Literatura académica sobre el tema "Hétérogénéité des capteurs"

Une étude comparative entre des acquisitions Pléiades et par drone a été menée pour des applications de viticulture de précision dans la région Aquitaine, sur le vignoble de Buzet et deux domaines du Bordelais. Cette étude montre une bonne cohérence entre les résultats obtenus à partir des différents capteurs, à la fois pour la caractérisation des paramètres parcellaires et pour l'estimation de la vigueur de la vigne. En particulier, Pléiades met en évidence les variabilités et hétérogénéités intra-parcellaires. Pléiades est donc pertinent pour caractériser des domaines viticoles à l'échelle de l'appellation. Cependant, la résolution du satellite Pléiades limite la détection des plus petites structures à l'intérieur des rangs et empêche la caractérisation des parcelles pour lesquelles les rangs sont plus resserrés (écarts inférieurs à deux mètres). Le recours à des technologies de meilleure résolution (notamment le drone) est complémentaire afin d'obtenir des caractérisations plus précises à l'échelle d'un domaine.

Cette thèse démontre la pertinence de l’utilisation du Courant Porteur en Ligne (CPL) pour des applications de réseaux de capteurs. Nous nous focalisons sur la technologie basse consomma- tion et bas débit "WPC" développée par la société Watteco et nous montrons que son utilisation est justifiée pour des applications de réseaux de capteurs. Nous situons la solution WPC dans le paysage du CPL et déterminons les protocoles compatibles. Nous décrivons ensuite l’implé- mentation du module WPC et du média CPL dans le simulateur de réseau COOJA afin de proposer une solution réseau reposant sur l’adaptation du standard 802.15.4 sur la technologie WPC. Nous démontrons ensuite l’intérêt de la convergence des médias au niveau réseau par l’utilisation du standard IPv6, que nous adaptons sur notre solution CPL grâce au protocole 6LoWPAN. Nous justifions l’utilisation des protocoles standards de l’IETF sur notre solution CPL et nous montrons qu’une solution de routage sur CPL doit être développée. Nous montrons par des expérimentations que notre solution CPL correspond aux critères des réseaux basse puis- sance et supportant les pertes de transmissions (LLNs) pour lesquels le protocole standard RPL a été conçu. Nous justifions l’utilisation de ce protocole sur CPL, et validons son implémenta- tion dans le cadre de 2 expérimentations. Formées respectivement de 7 puis 26 noeuds CPL, les résultats montrent que le routage créé par RPL permet de couvrir un étage d’un bâtiment avec une topologie de type arbre et une profondeur de 3 sauts maximum. Nous montrons également que la technologie WPC permet une connectivité importante entre les noeuds du réseau et que la qualité des liens est fortement dynamique, mais que le routage permet de s’adapter à ces variations. Nous pointons également les limites de notre solution CPL qui présente des délais importants et des débits faibles, générant de contraintes fortes sur les applications. Notre solu- tion de réseau de capteur sur CPL repose sur le standard IP, permettant des échanges de paquets avec d’autres technologies. Nous étudions ainsi la possibilité de créer des réseaux hétérogènes mélangeant la technologie WPC et radio 802.15.4. Nous montrons que notre pile protocolaire permet la création de ce type de réseau, afin de profiter du meilleur des 2 mondes. Nous décri- vons ainsi l’architecture d’un noeud hybride Radio Fréquence (RF) / CPL permettant de faire transiter les paquets entre ces 2 médias. Nous montrons ensuite que l’utilisation combinée de ces 2 médias augmente le nombre de chemins disponibles et permet de faciliter le routage, en diminuant le nombre de sauts et le risque que certains noeuds du réseau soient inaccessibles. Nous démontrons ensuite que l’injection de noeuds CPL et RF/CPL dans un réseau formé de noeuds RF sur batterie permet de les délester de leur charge de routage afin de prolonger leur durée de vie. Nous présentons ensuite une optimisation énergétique matérielle et logicielle d’un noeud radio. Nous déterminons les paramètres des protocoles et les optimisations logicielles per- mettant de tirer au mieux partie de cette architecture et nous réalisons l’étude énergétique de la sonde embarquée sur le noeud. Au final, notre architecture présente une consommation totale inférieure à 17 μW. Nous indiquons dans les annexes nos implications dans les organismes de standardisation qui ont permis de valider l’implémentation
This thesis demonstrate the relevance of Powerline Communication (PLC) usage for sensor networks applications. We focus in particular on the low power and low data rate PLC technol- ogy "Watt Pulse Communication" (WPC) developed by the Watteco company and justify its usage for sensor network applications. We situate the WPC technology in the PLC landscape and define compatible protocols. We then describe the WPC module and the PLC media im- plementation in the COOJA network simulator. This allows us to propose a network solution over this technology, leveraging on the adaptation of the 802.15.4 standard over the WPC tech- nology. We then demonstrate the benefit of media convergence at the network layer level, with the use of the IPv6 standard that we adapted over our PLC solution thanks to the 6LoWPAN protocol. We justify the usage of standards protocols over our PLC solution and show that a routing solutions must be developed over WPC. We show through experiments that our PLC solution match low power and lossy network (LLNs) criterions for which the RPL standard pro- tocol has been designed. We justify the usage of this routing protocol over our PLC solution, and validate its implementation through 2 experiments conducted in tertiary types buildings. Respectively composed of 7 and 26 PLC nodes, results show that the routing topology created by RPL enable the coverage an entire floor of a tertiary building with a tree based topology and 3 hops maximum path length. We also show that the WPC technology exhibits a high connectivity between nodes and that the link quality is highly dynamic. Though, we observed that the routing topology was able to handle these variations. We point out the limitations of our PLC solution, which presents high delays and low throughput, creating high constraints on applications. Our sensor network solution over PLC relies on the IP standard, enabling packets exchanges with other technologies using the same protocol. In particular, we study the possi- bility to create heterogeneous networks mixing the WPC technology with 802.15.4 radio. We show that our protocol stack used over PLC enable to create this type of network, in order to benefit from the best of these 2 worlds. We purpose an architecture of a hybrid Radio / PLC node enabling to transfer packets between these 2 media. Then, we show that the combined usage of these 2 media increase the number of available paths and facilitate the routing, while diminishing the number of hops and possible unreachability of nodes. We then demonstrate that the addition of PLC and Radio/PLC nodes in a RF based battery powered sensor network enable to relieve their routing charge in order to expand their lifetime. We then continue the energy study with a power consumption optimization of a wireless sensor network platform from the hardware and software standpoint. We first determine the operating frequency, the wake up frequency and the mode of operation of the micro controller offering the lowest power consump- tion. We then conduct an energy study of 4 different radio transceivers using the 2.4 GHz and 868 MHz frequency band, in order to determine the most efficient architecture. We determine the protocols parameters and the software optimization to reach the lower power consumption of this architecture. Finally, we realize the energy study of several probes than can be embedded on the node, according to their nature and functioning mode. Our final architecture exhibits a total power consumption that is lower than 17 μW, with an applicative reporting each 10 minutes and the maintenance of the reachability with the network. We also mention in annex parts our implication in standards developments organizations such as the IETF a the IPSO alliance, that allow us to validate the implementation of our solution through interoperability events

Cette thèse porte premièrement sur la reconfiguration dynamique et la simulation hétérogène dans les Réseaux des Capteurs sans Fil. Ces réseaux sont constitués d'une multitude de systèmes électroniques communicants par radio-fréquence, très contraints en énergie. La partie de communication radio entre ces nœuds est la plus consommatrice. C'est pourquoi la minimisation du temps effectif est désirée. On a implémenté une solution qui consiste à envoyer au nœud un fichier de reconfiguration codé utilisant un langage de programmation haut niveau (MinTax). Le nœud sera capable de compiler ce fichier et générer le code object associé à son architecture, in-situ. Grâce au caractère abstrait du MinTax, plusieurs architectures matérielles et systèmes d'exploitation sont visés. Dans un deuxième temps, ce travail de thèse est lié au simulateur de réseaux de capteurs IDEA1TLM.IDEA1TLM permet de prédire quels circuits et configurations sont les plus adéquats à une application sans fil donnée. Ce simulateur a été amélioré pour permettre la simulation rapide des systèmes électroniques matériellement différents dans le même réseau ainsi que le logiciel présent sur les noeuds. Mots clés : Reconfiguration dynamique, Compilation in-situ, MinTax, Hétérogénéité, IDEA1TLM.

Ces dernières années, nous avons assisté à l'apparition des réseaux sans fil multi-sauts. Avec des capacités distinctes, des caractéristiques différentes et des applications cibles variées, nous pouvons identifier les réseaux de capteurs (WSNs) et plus récemment les réseaux de capteurs et actionneurs (WSANs). Ces derniers sont des réseaux auto-organisés et ils sont constitués d'un grand nombre de noeuds capteurs autonomes à faible ressources (capacité de calcul, de mémoire, de puissance d'émission, etc...) et un nombre moins important de noeuds actionneurs disposant généralement d'une source d'énergie abondante. Les fonctions de calcul et de communication au niveau des actionneurs peuvent donc profiter de cette richesse en énergie : par conséquent les capacités de calcul et de stockage ainsi que la puissance de transmission au niveau des actionneurs sont plus importantes. 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'autoorganisations 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.

Améliorer la durée de vie est un enjeu important qui s'impose lors du déploiement des réseaux de capteurs sans fil (RCsFs). En effet, ces réseaux sont composés par des capteurs autonomes alimentés par des batteries qu'il est difficile de recharger ou remplacer. Le challenge est donc d'assurer le fonctionnement de ces réseaux pendant plusieurs années sans aucune intervention extérieure majeure.Afin de maximiser la durée de vie des RCsFs, nous avons d'abord exploré la possibilité d'introduire plusieurs puits mobiles. Nous avons proposé deux stratégies. La première détermine les positions optimales sur un réseau de petite échelle et la deuxième, basée sur une heuristique, garantit le passage à l'échelle.Nous nous sommes ensuite intéressés aux RCsFs basés sur IPv6 qui utilisent RPL, le nouveau protocole de routage proposé par l'IETF. Nous avons étudié ce protocole, étendu ses capacités pour gérer des puits mobiles et proposé une stratégie de mobilité des puits adaptée permettant de prolonger la durée de vie du réseau.Puis, nous avons proposé une nouvelle approche qui applique le codage de Slepian-Wolf sur les adresses émises dans les RCsFs. L'idée consiste à exploiter la corrélation des adresses garantie par un schéma approprié d'allocation afin de réduire le nombre de bits d'entête transmis au puits et d'améliorer ainsi la durée de vie du réseau.Finalement, nous avons proposé une infrastructure IPv6 hybride pour bâtiments intelligents qui combine les avantages des technologies sans fil et courants porteurs en ligne afin d'améliorer la durée de vie du réseau, sa connectivité et sa robustesse à faible surcoût
Improving the network lifetime is a very challenging problem that needs to be taken into account during the deployment of wireless sensor networks (WSNs). Indeed, these networks are composed of many autonomous sensors with a limited energy supply provided by batteries which are usually difficult to recharge or replace. The scientific challenge is to ensure the operation of these networks for several years without major external intervention. To maximize the lifetime of WSNs, we first explored the possibility of introducing multiple mobile sinks. We proposed two mobility strategies. The first one provides the optimal placement in a network of small scale. The second one is based on an heuristic algorithm that ensures scalability.We were then interested in IPv6 based WSNs which use the new proposed routing protocol by IETF namely RPL. We studied this protocol, extended its capacity to manage mobile sinks andproposed an appropriate sinks mobility strategy that extends the network lifetime.Next, we proposed a novel approach which consists in applying Slepian-Wolf coding to emitted addresses in WSNs. The basic idea is to exploit the addresses correlation, guaranteed by an appropriate addresses allocation scheme, in order to reduce the header size of packets transmitted to the sink and thus improve the network lifetime.Finally, we proposed an hybrid IPv6 infrastructure for smart buildings which combines the wireless and power line technologies to guarantee energy efficiency and a longer network lifetime

Aujourd'hui l'Internet permet de connecter des milliards d'appareils électroniques hétérogènes et assure la communication entre eux. Ces appareils sont dotés de capteurs conçus avec des contraintes en ressources qui affectent considérablement la collecte de données, en particulier une limitation de taille de mémoire et de batterie. Les divergences des caractéristiques de ces objets exigent de nouvelles méthodes intelligentes afin d'assurer la communication entre eux. Les solutions heuristiques deviennent obsolètes ou impuissantes pour satisfaire l'exigence de l'utilisateur, d'où une recherche de nouvelles méthodes devient obligatoirement nécessaire afin de satisfaire les usagers. Parmi ces solutions, il y a celles basées sur les modèles bio-inspirés. Dans ce contexte, ayant comme objectif la minimisation de la perte de données, nous proposons différentes approches bio-inspirées pour la mobilité du collecteur de données et le choix des points rendez-vous pour la collecte de données. Tout d'abord, nous proposons une mobilité inspirée du mouvement des bactéries Eschericia coli. Ensuite, nous proposons une technique inspirée du regroupement des loups gris et des baleines pour le choix des points rendez-vous. Après, nous améliorons la mobilité du collecteur par une mobilité inspirée des salpes. Enfin, nous combinons ces approches en prenant en considération l'urgence des données. Les différentes contributions ont été évaluées en utilisant des simulations et ensuite ont été comparé avec des travaux similaires existants. Les résultats obtenus sont très prometteurs en termes de consommation d'énergie et de quantité de données collectées
Today the Internet makes it possible to connect billions of heterogeneous electronic devices and ensures communication between them. These devices have sensors designed with resource constraints that significantly affect data collection, especially memory and battery size limitations. The divergences in the characteristics of these objects require new intelligent methods to ensure communication between them. Heuristic solutions become obsolete or powerless to satisfy the user's requirement, hence a search for new methods becomes necessarily necessary to satisfy users. Among these solutions, we have those based on bio-inspired models. In this context, intending to minimize data loss, we propose different bio-inspired approaches for the mobility of the data collector and the choice of meeting points for data collection.First of all, we propose mobility inspired by the movement of Escherichia Coli bacteria. Then, we propose a technique inspired by the grouping of grey wolves and whales for the choice of meeting points. Afterward, we improve the mobility of the collector by mobility inspired by salps.Finally, we combine these approaches by taking into account the urgency of the data. The different contributions were evaluated using simulations and then were compared with similar existing work.The results obtained are very promising in terms of energy consumption and the amount of data collected

Dans ce travail, nous présentons des techniques de réduction de données et de sécurité conçues pour économiser de l’énergie dans les réseaux de capteurs sans fil. Premièrement, nous proposons un modèle d’agrégation de données basé sur la fonction de similarité servant à éliminer les données redondantes. En plus, nous avons travaillé sur l’envoi, le moins possible, de caractéristiques de données en se basant sur des fonctions d’ajustement qui expriment ces caractéristiques. Deuxièmement, nous nous sommes intéressés à l’hétérogénéité des données tout en étudiant la corrélation entre ces caractéristiques multi variantes après avoir éliminé les mesures identiques durant la phase d’agrégation. Finalement, nous donnons un cadre de sécurité rigoureux, conçu à partir de la cryptographie, qui satisfait le niveau d’exigence atteint normalement dans les réseaux de capteurs sans fil arborescents. Il empêche les pirates d’obtenir des informations à propos des données détectées en assurant une certaine confidentialité de bout-en-bout entre les nœuds du capteur et le puits. Afin de valider nos techniques proposées, nous avons implémenté les simulations de la première technique sur des données collectées en temps réel à partir du réseau Sensor Scope déployé à Grand-St-Bernard. Les simulations de la deuxième et de la troisième technique sont réalisées sur des données collectées en temps réel à partir de 54 capteurs déployés au laboratoire de recherche Intel Berkeley. L’efficacité de nos techniques est évaluée selon le taux de réduction de données, la consommation de l’énergie, la précision des données et la complexité de temps
In this thesis, we present energy-efficient data reduction and security techniques dedicated for wireless sensor networks. First, we propose a data aggregation model based on the similarity function that helps in removing the redundant data. In addition, based on the fitting functions we worked on sending less data features, accompanied with the fitting function that expresses all features. Second, we focus on heterogeneity of the data while studying the correlation among these multivariate features in order to enhance the data prediction technique that is based on the polynomial function, all after removing the similar measures in the aggregation phase using the Euclidean distance. Finally, we provide a rigorous security framework inherited from cryptography satisfies the level of exigence usually attained in tree-based WSNs. It prevents attackers from gaining any information about sensed data, by ensuring an end-to-end privacy between sensor nodes and the sink. In order to validate our proposed techniques, we implemented the simulations of the first technique on real readings collected from a small Sensor Scope network which is deployed at the Grand-St-Bernard, while the simulations of the second and the third techniques are conducted on real data collected from 54 sensors deployed in the Intel Berkeley Research Lab. The performance of our techniques is evaluated according to data reduction rate, energy consumption, data accuracy and time complexity

L'objectif des travaux menés dans cette thèse est d'appréhender les effets de l'hétérogénéité de surface sur des mesures de télédétection infrarouge. Le principal modèle de changement d'échelle consiste en l'agrégation des grandeurs physiques observables sur des grilles de cellule de tailles variables. En l'appliquant à l'équation du bilan radiométrique, les paramètres thermo-optiques de la surface hétérogène sont définis. La température équivalente obtenue dépend des températures et émissivités locales et de la longueur d'onde. Du fait de son intérêt croissant dans l'étude des surfaces naturelles, l'aspect directionnel est abordé. Un modèle de luminance directionnelle, basé sur le principe d'agrégation, est proposé. Il nécessite la définition de la configuration géométrique d'observation et l'estimation de la luminance directionnelle pour une surface plane et homogène. L'étude de sensibilité du signal aux hétérogénéités de surface montre l'importance: (i) de la variation spatiale de la température de surface qui entraîne des effets directionnels de près de 4K sur la température équivalente et (ii) de l'anisotropie de l'émissivité entraînant des variations angulaires de la luminance de près de 10%. Des mesures réalisées sur le site PIRRENE au cours de l'été 2001 valide le principe de l'agrégation directionnelle, ainsi que le modèle développé, dans le cas d'une surface artificielle plane. Enfin, des mesures réalisées sur du gazon permettent d'appliquer le principe d'agrégation sur une surface naturelle et de faire apparaître les limitations du modèle actuel.

L’objectif de la thèse est d'évaluer l’apport des données satellites dans le suivi saisonnier de la végétation forestière (sous-bois et strate arborée). L'étude a été conduite sur la forêt landaise. Elle est basée sur une série de sept ans d'observations satellitaires décadaires d’un indice de végétation (PVI) et de mesures in situ de la surface foliaire (LAI) du sous-bois et des arbres. Tout d’abord, les observations in-situ ont été analysées. Elles montrent que le sous-bois est le déterminant majeur de la trajectoire saisonnière du LAI de l’ensemble du couvert végétal. Puis, ces informations ont été comparées aux données satellitaires. Il apparaît que la phénologie printanière du PVI renseigne sur celle du LAI du sous-bois. Enfin, ces résultats été exploités à l’échelle régionale et une carte régionale des types de landes a pu être produite. Cette étude ouvre des perspectives en matière d'intégration et de spatialisation des bilans d'eau et de carbone des écosystèmes forestiers à l'échelle régionale
The aim of this thesis is to assess the potential of the remote sensing data to monitor the seasonal dynamic of the forest vegetation (understory and tree canopy). The study has been carried out on the maritime pine forest in the Southwest of France. It is based on a 7-year time-series of the 10-day vegetation index PVI composite derived from satellite and on in situ leaf area measurements (LAI) of understory and tree story.At first, the in situ observations have been analysed. It shows that the understory vegetation is the main driver of the seasonal dynamic of the whole forest LAI (understory+tree story). Then, these informations have been compared with the time-series of remote sensed PVI . It appears that the spring phenology of the PVI informs directly about the LAI understory one.Finally, these results have been used at the regional scale and a regional map of the lande types has been produced. This study opens some new prospects about integration and spatialisation of water and carbon balance of forest ecosystems at regional scale

Les bioréacteurs de grandes dimensions, en raison de phénomènes de transfert limitant, sont le siège d’hétérogénéités se traduisant par des gradients locaux de concentration et température. Les microorganismes circulant au sein de ces bioréacteurs subissent donc des fluctuations environnementales qui peuvent affecter leur comportement aux niveaux métaboliques et/ou moléculaires. La réponse microbienne est fonction de la nature, de l’intensité, de la fréquence et de la durée de la perturbation. L’objectif de ce travail est l’étude quantitative de l’impact de l’intensité, la fréquence et l’amplitude d’un stress nutritionnel sur le comportement dynamique d’Escherichia coli, à savoir des ajouts pulsés de glucose lors de cultures continues en régime permanent. Un effort particulier est consacré au développement et à la validation des outils expérimentaux indispensables pour une caractérisation rigoureuse des dynamiques de réponses transitoires sur des échelles de temps allant de secondes à quelques minutes. Pour permettre le suivi in situ et en temps réel des changements métaboliques et moléculaires, une souche bioluminescente est mise en œuvre. Les réponses transitoires sont caractérisées par les vitesses spécifiques, les rendements, les profils d’induction transcriptionnelle, les temps caractéristiques. Selon les différents scenarii réalisés, l’ajustement du métabolisme face aux hétérogénéités de substrat est quantifié selon des échelles de temps aux niveaux macroscopiques et/ou moléculaires ; ces résultats originaux contribuent ainsi à l’implémentation des connaissances sur les interactions dynamiques entre les phénomènes biologiques et les phénomènes physiques ; l’enjeu réside à terme en l’amélioration des processus d’optimisation et d’extrapolation des bioprocédés par l’identification et la quantification des dynamiques des phénomènes limitants
Ineffective mixing entailing heterogeneity issues within industrial bioreactors have been reported to affect microbial metabolisms at cellular and/or molecular levels. Substrate gradients inside large-scale bioreactors are common environmental fluctuations that microorganisms would have to encouter along with the bioprocess. Depending on intensity, frequency and duration of those fluctuations, microorganisms may respond in a different manner. The objective of this work is to study the impact of intensity, frequency and amplitude of glucose perturbations on the dynamics of Escherichia coli responses. An E. coli bioluminescent strain is used for in situ and real-time monitoring of both metabolic and transcriptional changes. For this purpose, short-term glucose excess was simulated, using pulse-based experiments into glucose-limited chemostat cultures. In addition, an important effort is devoted to the development and validation of technical and mathematical tools in order to acquire quantitative and kinetic data on time scales from seconds to minutes. The transient responses are characterized, using specific rates, yields, transcriptional induction profiles and characteristic response times, and are compared in the different defined perturbation scenarios. The results reflected the fact that short-term heterogeneities of substrate affect both cell metabolism and regulation at macroscopic and/or molecular levels. Quantitative understandings of the dynamics during transient responses to environmental perturbations can thus shed light on the bioprocess optimization

Ce mémoire de thèse s'intéresse aux réseaux hétérogènes de capteurs sans fil (Wireless Sensor Networks - WSNs) constitués par une multitude de dispositifs de détection qui coexistent malgré leurs caractéristiques différentes. Contrairement aux réseaux homogènes de capteurs, chaque capteur d'un réseau hétérogène est capable de détecter et mesurer différents phénomènes physiques (température, pression, humidité) et générer ainsi un trafic avec des caractéristiques spécifiques, différentes d'un capteur à l'autre. En effet, selon l'application visée, le déploiement initial des nœuds peut être aléatoire, résultant en une répartition non-homogène des nœuds dans l'environnement. Autres facteurs comme l'extinction d'un nœud suite à l'épuisement de sa batterie ou à une faute générique peuvent impacter l'hétérogénéité de la répartition des nœuds. Tous ces phénomènes peuvent être perçus comme une source supplémentaire d'hétérogénéité dans les réseaux de capteurs sans fil. Puisque les facteurs d'hétérogénéité peuvent évoluer tant au cours du temps que dans l'espace, il est indispensable de concevoir des mécanismes adaptatifs pour les réseaux hétérogènes de capteurs afin de réagir et de s'adapter à la dynamique du réseau. De tels mécanismes adaptatifs sont toutefois difficiles à mettre en place. L'objectif majeur de cette thèse est d'étudier les problèmes liés à l'hétérogénéité dans les réseaux de capteurs sans fil afin de concevoir des méthodes de contrôle de l'accès au canal (Medium Access Control - MAC) qui s'adaptent à la dynamique de l'hétérogénéité tout en étant économe d'un point de vue énergétique. Deux sources d'hétérogénéité sont envisagées. Dans un premier temps, nous considérons les problématiques liées aux sources dans trafics multiples chacune dotée de caractéristiques et contraintes spécifiques. Pour pallier ce problème, un protocole MAC adaptatif basé sur une approche asynchrone est proposé ; il consiste en une méthode MAC de préservation de l'énergie, couplée à l'utilisation d'un instant de rendez-vous pour la transmission des données. Le protocole proposé, LA-MAC pour Low-Latency MAC, permet de garantir de façon efficace le transport de messages au travers d'un réseau multi-sauts grâce à la transmission d'agrégats de données (bursts). De vastes campagnes de simulations numériques corroborent la supériorité de LA-MAC en termes de latence, de taux de paquets correctement délivrés et de consommation énergétique par rapport à d'autres protocoles présentés dans l'état de l'art. Dans un second temps, nous étudions des réseaux dynamiques de capteurs sans fil, dont la densité de nœuds varie en temps et en espace. Cette densité des nœuds dans le réseau peut se définir comme étant le nombre de dispositifs avec des données à émettre par mètre carré. En effet, de brusques augmentations de la densité résultent en un accroissement du taux de paquets perdus en raison d'une hausse de la probabilité de collision des trames. En outre, une baisse de la densité des nœuds peut causer un gaspillage énergétique dû à une écoute oisive. Dans ce mémoire, nous traitons des réseaux dynamiques de capteurs sans fils dans lesquels les nœuds et les liens radio entre ces nœuds peuvent apparaître ou disparaître au cours du temps en raison de l'épuisement de leurs batterie, ou de toute autre opération d'administration du réseau, comme par exemple le déploiement de nœuds additionnels. Le travail présenté démontre qu'il est possible de fournir un support à la qualité de service (QoS) dans les réseaux dynamiques grâce à une méthode MAC adaptative et consciente de la densité, baptisée DA-MAC pour Density Aware MAC. Avec DA-MAC, les nœuds s'appuient sur la valeur de la densité locale et adaptent périodiquement les paramètres locaux qui régissent le protocole afin d'accéder au canal sans collision. L'efficacité du protocole proposé est présentée en comparaison d'autres protocoles de l'état de l'art dans de vastes campagnes de simulations numériques.