Tesi sul tema "Service véhiculaire"

La 5G-NR (Fifth Generation-New Radio) a introduit le concept de slicing pour cibler différents types de services. Nous considérons dans cette thèse le trafic véhiculaire, les véhicules envoyant deux types de flux : eMBB ( enhanced Mobile BroadBand ) et URLLC ( Ultra-Reliable and Low Latency Communications ). Ces flux sont acheminés en deux slices différents, la première cherchant à garantir et/ou maximiser le débit, tandis que la seconde doit répondre à de fortes contraintes de QoS( Quality of Service ) en termes de délai, de l'ordre de 1ms, et de fiabilité, sur de l'ordre de 99.999%. Ces slices avec des profils de trafic et des exigences de QoS hétérogènes doivent partager la même infrastructure physique. Cette thèse vise à proposer de nouveaux schémas d'allocation de ressources pour satisfaire les exigences strictes de qualité de service de l'URLLC sans impacter trop le trafic eMBB. L'un des principaux défis est le moment où les ressources initialement réservées à l'eMBB doivent être allouées à l'arrivée de nouveaux flux URLLC. En raison de l'utilisation de différentes numérologies, ces ressources doivent être reconfigurées, ce qui ajoute un délai supplémentaire de l'ordre de 80 ms, ce qui dépasse le budget de délai URLLC. Pour répondre à ce problème de délai, nous proposons des schémas proactifs de réservation de ressources pour URLLC qui anticipent l'arrivée des véhicules dans une cellule et (re-)configurent la tranche avant leur arrivée effective dans la cellule. Ces approches permettent de répondre aux exigences de délai et de débit du trafic URLLC et eMBB des véhicules, respectivement.Nous introduisons en outre un modèle de dimensionnement inter-slice qui prend en compte les conditions radio et les trajectoires de l'utilisateur dans le réseau, ce qui permet de prendre en compte les MCS ( Modulation and Coding Scheme ) des utilisateurs. Ce faisant, nous obtenons une meilleure allocation des ressources grâce à une optimisation plus fine. Nos résultats montrent que nous sommes en mesure de satisfaire les exigences de trafic avec une meilleure utilisation des ressources. Finalement, nous étudions un modèle de dimensionnement alternatif basé sur des bornes de grande déviation. Nous analysons la queue du système correspondant à la région de perte URLLC. Nous considérons deux approches : avec et sans mise en file d'attente de paquets. Nous observons que les grandes limites d'écart entraînent une surréservation légèrement supérieure à l'approche susmentionnée lorsqu'elle est appliquée à l'URLLC, avec l'avantage du calcul instantané des ressources nécessaires
The Fifth Generation-New Radio (5G-NR) introduced the concept of slicing to target different types of services. We consider in this thesis vehicular traffic, with vehicles sending two types of flows: enhanced Mobile BroadBand (eMBB) and Ultra-Reliable and Low Latency Communications (URLLC). These flows are transported in two different slices, the former trying to guarantee and/or maximize the throughput, while the latter has to meet stringent Quality of Service (QoS) constraints in terms of delay, on the order of 1ms, and reliability, on the order of 99,999%. These slices with heterogeneous traffic profiles and QoS requirements must share the same physical infrastructure. This thesis aims to propose new resource allocation schemes to satisfy URLLC stringent QoS requirements without impacting too much eMBB traffic. One main challenge is when resources initially reserved for eMBB must be allocated to the arrival of new URLLC flow. Due to using different numerologies, these resources need to be reconfigured, adding extra delay on the order of 80ms, which exceeds the URLLC delay budget. To respond to this delay problem, we propose proactive resource reservation schemes for URLLC which anticipates the vehicles' arrival in a cell and (re-)configures the slice before their effective arrival in the cell. These approaches enable to meet the delay and throughput requirements of vehicular URLLC and eMBB traffic, respectively.We additionally introduce an inter-slice dimensioning model that considers user's radio conditions and trajectories in the network, which enables taking into consideration users Modulation and Coding Schemes (MCS). By doing so, we achieve a better resource allocation through finer optimization. Our results show that we are able to satisfy traffic requirements with a better resource utilization.Eventually, we investigate an alternative dimensioning model based on large deviation bounds. We analyze the tail of the system corresponding to the URLLC outage region. We consider two approaches: with and without packet queuing. We observe that large deviation bounds result in slightly more over-reservation than the aforementioned approach when applied to URLLC, with the advantage of instantaneous computation of the needed resources

Les réseaux véhiculaires (VANETS) sont en phase de devenir incontournable pour les infrastructures routière améliorant le confort et la sécurité. Les VANETS possèdent quelques caractéristiques, liées la vitesse des véhicules qui peut devenir importante, concernant le changement rapide de topologie la mise à l'échelle, la densité du réseau, etc. Ces caractéristiques ont d'importantes implications sur la conception des protocoles d'accès (MAC) dans ce type de réseau. Le standard 802.11p est l'objet d'une attention importante par la communauté comme partie important du standard WAVE pour les VANETs. Cependant, la gestion de la qualité de service par le standard 802.11p ne peut pas répondre aux exigences d'une communication réaliste dans les réseaux véhiculaires. Trois sous problèmes ont été identifiés pour être traités dans le cadre des travaux de la présente thèse:(i) Problème du rapport cyclique des canaux CCH et SCH(ii) Problème de la qualité de service(iii) Problème de conception du protocole MAC multi-canaux. En se basant sur ces trois problèmes, trois approches ont été proposées(i) Une approche adaptative des rapports cycliques a été proposée, basée sur le trafic-réseau temps-réel(ii) Un modèle de la qualité de service a été proposé pour analyser la QdS dans les VANETS sous différentes configuration de l'intervalle SCH(iii) Un mécanisme d'ordonnancement ainsi qu'un protocole MAC multi-canaux a été proposé. Les différentes propositions ont été validées en simulation en exploitant différentes métriques de QdS pour montrer l'intérêt des solutions apportés aux problèmes identifiés ci-dessus
Vehicular ad-hoc Networks (VANETs) are becoming more and more popular as a means to increase the traffic safety and comfort. VANETs have some characteristics due to the vehicle's high speeds mobility such as rapid changes of topology, potentially large-scale, veritable network density and so on. These characteristics have important implications for design of MAC protocol in VANETs. 802.11p standard are attracting increasingly more attention as an important part of the WAVE protocol in VANETs. However the QoS of 802.11p standard can not yet meet the requirements of the realistic vehicular communication networks. Three sub-problems are identified in this study: (i) CCH and SCHs duty cycle problem, (ii) QoS analysis problem and (iii) Multichannel MAC protocol designing problem. Based on these problems, three approaches are proposed in this study: (i) To propose a duty cycle adaptive MAC protocol in which the duty cycle of CCH and SCH will be adapted based on the realtime network traffic; (ii) To propose a model to analyze the QoS in VANETs with various SCH interval settings; (iii) To propose a scheduling and QoS enhancement multi-channel MAC protocol in VANETs. All the proposed algorithms are implemented and validated in discrete event simulator. The simulation results demonstrate that the important QoS metrics such as the reliability, throughput, successful throughput, network capacity and channel utilization are improved by the proposed algorithms in this project

Vehicular Networks (VN) or VANETS has become a cutting-edge topic in the development of innovative solutions for the automotive industry and of special interest to transit management authorities. Well known examples of the potential benefits of enabling communications in vehicles is fostering a better driving by reducing the risk of accidents on the road. Besides the transmission of safety messages among vehicles in the vicinity, the development of non-safety applications will allow the delivery of information services to potential users willing to request them in on-demand basis. To provide such type of services, major challenges need to be tackled to offer secure and reliable communication in anonymous and sometimes hostile communication environments on the roads. These challenges cover security, billing and accounting issues to provide a secure access to services. The objective of this thesis work is to propose a service architecture for on-demand services in vehicular environments. A key point to keep a robust information service supply, stands in the capacity to provide and manage security mechanisms which comprise authentication and authorization of subscribers following a temporary subscription model. These features, along with privacy mechanisms, will offer to the communicating peers a secure way to mutually access and exchange information even if no previous knowledge of each other is available. Policies of service providers can regulate the supply of information services according to the subscribers' profiles. Providers can also define the implementation of accountability models in the form of metering and billing schemes appropriate for VANETS. This will result in the implementation of incentive and collaborative mechanisms to foster service delivery among vehicles.

La dernière décennie a connu l’augmentation des accidents de la route et la circulation a augmenté rapidement avec la croissance du secteur automobile et la démocratisation des voitures. Les chercheurs ont démontré que le nombre élevé d'accidents sur la route est principalement dû à l'incapacité et à la lenteur des conducteurs à prendre la bonne décision. Les stratégies de formation des véhicules et les systèmes de communication entre véhicules sont considérés comme des solutions à ces problèmes.La communication entre véhicules, connue sous le nom de "vehicle-to-everything" (V2X), qui comprend les communications de véhicule à véhicule (V2V) et de véhicule à infrastructure (V2I), permet aux véhicules d'échanger des messages de sécurité routière et de gestion du trafic avec une faible latence. La formation de platoon est une option interactive qui peut améliorer la communication V2X et assurer une bonne sécurité. Le platoon de véhicules est défini comme un groupe de véhicules se suivant les uns les autres, se déplaçant en ligne droite avec un espace inter-véhicules très court. Plusieurs stratégies de formation de pelotons de véhicules ont été définies afin d’en gérer la durée de vie ainsi que la stabilité. Cependant, aucune de ces stratégies n'a pris en compte les contraintes de circulation et de vitesse.Notre travail de recherche comporte trois objectifs. Dans la première phase, nous avons proposé un nouvel algorithme de formation de peloton appelé Speed Platoon Splitting (SPS) où les véhicules sont regroupés en fonction de leur destination (le véhicule de tête a la destination la plus lointaine et le dernier véhicule a la destination la plus proche). SPS vise à réduire la congestion en utilisant un pool de tickets et classe les pelotons en fonction de leur vitesse sur deux voies différentes. L'analyse des performances montre que le SPS assure la stabilité des pelotons et réduit la circulation sur l'autoroute.Les communications V2X peuvent être réalisées via les technologies de radio fréquence (RF), en particulier la standard 802.11p. Cependant, en raison de la progression accélérée du nombre de dispositifs, cette technologie souffre de plusieurs problèmes tels que la latence élevée et la congestion des canaux. Une solution de communication alternative est fournie par la communication par lumière visible (VLC). Le VLC est une technique de transmission de données sans fil qui utilise la lumière visible. La VLC réduit la complexité et le coût, permet un positionnement de haute précision et augmente l'évolutivité et la sécurité du réseau.Le deuxième objectif de cette thèse se focalise sur les performances du VLC dans la communication V2V entre les membres du peloton. Nous avons considéré deux modèles mathématiques validés par des simulations pour deux scénarios différents (nous avons pris une file d'attente M/M/1 et une file d'attente M/GI/1 pour le premier et le second scénario respectivement).les résultats montrent une étude très détaillée de la performance du VLC en présence de véhicules perturbateurs où nous avons dérivé le paramètre de qualité de service (QoS). La technologie VLC est considérée comme une technique efficace pour les pelotons, qui sont affectés par des véhicules gênants.Le troisième objectif de la thèse se concentre sur la proposition d'un mécanisme de handover vertical entre les technologies VLC et RF. Cet objectif est composé de deux parties, la première est la décision de faire un handover vertical (VHO) en utilisant la valeur seuil ou la technique d'apprentissage automatique. La deuxième partie consiste à choisir la technologie appropriée après le VHO en utilisant la fonction d'utilité ou le jeu coopératif.Tout au long de la thèse, l'évaluation des performances du VLC est basée sur la modélisation mathématique. Par ailleurs, la simulation est réalisée pour valider cette modélisation mathématique
The thesis topic is a part of the global interest in wireless vehicular networks. Over the past decade, the number of road accidents has increased quickly with the growth of the automotive sector. Statistics have demonstrated that the high number of accidents on the road is primarily due to the high traffic density and the lack of information about other drivers' decisions. Recent studies have shown the importance of vehicular communications, which allow the exchange of real-time traffic safety information between vehicles and thus contribute to accidents avoidance.Through vehicular communication, known as vehicle-to-everything (V2X), which includes vehicle-to-vehicle (V2V) and vehicle-to-infrastructure, vehicles can exchange road safety and traffic management messages with low latency. Platoon formation is considered an interactive option that can improve V2X communication and ensure more safety. The vehicle platoon is defined as a group of vehicles following each other, moving in a straight line with a very short inter-vehicle space. Several vehicle platoon formation strategies have been defined in order to manage the platoon's lifetime and stability. However, none of these strategies has taken into account traffic congestion and speed constraints.The first objective of our work is to propose a new platoon formation algorithm called speed platoon splitting (SPS) where vehicles are grouped according to their destination (the leading vehicle has the farthest destination and the latest vehicle has the nearest destination). The main purpose of SPS is to target alleviating congestion by using a ticket pool and classify platoons according to their velocity in two different lanes. Performance analysis shows that SPS provides platoon stability and reduces highway congestion.V2X communications can be achieved via radio frequency (RF) technologies, especially the 802.11p standard. However, due to the accelerated growth in the number of devices, this technology suffers from several problems such as high latency and channel congestion. An alternative communication solution is provided by visible light communication (VLC). VLC is the usage of visible light as a wireless data transmission technique. VLC reduces complexity and cost, enables high precision positioning and increases network scalability and security.The second objective of this thesis tackles the performance of VLC in V2V among the platoon members. For this purpose, we considered two mathematical models validated by simulations for two different scenarios (we have taken an M/M/1 and an M/GI/1 queues for the first and the second scenarios respectively). The performance evaluations present a detailed study of the VLC in the presence of disruptive vehicles and they are used to derive computations of the Quality of Service parameters. The main conclusion drawn is that VLC technology is considered an efficient technique but it is affected by disruptive vehicles.The third objective of the thesis focuses on proposing a mechanism for vertical handover (VHO) between VLC and RF technologies. This objective is composed of two parts, the first one is based on the threshold value to make a vertical handover decision or by using machine learning techniques. The second part is to choose the appropriate technology after VHO using the utility function or the cooperative game.Throughout the thesis, the performance evaluation of the VLC is based on mathematical modelling. Moreover, the simulation is performed to validate this mathematical modelling

Des charrettes de la civilisation ancienne au Véhicule Utilitaire Sportif (VUS) actuels, la dépendance de l'homme pour les véhicules reste incontournable. Les avancements rapides des infrastructures de transport aujourd'hui, couplé au désir de voyager de plus en plus rapidement, conduisent à de graves problèmes de transport: accidents, pollution et embouteillages. Afin de réduire ces problèmes et augmenter la capacité de l'infrastructure actuelle, plusieurs approches ont été proposées. Les résultats se présentent, d'une part, sous forme de panneau à message variable qui affiche la situation du trafic aux conducteurs sur la route ; d' autre part, sous forme de dos d'âne pour la prévention des accidents en réduisant la vitesse des conducteurs dans les zones urbaines ; et enfin sous forme de décisions gouvernementale permettant de lutter contre la pollution en interdisant, les jours de forte pollution, l'accès au centre-ville pour les véhicules avec des numéros immatriculés pair ou impair. A la fin du XXe siècle, des efforts considérables sont apparus pour introduire l'intelligence dans les systèmes de transport. Afin de s'adapter à la complexité du système de transport, cela constitue un des facteurs déterminants pour une action durable et plus efficace. Au début, les initiatives se sont limitées au niveau de la télésurveillance sur les incidents de la circulation à l'aide de caméras pour en informer les utilisateurs via des panneaux à messages. Peu après, avec l'avènement de la communication sans fil, le monde a ouvert ses portes en direction de la recherche sur la communication inter-véhiculaires. Plus précisément, en permettant aux véhicules de détecter et de communiquer automatiquement sur les incidents de trafic avec d'autres véhicules on peut atteindre une connaissance étendue sur la situation de la circulation locale autour du conducteur. C'est un facteur très important pour l'installation efficace du Système des Transports Intelligent (STI). A l'heure actuelle, le principal défi est d'exploiter et utiliser efficacement la communication entre les véhicules afin de réduire, sinon éliminer complètement, les problèmes précités: accidents - par le biais de la sécurité active ; la pollution et les embouteillages - grâce à la fluidité du trafic et en guidant les conducteurs des transports à emprunter des itinéraires qui permettent d'économiser la consommation d'énergie et réduire les émissions. Cette thèse présente un élément important qui réalise le déploiement d'une STI à grande échelle: la communication entre les véhicules sur la route. Ce manuscrit est consacré au développement d'un algorithme de diffusion "Multi-Hop Vehicular Broadcast"(MHVB), en utilisant la localisation de véhicules pour permettre la communication entre les véhicules.

Les travaux de recherche effectués dans cette thèse s’inscrivent dans le cadre du projet TRAFIC pour Architecture pour les réseaux véhiculaires à forte mobilité. Ils abordent principalement les problématiques liées au routage et à la localisation dans les réseaux véhiculaires ad hoc. L’objectif est d’exploiter les connaissances et les informations sur l’état de l’environnement routier et des communications inter-véhicules pour proposer des nouvelles approches de routage. Quatre solutions de routage ont été envisagées, deux basées sur la topologie (GPSR-LT et MAGF) et deux autres (D-RCBR et S-RCBR) exploitant des informations temps réel sur l‘état du trafic. GPSR-LT et MAGF reposent sur une connaissance du voisinage locale pour optimiser les stratégies de routage. Elles exploitent des informations sur la mobilité des véhicules (ex. Direction, vitesse) pour la prise de décisions dynamiques pour chaque saut. SRCBR et D-RCBR sont deux protocoles de routage géographique adaptés aux milieux véhiculaires urbains. Ils tirent profit des caractéristiques des milieux urbains et intègrent un mécanisme d'estimation de la connectivité le long des segments de routes pour le routage des paquets. Pour compléter les mécanismes de routage, un nouveau service de localisation (DMBLS) adapté aux environnements urbains est proposé. Son principe est basé sur l’exploitation de la topologie routière et de la densité du trafic routier pour héberger les données de localisation des véhicules au niveau des intersections à forte densité de véhicules. Les performances de nos solutions sont évaluées par simulations pour différents scenarii de mobilité dans des environnements véhiculaires
Driven by the transportation safety and efficiency issues, Vehicle-to-Vehicle (V2V) and Vehicle-to-Infrastructure (V2I) communications are attracting considerable attention in providing Intelligent Transportation Systems (ITS). In this context, a variety of services are offered to road users for improving their security and comfort. These emerging applications include among others safety applications for traffic monitoring and collision prevention, road information services, and infotainment and so on. However, unlike other ad hoc networks, Vehicular ad hoc Networks (VANETs) have their unique characteristics which give rise to many challenging issues. One of the most salient features is the high mobility of vehicles resulting in dynamic topology changes which make data routing remains a key networking issue. In this thesis, we focus on routing problems and propose new protocols that meet the requirements of the emerging vehicular applications. First, we exploit additional information about vehicle’s movement in order to adapt traditional position-based approach for these dynamic environments. We define a new strategy to improve forwarding decisions with an optimal next hop based on a computed metric combining position, velocity and direction information. In the second part of this work, we propose a new class of geographic routing protocols mainly for urban environments. The proposed approaches exploit information about road connectivity and vehicles distribution to find stable routes and reduce the probability of links breakage. The advocated techniques are evaluated by network simulations performed for different vehicular traffic scenarios. Finally, in order to help the deployment of the geographic routing solutions, we propose in the second part of this work a distributed hierarchical location service called Density aware Map-Based Location Service (DMBLS) for Vehicular Ad-hoc Networks. DMBLS makes use of the street digital maps and the traffic density information to define a three level-hierarchy of locations servers that help a source node to discover the location of destination node before sending the data. This infrastructure-less scheme has proven to be robust to node mobility and well suited to dynamic networks

Le concept de réseau véhiculaire qui initialement prônait essentiellement des communications de véhicules à véhicules s'ouvre à d'autres types de communications impliquant véhicules et infrastructure (réseau), cloud ou piétons, etc. afin de pouvoir répondre aux besoins de la grande variété des nouvelles applications envisagées dans le cadre du Système de Transport Intelligent (ITS: Intelligent Transportation System). La multitude des technologies réseau d'accès, la très forte mobilité des véhicules et leur forte densité en milieu urbain ainsi que la prédominance des communications sans-fil en font un réseau hétérogène, avec des caractéristiques très dynamiques, dont certaines peu prévisibles, et sujet à des problèmes d'échelle. Face à ces difficultés, une piste envisagée par la communauté scientifique est d'appliquer le paradigme SDN (Software Defined Network) aux réseaux véhiculaires comme moyen pour, d'une part permettre l'hybridation et l'unification du contrôle des différentes technologies réseaux d'accès et, d'autre part, tirer partie de la vue centralisée du réseau et des données contextuelles venues du cloud pour développer des nouveaux algorithmes de contrôle pouvant potentiellement reposer sur la prédiction/estimation de l'état du réseau et donc anticiper certaines décisions de contrôle. C'est donc dans ce cadre que s'inscrit ce travail de thèse dont les contributions visent à développer le concept de réseaux véhiculaires définis par logiciel SDVN (Software Defined Vehicular Network). Quatre contributions y sont développées. La première précise l'architecture d'un réseau véhiculaire SDN hybride capable de répondre aux défis décrits ci-avant. Cette architecture est complémentée par une solution de placement des contrôleurs SDN. Nous proposons une approche dynamique capable d'ajuster le placement optimal des contrôleurs en fonction des changements de la topologie réseau dues aux fluctuations du trafic routier. Ce travail aborde également le problème de la vision globale du réseau qu'un contrôleur SDN peut se constituer, vision préalable et pierre angulaire à toute fonction de contrôle réseau. A ce problème, nous proposons des amendements et extensions au service de découverte de topologie "de fait" conçu pour les réseaux filaires pour l'adapter au contexte véhiculaire. En complément au service de découverte, nous proposons également un service d'estimation de topologie basé sur des techniques d'apprentissage automatique (Machine Learning) pour offrir aux fonctions de contrôle réseau une vision potentielle de l'état futur du réseau et donc les ouvrir à un contrôle proactif et intelligent du réseau
The vehicular network concept, which initially focused on vehicle-to-vehicle communication, is opening up to other types of communications involving vehicles and infrastructure (network), cloud or pedestrians, etc. to meet the needs of the wide variety of new applications envisaged in the framework of the Intelligent Transportation System (ITS). The multitude of network access technologies, the very high mobility of vehicles and their high density in urban areas, and the predominance of wireless communications make it a heterogeneous network, with very dynamic characteristics, some of which are difficult to predict, and subject to scalability problems. Given these issues, one direction, considered by the scientific community, is to apply the SDN (Software Defined Network) paradigm to vehicular networks as a means of, on the one hand, enabling the hybridization and unification of control of different network access technologies and, on the other hand, taking advantage of the centralized view of the network and contextual data from the cloud to develop new control algorithms that can potentially rely on the prediction/estimation of the network state and thus anticipate certain control decisions. Therefore, this thesis is part of this framework. Its contributions aim at developing the concept of SDVN (Software Defined Vehicular Network). Four contributions are developed. The first one specifies the architecture of a hybrid SDN vehicular network capable of meeting the challenges described above. This architecture is complemented by an SDN controller placement solution. We propose a dynamic approach capable of adjusting the optimal placement of controllers according to network topology changes due to road traffic fluctuations. This work also covers the problem of global network vision that an SDN controller can build up, which is a prerequisite and the cornerstone of any network control function. To this problem, we propose amendments and extensions to the "de facto" topology discovery service designed for wired networks to adapt it to the vehicular context. As a complement to the discovery service, we also propose a topology estimation service based on Machine Learning techniques to provide network control functions with a potential vision of the future state of the network and thus open them to proactive and intelligent network control

Les réseaux véhiculaires constituent une catégorie de réseaux sans fil mobiles à part entière et présentent l'originalité de permettre aux véhicules de communiquer les uns avec les autres mais aussi avec l'infrastructure quand elle existe. L'apparition des réseaux véhiculaires s'est accompagnée de l'apparition d'une myriade et variété d'applications potentielles allant de la sécurité à la gestion du trafic routier en passant par les applications de divertissement et de confort des usagers de la route. Ces applications ont suscité beaucoup d'intérêt de la part des chercheurs, des constructeurs des automobiles et des opérateurs des télécommunications. Les applications d'information et de divertissement, pour lesquelles une grande quantité de contenus peut exister, exigent que les contenus engendrés soient propagés au travers des véhicules et/ou de l'infrastructure jusqu'à atteindre les utilisateurs intéressés tout en respectant les durées de vie potentiellement limitées des contenus. La dissémination de contenus pour ce type d'applications reste un défi majeur en raison de plusieurs facteurs tels que la présence de beaucoup de contenus, la connectivité très intermittente mais encore les intérêts potentiellement hétérogènes des utilisateurs. C'est à cette thématique que nous sommes intéressés dans cette thèse; Tout d'abord, nous nous proposons une nouvelle métrique qui calcule l'utilité apportée aux utilisateurs. Elle permet de mesurer leur satisfaction par rapport aux contenus reçus. Nous la jugeons nécessaire pour évaluer les performances d'une approche de dissémination pour les applications de confort par opposition à des applications de sécurité routière. Dans un deuxième temps, nous nous concentrons sur le développement d'un nouveau protocole de dissémination, appelé I-PICK, et d'une solution de sélection des nœuds relais, appelé I-SEND, pour disséminer les contenus d'information et de divertissement en tenant compte des préférences des utilisateurs par rapport aux contenus reçus. Notre proposition est fondée sur l'échange de messages périodiques permettant l'estimation des durées de contacts et la connaissance des préférences des utilisateurs. Ces informations sont ensuite utilisées, dans un premier temps, pour effectuer un ordonnancement efficace des contenus lors de la dissémination puis choisir les relais permettant de maximiser l'utilité des utilisateurs par rapport aux contenus reçus dans un environnement caractérisé par des faibles durées de communication. Au travers de simulations nous confirmons l'efficacité de notre approche. Pour conforter le fonctionnement de nos mécanismes, nous avons implanté dans un environnement réel nos propositions I-PICK et I-SEND. Au travers d'un scénario simple, nous avons mis en évidence des risques liés à l'hétérogénéité des machines ou bien encore la difficulté du paramétrage des temporisations. Ces premiers résultats positifs montrent l'intérêt de notre technique et ouvre des pistes d'amélioration. Notre dernière contribution concerne des mécanismes de réduction du trafic cellulaire à l'aide des communications opportunistes entre les véhicules. Quand un contenu est disponible auprès d'un serveur de contenus accessible par le réseau cellulaire, il est nécessaire de proposer une méthode efficace de sélection des sources initiales qui seront choisies pour télécharger puis disséminer les contenus. Nous optons pour une solution qui pourrait reposer sur technologie SDN ainsi que sur des communications opportunistes et qui permet de choisir les sources en tant que nœuds pouvant produire un maximum d'utilité en propageant les contenus.

Dans cette thèse nous nous sommes intéressés à sécuriser les réseaux véhiculaires ad hoc (VANETs) contre les attaques de déni de service (DoS) jugées comme étant les plus dangereuses pour ces réseaux. Notre travail peut être subdivisé en trois grandes parties.Dans un premier temps, nous avons étudié les différentes vulnérabilités auxquelles sont exposés les VANETs, spécialement les attaques DoS. Vu notre expertise en matière de la cryptographie, nous avons exploré, dégagé et classifié des solutions possibles à une grande panoplie de brèches de sécurité VANETs. En effet, nous avons montré que la cryptographie permet de résoudre divers problèmes de sécurité VANETs. Notre première contribution dans ce sens est un algorithme de génération de clés de groupe pour les convois de véhicules. Dans notre deuxième contribution nous avons conçu deux nouvelles méthodes de détection d’attaques DoS. Dans ce contexte, notre premier algorithme de détection est basé sur la régression linéaire, la logique floue ainsi que la définition de trois nouvelles métriques spécifiques VANETs. Dans notre deuxième algorithme de détection nous avons défini une nouvelle métrique à base de l'entropie de Shannon que nous avons introduite pour la première fois pour détecter tel type d’attaques. Notre troisième contribution a été consacrée à la réaction contre les attaques une fois détectées. Pour cela, nous avons eu recourt à l'utilisation des techniques offertes par la théorie des jeux. Nous avons proposé deux jeux non-coopératifs de réaction sous forme stratégique et extensive. Pour chacune des phases de détection et de réaction, les expérimentations ont été faites essentiellement pour les attaques greedy et jamming. Nos algorithmes proposés présentent l'avantage de la rapidité, d'être exécutés par n'importe quel nœud du réseau et ne nécessitent aucune modification du protocole IEEE 802.11p utilisée comme standard de la couche MAC et PHY des réseaux véhiculaires.Au cours de ce travail, nous avons pu participer à la sécurisation des réseaux VANETs. Cependant nous jugeons qu'il reste beaucoup à faire. A savoir par exemple, l'étude des solutions cryptographiques que nous avons menée nous a permis de découvrir à quel point l'usage de la cryptographie pour la sécurité des VANETs est un sujet assez vaste et qui nécessite d'être encore mieux exploré. Ceci constituera pour nous une ouverture assez prometteuse
In this thesis we interested in securing Vehicular Ad hoc Networks (VANETs) against Denial of Service attacks (DoS) judged to be the most dangerous attacks to such networks. Our work can be divided into three main parts. First, we studied all the various possible existing vulnerabilities to which are exposed VANETs, we focused especially on denial of service attacks. Based on our expertise in cryptography, we explored, identified and classified the possible solutions to a wide range of VANET security breaches from a cryptographic point of view. Indeed, we showed that cryptography with its primitives and fairly powerful tools solves many VANET security problems. Our first contribution in this direction is a secure group key generation algorithm for VANET platoons. In our second contribution, we have developed two new techniques to detect denial of service attacks in VANET networks mainly characterized by the high mobility and frequent disconnections which considerably complicate the detection. Our first detection algorithm is based on the linear regression mathematical concept, fuzzy logic and three newly defined VANET appropriate metrics. In our second algorithm we define a new Shannon Entropy based metric that we introduced for the first time to detect DoS attacks in VANET. Our third contribution was devoted to the reaction against the detected attacks. For that, we used the techniques offered by game theory. We have proposed two non-cooperative reaction games in strategic and extensive forms. For both detection and reaction proposed schemes, experiments were made essentially for the greedy behavior and jamming attacks. All our proposed algorithms present the advantage of rapidity, to be executed by any node of the network and do not require any modification of the 802.11p MAC layer protocol used as a standard for VANETs. In this work, we have participated in securing VANETs, however we believe that much remains to be done. Namely, for example the study of cryptographic solutions we have conducted, allowed us to discover how the use of cryptography for VANET security is a fairly broad topic which needs to be better explored. This will be for us a very promising subject

Les accidents de la circulation sont un des plus grands problèmes de sureté publique. Par conséquent la sécurité routière a toujours été la principale préoccupation des acteurs de la sécurité des transports. Durant les dernières décennies, les pouvoirs publics et les entreprises du secteur automobile ont été impliqués dans l'amélioration de nos systèmes de transport de la sécurité en réduisant les conséquences des accidents imminents et en diminuant le nombre d'accidents de la route. Néanmoins, la plupart de ces mesures préventives ne peut assurer la sécurité passive , car ils se concentrent sur la phase de collision. En fait, les matériaux comme les airbags réduisent l'impact d'un accident, mais ne l'empêchent pas. Cette reconnaissance de l'insuffisance de ces mesures passives a orienté à des perspectives industrielles nouvelles et innovantes qui cherchent à éviter les accidents et de détecter les dangers à l'avance au lieu de minimiser les dommages. En fait, selon des études pertinentes, 60 pers des accidents peuvent être évités si le conducteur avait été alerté d'une demi-seconde avant la collision. Des mesures drastiques sont déjà prises par les constructeurs automobiles afin d'offrir aux conducteurs une télématique plus large et donc d'améliorer leur gamme de sensibilisation. Si une collision est inévitable, la technologie de sécurité active peut préparer de manière proactive le véhicule pour l'impact à réduire les dommages. Par exemple, les capteurs de véhicules sont utilisés pour mesurer et évaluer l'état et de l'environnement d'un véhicule, permettant l'émission d'alertes précoces aux conducteurs. [...]
Road traffic crashes are one of the world's largest public health and injury problems. Therefore road security has always been the main concern of transportation security stakeholders. During the last decades, public authorities and automotive companies have been involved in the safety improvement of our transportation systems by reducing the consequences of imminent accidents and decreasing the number of road injuries. Nevertheless, most of these preventive measures can only provide passive safety since they focus on the post collision phase. In fact, materials of energy absorption like airbags reduce the impact of an accident but do not prevent it. This recognition of the inadequacy of these passive measures has oriented industrials to new and innovative perspectives that seek to avoid accidents and detect dangers in advance rather than minimize the damage. In fact, according to relevant studies, 60pers of accidents can be avoided if the driver had been alerted half a second before the collision. Drastic steps are already taken by automobile manufacturers to offer to drivers a larger telematics horizon and therefore enhance their range of awareness. If a collision is inevitable, active safety technology can proactively prepare the vehicle for the impact to reduce injuries. For example, vehicles' sensors are employed to measure and assess a vehicle' s condition and environment, enabling the issuance of early warnings to drivers. On the other hand, a remarkable and similar step in that direction is achieved by networking research community using vehicular networks within Intelligent Transportation Systems (ITS)

Le parking intelligent, permettant aux conducteurs d'accéder aux informations de stationnement sur leurs appareils mobiles, réduit les difficultés des usagers. Tout d'abord, nous mettons en lumière la manière de recueillir les informations de parking en introduisant une architecture de réseaux de capteurs multi-saut, et les modèles d'intensité applicative en examinant la probabilité d'arrivées et de départs de véhicules. Puis nous étudions la stratégie de déploiement des réseaux de capteurs et définissons un problème multi-objectifs, puis nous le résolvons sur deux cartes de parking réelles. Ensuite, nous définissons un service Publish-Subscribe pour fournir aux conducteurs des informations pertinentes. Nous illustrons le système dans des réseaux véhiculaires et mobiles et soulignons l'importance du contenu et du contexte du message au conducteur. Afin d'évaluer la résilience du système, nous proposons un modèle Publish-Subscribe étendu et nous l'évaluons dans différentes circonstances imprévues. Notre travail est basé sur la prémisse que les capteurs de parking sont déployés à une grande échelle dans la ville. Nous considérons une vue d'ensemble des services urbains du point de vue de la municipalité. Ainsi, nous faisons la lumière sur deux thèmes principaux: la collecte d'informations sur le déploiement de capteurs et un modèle étendu de Publish-Subscribe. Notre travail donne un guide avant de démarrer un projet de parking intelligent ou tout service urbain similaire en temps réel. Il fournit également une plate-forme d'évaluation valable pour tester des jeux de données plus réalistes, comme des traces de véhicules ou de trafic réseau
Smart parking, allowing drivers to access parking information through their smart-phone, is proposed to ease drivers' pain. We first spotlight the manner to collect parking information by introducing the multi-hop sensor network architecture, and how the network is formed. We then introduce the traffic intensity models by looking at the vehicle's arrival and departure probabilities, following the heavy-tailed distribution. We study the deployment strategy of wireless on-street parking sensor layouts. We define a multiple-objective problem and solve it with two real street parking maps. In turn, we present a Publish-Subscribe service system to provide good parking information to drivers. We illustrate the system with a vehicular network and point out the importance of content and context of a driver’s message. To evaluate the resilience, we propose an extended Publish-Subscribe model, and evaluate it under different unforeseen circumstances. Our work is based on the premise that large-scale parking sensors are deployed in the city. We look at the whole picture of urban service from viewpoint of the municipality. As such, we shed light on two main topics: the information collection on sensor deployment and an extended version of Publish-Subscribe messaging paradigm. Our work gives a guideline from network-related perspectives for city before launching a smart parking or any similar real-time urban service. It also provides a meaningful evaluation platform for testing more realistic datasets, such as real vehicle traces or network traffic

L'explosion du trafic dans les réseaux mobiles d'aujourd'hui est l'une des préoccupations majeures des opérateurs mobiles. En effet, entre investir dans le développement de l’infrastructure pour supporter l’évolution des besoins des utilisateurs et faire face à la concurrence accrue des nouveaux acteurs du marché, l’enjeu est considérable. Dans ce contexte, les communications Device-to-Device (D2D) offrent aux opérateurs mobiles de nouvelles opportunités aussi bien financières que techniques, à travers les communications directes entre les appareils mobiles permettant de délester le réseau d'une partie du trafic. L'organisme de standardisation 3GPP a défini des évolutions de son architecture LTE/4G fonctionnelle pour supporter les communications D2D dans le cadre de Services de Proximité (ProSe). Cependant, les modèles économiques autour de ces nouveaux services sont encore flous et les solutions actuellement proposées par le 3GPP visent un déploiement à court terme d’un ensemble limité de services (ex : les services de sécurité publique). La première contribution proposée dans le cadre de cette thèse est une évolution de l'architecture ProSe vers une architecture cible distribuée dans laquelle les fonctions liées à ProSe sont mutualisées avec d'autres fonctions réseaux. La deuxième contribution porte sur l’intégration des services véhiculaires dans les réseaux mobiles en tant que services ProSe particuliers reposant sur les communications D2D. L'architecture CVS (Cellular Vehicular Services) est alors proposée comme solution pour un déploiement à grande échelle des services véhiculaires en s'appuyant sur une nouvelle évolution de l’architecture ProSe distribuée. Un algorithme de « clustering » ainsi que des procédures de communication en mode relais D2D sont utilisés dans la conception de la solution afin d’optimiser l'usage des ressources du réseau. Enfin, les performances de ces contributions sont évaluées à l'aide de modèles analytiques et de simulations afin de valider les approches et solutions proposées
The traffic explosion in today’s mobile networks is one of the major concerns of mobile operators. This explosion is mostly widening the gap between networks’ capacities and users’ growing needs in terms of bandwidth and QoS (Quality of Service), which directly impacts operators’ business profitability. In this context, Device-to-Device (D2D) communications offer mobile operators business and technical opportunities by allowing the network traffic offload with D2D direct communications between mobile devices. The recent standardization of D2D-based services as Proximity Services (ProSe) by the 3GPP provides already a set of enhancements to the current LTE/4G architecture to support these services. However, still in its infancy, the proposed solutions are envisioned for short-term market deployments and for a limited set of service categories (i.e public safety services). As a first contribution of this thesis, the proposed Distributed ProSe Architecture enhances the current ProSe architecture for a longer term deployment perspective of D2D-based services. On the basis of this enhanced architecture, vehicular communications and related services are further investigated as a specific implementation of ProSe as well as a new market opportunity for mobile operators. The CVS (Cellular Vehicular Services) solution is then introduced as an architecture framework that enables the integration of vehicular networks into mobile operators’ network infrastructure. A mobile network clustering algorithm and D2D relay-based communication mechanisms are used in the solution design in order to optimize the use of both core and radio network resources. Performance evaluation through analytical modeling and simulations are also carried out to validate the proposed contributions

L'explosion du trafic dans les réseaux mobiles d'aujourd'hui est l'une des préoccupations majeures des opérateurs mobiles. En effet, entre investir dans le développement de l’infrastructure pour supporter l’évolution des besoins des utilisateurs et faire face à la concurrence accrue des nouveaux acteurs du marché, l’enjeu est considérable. Dans ce contexte, les communications Device-to-Device (D2D) offrent aux opérateurs mobiles de nouvelles opportunités aussi bien financières que techniques, à travers les communications directes entre les appareils mobiles permettant de délester le réseau d'une partie du trafic. L'organisme de standardisation 3GPP a défini des évolutions de son architecture LTE/4G fonctionnelle pour supporter les communications D2D dans le cadre de Services de Proximité (ProSe). Cependant, les modèles économiques autour de ces nouveaux services sont encore flous et les solutions actuellement proposées par le 3GPP visent un déploiement à court terme d’un ensemble limité de services (ex : les services de sécurité publique). La première contribution proposée dans le cadre de cette thèse est une évolution de l'architecture ProSe vers une architecture cible distribuée dans laquelle les fonctions liées à ProSe sont mutualisées avec d'autres fonctions réseaux. La deuxième contribution porte sur l’intégration des services véhiculaires dans les réseaux mobiles en tant que services ProSe particuliers reposant sur les communications D2D. L'architecture CVS (Cellular Vehicular Services) est alors proposée comme solution pour un déploiement à grande échelle des services véhiculaires en s'appuyant sur une nouvelle évolution de l’architecture ProSe distribuée. Un algorithme de « clustering » ainsi que des procédures de communication en mode relais D2D sont utilisés dans la conception de la solution afin d’optimiser l'usage des ressources du réseau. Enfin, les performances de ces contributions sont évaluées à l'aide de modèles analytiques et de simulations afin de valider les approches et solutions proposées
The traffic explosion in today’s mobile networks is one of the major concerns of mobile operators. This explosion is mostly widening the gap between networks’ capacities and users’ growing needs in terms of bandwidth and QoS (Quality of Service), which directly impacts operators’ business profitability. In this context, Device-to-Device (D2D) communications offer mobile operators business and technical opportunities by allowing the network traffic offload with D2D direct communications between mobile devices. The recent standardization of D2D-based services as Proximity Services (ProSe) by the 3GPP provides already a set of enhancements to the current LTE/4G architecture to support these services. However, still in its infancy, the proposed solutions are envisioned for short-term market deployments and for a limited set of service categories (i.e public safety services). As a first contribution of this thesis, the proposed Distributed ProSe Architecture enhances the current ProSe architecture for a longer term deployment perspective of D2D-based services. On the basis of this enhanced architecture, vehicular communications and related services are further investigated as a specific implementation of ProSe as well as a new market opportunity for mobile operators. The CVS (Cellular Vehicular Services) solution is then introduced as an architecture framework that enables the integration of vehicular networks into mobile operators’ network infrastructure. A mobile network clustering algorithm and D2D relay-based communication mechanisms are used in the solution design in order to optimize the use of both core and radio network resources. Performance evaluation through analytical modeling and simulations are also carried out to validate the proposed contributions

Vehicle to Everything (V2X), y compris véhicule à véhicule (V2V) et véhicule à infrastructure (V2I), est la base de communications véhiculaires, où Les messages de sécurité routière active, d’infotainment et de gestion du trafic sont transmis sur des liaisons à bande passante élevée, à faible temps de latence et à haute fiabilité, ouvrant ainsi la voie à une conduite totalement autonome. L’objectif ultime des systèmes de communication V2X de la prochaine génération est de permettre une conduite coopérative sans accident. Pour atteindre cet objectif, le système de communication devra permettre un ensemble diversifié de cas d'usage, chacun avec un ensemble spécifique d'exigences. L'analyse des exigences relatives aux principales catégories de cas d’usage, en particulier les applications de temps réel critiques, souligne la nécessité d'une conception de système V2X efficace, capable de fournir les performances du réseau. La technologie de cinquième génération (5G), avec sa Qualité de Service (QoS) fournie en termes de capacité élevée et de faible temps de latence, est préconisée comme solution pour faire face aux exigences strictes imposées par les applications V2X.Dans cet écosystème 5G véhiculaire, diverses technologies de communication sont envisagés, allant des communications IEEE 802.11p, LTE, LTE-V aux Visible Light Communications. Par conséquent, l’hétérogénéité des technologies d’accès radio suscitera des inquiétudes quant à la gestion transparente de la mobilité et à la garantie de qualité de service.Cette thèse propose un nouveau système de gestion de la mobilité conçu pour les réseaux de véhicules 5G, basé sur la technologie émergente SDN (Software Defined Networking). SDN offre une programmabilité réseau qui vise à obtenir une allocation efficace des ressources du réseau et une gestion de la mobilité.Notre travail de recherche vise trois objectifs. Dans un premier temps, nous concevons une architecture de réseau de véhicules. Au sommet de cette architecture, nous implémentons deux Applications SDN, à savoir application de sélection de réseau et gestion de la mobilité Application. L'architecture proposée est renforcée par une solution de placement de contrôleur visant à réduire le temps de latence des communications. De plus, une préoccupation particulière est consacrée à la conception d’une application de sécurité active de la route SDN contrôlant l’emplacement des capteurs de vitesse sur les routes. L’application proposée vise à réduire le taux d’accidents, objectif principal du futur système de transport intelligent.Le deuxième objectif de cette thèse aborde le problème de la gestion de la mobilité.Ceci est réalisé en implémentant des applications liées à la mobilité SDN au sommet de la topologie de réseau adoptée. La première application est dédiée à la résolution du problème de sélection du réseau. Son objectif est de mapper les sessions V2X en cours sur la technologie correspondante. La deuxième application est conçue pour résoudre le handover; ceci est réalisé en utilisant la duplication de paquets et en introduisant un algorithme de routage efficace.Le troisième objectif de la thèse est axé sur l’approvisionnement en qualité de service pour les communications V2X
Vehicle to everything (V2X), including vehicle-to-vehicle (V2V) and vehicle-to-infrastructure(V2I), is the umbrella for the vehicular communication system, where active road safety, infotainment and traffic management messages are transmitted over high-bandwidth, low-latency, high-reliability links, paving the way to fully autonomous driving. The ultimate objective of next generation V2X communication systems is enabling accident-free cooperative driving that uses the available roadway efficiently. To achieve this goal, the communication system will need to enable a diverse set of use cases, each with a specific set of requirements.The main use case categories requirements analysis, specifically the critical realtime applications, points out the need for an efficient V2X system design that could fulfill the network performance. The Fifth Generation (5G) technology, with its provisioned QoS features in terms of high capacity and low latency, is advocated as a prominent solution to cope with the firm requirements imposed by V2X applications.In this multifaceted vehicular 5G ecosystem, diverse communication technologies are envisioned, spanning from IEEE 802.11p, LTE, LTE-V to vehicular visible light communications. Therefore, the heterogeneity of radio access technologies will raise a concern regarding the seamless mobility management and the quality of service guarantee.This thesis provides a novel mobility management scheme devised for 5G vehicular networks based on the emerging Software Defined Networking (SDN) technology.SDN provides network programmability that strives to achieve an efficient network resource allocation and mobility management.Our research work tackles three objectives. At a first stage, we design a software defined vehicular network topology. On the top of this topology, we implement twoSDN applications, namely Network Selection Application and Mobility Management Application. The proposed architecture is enhanced by a controller placement solution that aims at reducing communication latency. Moreover, a special concern is devoted to design a SDN road active safety application that controls speed traps placement. The proposed application aims at reducing accidents rate which is a main purpose of future Intelligent Transportation System.The second objective of this thesis tackles the mobility management problem. This is achieved by implementing SDN mobility related applications on the top of the adopted network topology. The first application is dedicated to solve the network selection problem; it aims at mapping running V2X sessions to the corresponding technology. The second application is conceived to solve the handover procedure; this is achieved using packets duplication and introducing an efficient routing algorithm.The third thesis objective is focused on QoS provisioning for V2X communications

Chaque jour, l'humanité perd des milliers de personnes sur les routes pendant qu'ils se rendaient à travailler, à étudier ou même à se distraire. Ce nombre alarmant s'accumule avec le coût financier terrifiant de ces décès: Certaines statistiques évaluent le coût à 160 milliards d'euros par an en Europe. Dans ce contexte, les réseaux véhiculaires (VANETs) émergent comme une technologie sans fil prometteuse capable d'améliorer la vision des conducteurs et ainsi offrir un horizon télématique plus vaste. Les applications de sécurité routière exigent que le message d'alerte soit propagé de proche en proche par les véhicules jusqu'à arriver à la zone concernée par l'alerte tout en respectant les délais minimaux exigés par ce type d'applications et la grande fiabilité des transmissions. Dans cette thèse, nous nous intéressons à l'amélioration de l'efficacité des communications inter-véhiculaires sous différents scénarios: tout d'abord, nous nous concentrons sur le développement d'une nouvelle solution, appelée EBDR, pour disséminer les informations d'alertes dans un réseau VANET tout en assurant des courts délais de bout en bout et une efficacité pour les transmissions. Notre proposition est basée sur des transmissions dirigées effectuées à l'aide des antennes directionnelles pour la diffusion des messages et un algorithme de guidage d'itinéraire afin de choisir le meilleur chemin pour le paquet. En dépit de son fonctionnement en diffusion, les transmissions de notre technique s'arrêtent très rapidement après l'arrivée du paquet à la destination finale ce qui représente une caractéristique fondamentale dans la conception d’EBDR. Deuxièmement, nous proposons un framework mathématique ayant pour objectif l'évaluation des performances d’EBDR analytiquement. Nos modèles analytiques permettent de dériver des métriques de performances significatives à savoir la probabilité de succès et le nombre de sauts requis pour atteindre la destination finale. En outre, nous proposons une amélioration de notre protocole EBDR dans le but de fournir une diffusion plus efficace. Pour cela, nous nous basons sur l'ajustement de la puissance de transmission de chaque véhicule en fonction de la distance qui le sépare de la destination et la densité locale des nœuds. Ce mécanisme de contrôle de congestion permet de mieux minimiser les interférences et économiser de la bande passante. En plus, un modèle mathématique a été élaboré pour calculer la surface de la zone de transmission dans le cas d'une distribution uniforme des nœuds. Finalement, nous nous sommes intéressés aux mécanismes de collecte de données dans les réseaux véhiculaires. Notre approche est basée sur l'utilisation du principe du Q-learning pour la collecte des données des véhicules en mouvement. L'objectif de l'utilisation de ce mécanisme d'apprentissage est de rendre l'opération de collecte mieux adaptée à la mobilité des nœuds et le changement rapide de la topologie du réseau. Notre technique a été comparée à des méthodes n'utilisant pas du "learning", afin d'étudier l'effet du mécanisme d'apprentissage. Les résultats ont montré que notre approche dépasse largement les autres propositions en terme de performances et réalise un bon compromis entre le taux de collecte et les délais de bout en bout. Pour conclure, nous pensons que nos différentes contributions présentées tout le long de cette thèse permettront d'améliorer l'efficacité des communications sans fil inter-véhiculaires dans les deux directions de recherches ciblées par cette thèse à savoir : la dissémination des messages et la collecte des données. En outre, nos contributions de modélisation mathématique enrichiront la littérature en termes de modèles analytiques capables d'évaluer les techniques de transmission des données dans un réseau véhiculaire
Each day, Humanity loses thousands of persons on roads when they were traveling to work, to study or even to distract. The financial cost of these injuries is also terrifying: Some statistics evaluate the financial cost of vehicle accidents at 160 billion Euro in Europe each year. These alarming figures have driven researchers, automotive companies and public governments to improve the safety of our transportation systems and communication technologies aiming at offering safer roads and smooth driving to human beings. In this context, Vehicular Adhoc Networks, where vehicles are able to communicate with each others and with existent road side units, emerge as a promising wireless technology able to enhance the vision of drivers and offer larger telematic horizon. VANETs promising applications are not only restricted to road safety but span from vehicle trafficoptimization like flow congestion control to commercial applications like file sharing and internet access. Safety applications require that their alert information is propagated to the concerned vehicles (located in the hazardous zone) with little delay and high reliability. For these reasons, this category of applications is considered as delay sensitive and broadcast-oriented nature. While classical blind flooding is rapid, its major drawback is its huge bandwidth utilization. In this thesis, we are interested on enhancing vehicular communications under different scenarios and optimizations: First, We focus on deriving a new solution (EBDR) to disseminate alert messages among moving vehicles while maintaining it efficient and rapid. Our proposal is based on directional antennas to broadcast messages and a route guidance algorithm to choose the best path for the packets. Findings confirmed the efficiency of our approach in terms of probability of success and end-to-end delays. Moreover, in spite of the broadcast nature of the proposed technique, all transmissions stop very soon after the arrival of a packet to its destination representing a strong feature in the conception of EBDR. Second, we propose a novel mathematical framework to evaluate the performance of EBDR analytically. Although most of the proposed techniques present in literature use experimental or simulation tools to defend their performance, we rely here on mathematical models to confirm our achieved results. Our proposed framework allows to derive meaningful performance metrics including the probability of transmission success and the required number of hops to reach thefinal destination. Third, we refine our proposed broadcast-based routing EBDR to provide more efficient broadcasting by adjusting the transmission range of each vehicle based on its distance to the destination and the local node density. This mechanism allows better minimization of interferences and bandwidth's saving. Furthermore, an analytical model is derived to calculate thetransmission area in the case of a simplified node distribution. Finally, we are interested on data collection mechanisms as they make inter-vehicle communications more efficient and reliable and minimize the bandwidth utilization. Our technique uses Q-learning to collect data among moving vehicles in VANETs. The aim behind using the learning technique is to make the collecting operation more reactive to nodes mobility and topology changes. For the simulation part, we compare it to a non-learning version to study the effect of the learning technique. Findings show that our technique far outperforms other propositions and achieves a good trade off between delay and collection ratio. In conclusion, we believe that the different contributions presented in this Thesis will improve the efficiency of inter-vehicle communications in both dissemination and data collection directions. In addition, our mathematical contributions will enrich the literature in terms of constructing suitable models to evaluate broadcasting techniques in urban zones

Each day, Humanity loses thousands of persons on roads when they were traveling to work, to study or even to distract. The financial cost of these injuries is also terrifying: Some statistics evaluate the financial cost of vehicle accidents at 160 billion Euro in Europe each year. These alarming figures have driven researchers, automotive companies and public governments to improve the safety of our transportation systems and communication technologies aiming at offering safer roads and smooth driving to human beings. In this context, Vehicular Adhoc Networks, where vehicles are able to communicate with each others and with existent road side units, emerge as a promising wireless technology able to enhance the vision of drivers and offer larger telematic horizon. VANETs promising applications are not only restricted to road safety but span from vehicle trafficoptimization like flow congestion control to commercial applications like file sharing and internet access. Safety applications require that their alert information is propagated to the concerned vehicles (located in the hazardous zone) with little delay and high reliability. For these reasons, this category of applications is considered as delay sensitive and broadcast-oriented nature. While classical blind flooding is rapid, its major drawback is its huge bandwidth utilization. In this thesis, we are interested on enhancing vehicular communications under different scenarios and optimizations: First, We focus on deriving a new solution (EBDR) to disseminate alert messages among moving vehicles while maintaining it efficient and rapid. Our proposal is based on directional antennas to broadcast messages and a route guidance algorithm to choose the best path for the packets. Findings confirmed the efficiency of our approach in terms of probability of success and end-to-end delays. Moreover, in spite of the broadcast nature of the proposed technique, all transmissions stop very soon after the arrival of a packet to its destination representing a strong feature in the conception of EBDR. Second, we propose a novel mathematical framework to evaluate the performance of EBDR analytically. Although most of the proposed techniques present in literature use experimental or simulation tools to defend their performance, we rely here on mathematical models to confirm our achieved results. Our proposed framework allows to derive meaningful performance metrics including the probability of transmission success and the required number of hops to reach thefinal destination. Third, we refine our proposed broadcast-based routing EBDR to provide more efficient broadcasting by adjusting the transmission range of each vehicle based on its distance to the destination and the local node density. This mechanism allows better minimization of interferences and bandwidth's saving. Furthermore, an analytical model is derived to calculate thetransmission area in the case of a simplified node distribution. Finally, we are interested on data collection mechanisms as they make inter-vehicle communications more efficient and reliable and minimize the bandwidth utilization. Our technique uses Q-learning to collect data among moving vehicles in VANETs. The aim behind using the learning technique is to make the collecting operation more reactive to nodes mobility and topology changes. For the simulation part, we compare it to a non-learning version to study the effect of the learning technique. Findings show that our technique far outperforms other propositions and achieves a good trade off between delay and collection ratio. In conclusion, we believe that the different contributions presented in this Thesis will improve the efficiency of inter-vehicle communications in both dissemination and data collection directions. In addition, our mathematical contributions will enrich the literature in terms of constructing suitable models to evaluate broadcasting techniques in urban zones