités l’Internet des Objets et son espace de nommage illimité. Nous avons proposé une approche nouvelle au routage dans les réseaux centrés sur l’information, nommée AFFORD, qui combine apprentissage automatique et diffusion aléatoire
This thesis investigates how making content caching and forwarding latency-aware can improve data delivery performance in Information-Centric Networks (ICN). We introduce a new mechanism that leverages retrieval time observations to decide whether to store an object in a network cache, based on the expected delivery time improvement. We demonstrate that our distributed latency-aware caching mechanism, LAC+, outperforms state of the art proposals and results in a reduction of the content mean delivery time and standard deviation of LRU caches by up to 60%, along with a fast convergence to these figures. In a second phase, we conjointly optimize the caching function and the multipath request forwarding strategies. To this purpose, we introduce the mixed forwarding strategy LB-Perf, directing the most popular content towards the same next hops to foster egress caches convergence, while load-balancing the others. Third, we address ICN fairness to contents. We show that traditional ICN caching, which favors the most popular objects, does not prevent the network from being globally fair, content-wise. The incidence of our findings comforts the ICN community momentum to improve LFU cache management policy and its approximations. We demonstrate that in-network caching leads to content-wise fair network capacity sharing as long as bandwidth sharing is content-wise fair. Finally, we contribute to the research effort aiming to help ICN Forwarding Information Base scale when confronted to the huge IoT era’s namespace.We propose AFFORD, a novel view on routing in named-data networking that combines machine learning and stochastic forwarding

Les réseaux de radios cognitives sont composés d'appareils cognitifs et agiles capables de changer leurs configurations à la volée en se basant sur l'environnement spectral. Cette capacité offre la possibilité de concevoir des stratégies d'accès au spectre dynamiques et flexibles dans le but d'utiliser d'une manière opportuniste une portion du spectre disponible. Toutefois, la flexibilité dans l'accès au spectre engendre une complexité accrue dans la conception des protocoles de communication. Notre travail s'intéresse au problème de routage dans les réseaux de radios cognitives à multi-sauts. Dans ce document, nous proposons un protocole de routage réactif qui permet la coexistence entre les utilisateurs premiers et secondaires, la diminution des interférences et l'augmentation du débit de transmission de bout en bout. Les simulations présentées démontrent l'efficacité de l'algorithme proposé en termes de débit moyen de bout en bout et de la gestion des chemins interrompus par l'arrivée d'un utilisateur premier. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : réseaux de radios cognitives, radio cognitive, routage réactif, multi-sauts, utilisateur premier, utilisateur secondaire.

碩士
國立臺灣大學
電機工程學研究所
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The power-aware routing protocols are aimed to maximize the system lifetime of the mobile ad hoc networks, since the mobile hosts within the networks are normally power-constrained. We presents a novel power-aware routing protocol called Multi-Route Transmission Routing which utilizes multiple routes to transmit the data traffic simultaneously and leads to a balanced energy consumption distribution. Thus, the proposed routing approach can extend the system lifetime of the networks. A new routing cost metric is also proposed for the route selection mechanism, which takes both the shortest-path and the maximum system lifetime into consideration and dynamically adjusts its weight between them according to the energy usage of the network. Experiment results show that, the proposed routing protocol provides a higher performance than other well-known power-aware routing protocols in terms of the energy-efficiency.

A dynamic decision making framework implementing multi criteria routing of multimedia services at private-public network border with access technology convergence is presented. The ingredients of the framework include information model, semantics capturing via ontology, information sharing and dissemination mechanisms and rule/policy specifications methodology. The control and management over the infrastructure is carried out by revamping the sole signaling protocols (SIP, diameter and SNMP). DEN-ng is enhanced and tagged in accordance with the requirements over the underlying framework. A dedicated language for the platform is proposed that has its deep roots inside the framework to avoid conflicts and overlapping. A dynamic decision engine is developed for routing the requests/sessions at private-public network border over the underlying multi-homed environment. Multi Criteria Decision Making (MCDM) theory is used for decision computation/calculation and the adapted methods are exploited according to the scenario and decision computation mode while keeping in view the corresponding enforcement mode. A test bed is developed to validate the proposed framework. The proposed system offers higher throughput and lowers call-dropping probability with an add-on susceptible delay.