Optimisation de la transmission d'images dans les réseaux de capteurs pour des applications critiques de surveillance

L émergence de petites caméras CMOS et de microphones MEMS, à coût et puissance réduits, a contribué au développement d une technologie permettant la transmission de flux multimédia (audio, image, vidéo) : les réseaux de capteurs multimédia. Cette technologie, offrant de nouvelles perspectives d applications potentielles où la collecte d informations visuelles et/ou acoustiques apporte une plus- value certaine, suscite un intérêt manifeste. Avec des données multimédia, la qualité de service devient désormais une exigence fondamentale pour la transmission dans un environnement contraint en ressources. Dans le contexte spécifique de cette thèse, nous considérons un déploiement par voie aérienne d une grande quantité de capteurs image pour des applications critiques de surveillance telles que la détection d intrusion ou des opérations de recherche et sauvetage. La prise en compte de la criticité des applications constitue un aspect important de cette thèse, novateur par rapport aux contributions déjà effectuées dans le domaine. Nos travaux se fondent sur une méthode d ordonnancement adaptatif de l activité des capteurs image qui fournit, pour chacun d entre eux, son ensemble de cover-sets. La détection d un événement dans le réseau déclenche la transmission d une large quantité d informations visuelles, émanant de plusieurs sources pour résoudre les ambiguïtés. L objectif de cette thèse est d optimiser cette transmission simultanée d images causant des désagréments sur le réseau. Nous avons tout d abord proposé une stratégie de sélection des cover-sets pertinents à activer pour une transmission efficace des images capturées. Cette stratégie, basée sur des critères d état et de voisinage, assure un compromis entre autonomie et criticité. Une extension multi-chemin de GPSR assure la remontée des images émises des sources sélectionnées au puits. Une seconde contribution, également une approche de sélection, se fonde sur les informations de chemins à 2 sauts pour la sélection des cover-sets. Contrairement à la précédente, elle accorde une priorité à la criticité par rapport à la préservation de l énergie, même si cette préservation est faite de manière indirecte. Un protocole de routage multi-chemin T-GPSR essentiellement basé sur les informations à 2 sauts est associé à la seconde approche de sélection. Une étude de performances de la mobilité du puits sur les propositions basées sur les informations à 2 sauts constitue notre troisième contribution.Recent advances of inexpensive and low-power CMOS cameras and MEMS mi- crophones have led to the emergence of Wireless Multimedia Sensor Networks (WMSNs). WMSNs promise a wide spectrum of potential applications which require to ubiquitously capture multimedia content (visual and audio information). To support the transmission of multimedia content in a resource constrained environment, WMSNs may require a certain level of quality of service (QoS) in terms of delay, bandwidth, jitter, reliability, quality level etc. In this thesis, we consider Wireless Image Sensor Networks (WISNs) where sensor nodes equipped with miniaturized visual cameras to provide accurate information in various geographical parts of an area of interest can be thrown in mass for mission-critical applications such as intrusion detection or search & rescue. An innovative and important aspect of this thesis is to take into account the criticality of applications. The network adopts an adaptive scheduling of image sensor node s activity based on the application criticality level, where each node computes its cover-sets. So, event detection triggers the simulataneous transmission of a large volume of visual data from multiples sources to the Sink. The main objective of this thesis is to optimize this simultaneous transmission of images that can degrade network performance. With this goal in mind, we first proposed a multi-criteria approach to select the suitable cover-sets to be activated for reliable transmission of images in mission-critical applications. The proposed approach takes into account various parameters that affect the image quality at the Sink in a multi-hop transmission network and guarantees a compromise between autonomy and criticality. A modified version of GPSR routing protocol supporting the transmission of multimedia streams ensures the transfer of images from selected sources to the Sink. The second contribution consists in an optimized selection strategy based on 2-hop neighborhood information to determine the most relevant cover-sets to be activated to increase reliability for image transmission. This selection approach prioritizes the application s criticality. A multipath extension of GPSR, called T-GPSR, wherein routing decisions are based 2-hop neighborhood information is also proposed. A performance study of the sink mobility on proposals based on 2-hop information is our third contribution.PAU-BU Sciences (644452103) / SudocSudocFranceF

Optimisation de la capacité et de la consommation énergétique dans les réseaux maillés sans fil

Les réseaux maillés sans fil sont une solution efficace, de plus en plus mise en œuvre en tant qu infrastructure, pour interconnecter les stations d accès des réseaux radio. Ces réseaux doivent absorber une croissance très forte du trafic généré par les terminaux de nouvelle génération. Cependant, l augmentation du prix de l énergie, ainsi que les préoccupations écologiques et sanitaires, poussent à s intéresser à la minimisation de la consommation énergétique de ces réseaux. Ces travaux de thèse s inscrivent dans les problématiques d optimisation de la capacité et de la minimisation de la consommation énergétique globale des réseaux radio maillés. Nous définissons la capacité d un réseau comme la quantité de trafic que le réseau peut supporter par unité de temps. Ces travaux s articulent autour de quatre axes. Tout d abord, nous abordons le problème d amélioration de la capacité des réseaux radio maillés de type WIFI où l accès au médium radio se base sur le protocole d accès CSMA/CA. Nous mettons en lumière, les facteurs déterminants qui impactent la capacité du réseau, et l existence d un goulot d étranglement qui limite cette capacité du réseau. Ensuite, nous proposons une architecture de communication basée sur l utilisation conjointe de CSMA/CA et de TDMA afin de résoudre ce problème de goulot d étranglement. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous nous intéressons aux réseaux maillés sans fil basés sur un partage des ressources temps-fréquence. Afin de calculer des bornes théoriques sur les performances du réseau, nous développons des modèles d optimisation basés sur la programmation linéaire et la technique de génération de colonnes. Ces modèles d optimisation intègrent un modèle d interférence SINR avec contrôle de puissance continue et variation de taux de transmission. Ils permettent, en particulier, de calculer une configuration optimale du réseau qui maximise la capacité ou minimise la consommation d énergie. Ensuite, dans le troisième axe de recherche, nous étudions en détail le compromis entre la capacité du réseau et la consommation énergétique. Nous mettons en évidence plusieurs résultats d ingénierie nécessaires pour un fonctionnement optimal d un réseau maillé sans fil. Enfin, nous nous focalisons sur les réseaux cellulaires hétérogènes. Nous proposons des outils d optimisation calculant une configuration optimale des stations de base qui maximise la capacité du réseau avec une consommation efficace d énergie. Ensuite, afin d économiser l énergie, nous proposons une heuristique calculant un ordonnancement des stations et leur mise en mode d endormissement partiel selon deux stratégies différentes, nommées LAFS et MAFS.Wireless mesh networks (WMN) are a promising solution to support high data rate and increase the capacity provided to users, e.g. for meeting the requirements of mobile multimedia applications. However, the rapid growth of traffic load generated by the terminals is accompanied by an unsustainable increase of energy consumption, which becomes a hot societal and economical challenges. This thesis relates to the problem of the optimization of network capacity and energy consumption of wireless mesh networks. The network capacity is defined as the maximum achievable total traffic in the network per unit time. This thesis is divided into four main parts. First, we address the problem of improvement of the capacity of 802.11 wireless mesh networks. We highlight some insensible properties and deterministic factors of the capacity, while it is directly related to a bottleneck problem. Then, we propose a joint TDMA/CSMA scheduling strategy for solving the bottleneck issue in the network. Second, we focus on broadband wireless mesh networks based on time-frequency resource management. In order to get theoretical bounds on the network performances, we formulate optimization models based on linear programming and column generation algorithm. These models lead to compute an optimal offline configuration which maximizes the network capacity with low energy consumption. A realistic SINR model of the physical layer allows the nodes to perform continuous power control and use a discrete set of data rates. Third, we use the optimization models to provide practical engineering insights on WMN. We briefly study the tradeoff between network capacity and energy consumption using a realistic physical layer and SINR interference model. Finally, we focus on capacity and energy optimization for heterogeneous cellular networks. We develop, first, optimization tools to calculate an optimal configuration of the network that maximizes the network capacity with low energy consumption. We second propose a heuristic algorithm that calculates a scheduling and partial sleeping of base stations in two different strategies, called LAFS and MAFS.VILLEURBANNE-DOC'INSA-Bib. elec. (692669901) / SudocSudocFranceF

Déploiement temporaire d'une infrastructure de communication à base de drones

Dernièrement, l'utilisation des drones est en pleine expansion dans multiples domaines, par exemple récemment la livraison des colis ou des repas. Parallèlement, les stations de base mobiles sont incapables parfois de satisfaire les exigences des utilisateurs, surtout en cas d'événements imprévus, tels que les catastrophes, les rassemblements ou les rencontres sportives. Une solution prometteuse consiste à profiter de la disponibilité des drones pour pallier les déficiences des réseaux cellulaires en les aidant à satisfaire les demandes par l'extension de la couverture à l'aide des points d'accès installés à bord des drones. Bien que les drones offrent un déploiement rapide, le placement devient l'un des problèmes clés. Dans ce manuscrit nous nous intéressons à ce type de réseaux et au placement des drones en proposant une méthode de déploiement fondée sur une analogie avec la loi de Coulomb, les utilisateurs et les drones agissant comme des charges électriques, les drones étant attirés par les utilisateurs

Contributions à l’analyse des systèmes en réseau

La dernière décennie a vu l’émergence des travaux autour des systèmes dynamiques interconnectés (systèmes en réseaux ou systèmes cyberphysiques). Dans cette habilitation à diriger des recherches, je donne un aperçu des contributions qui ont été les miennes durant la dernière décennie sur : l’analyse des systèmes en réseaux (problème de consensus, observabilité et application à la préservation de la vie privée), le traitement des données de grandes dimensions (analyse tensorielle pour l’identification des systèmes non-linéaires, décomposition distribuée de tenseurs de grandes dimensions), et l’application à la mobilité intelligente (navigation en milieu urbain, prédiction et estimation de trafic, estimation d’attitude pour la navigation pédestre). Une prospective est ensuite développée autour de la sécurité des systèmes en réseaux, en se basant sur la théorie des systèmes, et sur l’analyse des données de grandes dimensions organisées dans des tenseurs de données avec des applications sur la mobilité intelligente

Vers le développement d'une station de télécommunication aérienne pour le milieu isolé

RÉSUMÉ : Le projet de recherche « Développement d'une station de télécommunication aérienne pour le milieu isolé » est basé sur la problématique de la quasi-absence de solutions de télécommunication pour le milieu isolé à part les tours de télécommunication, déployées partiellement, la fibre optique très onéreuse et présente dans de petits secteurs isolés et le satellite avec des coûts d'utilisation assez importants. Pourtant, lorsque l'on prend l'exemple du nord du Québec, la population, mais aussi certains secteurs industriels comme les mines ou le fret ferroviaire revendiquent la nécessité d'avoir des solutions de télécommunication innovantes ou à défaut simplement adéquates. La thèse, après avoir balayé en détail et évalué toutes les solutions de télécommunication existantes, propose une solution innovante : le ballon captif de télécommunications. Cette solution avec peu de ballons répartis sur un vaste secteur isolé permet de lui apporter une couverture radio totale. Cette solution est autonome en alimentation électrique et est déployable rapidement sur site. Les ballons captifs associés à des nanosatellites en plein essor de nos jours permettront d'apporter au milieu isolé les dernières technologies de télécommunication comme l'internet des objets, réservées pour le moment au milieu urbain. Ce projet de développement d'une solution de ballons captifs-nanosatellite pour le milieu isolé est en réalité un vaste projet dans lequel s'insère la thèse. Cette dernière vise donc à développer et à valider des concepts pour le milieu isolé qui seront utilisés lorsque, plus tard, les ballons et les nanosatellites se parleront dans le milieu isolé. L'un de ces concepts, la géolocalisation, constitue une des problématiques majeures en milieu isolé avec de multiples applications: la géolocalisation de personnes comme les employés travaillant dans les mines, la géolocalisation de trains nordiques, la géolocalisation de matériel, ou la géolocalisation d'animaux pour évaluer leur parcours migratoire par exemple. La thèse s'articule donc autour des thématiques de milieu isolé, de paramètres d'un système de télécommunication, de l'internet des objets, de techniques de géolocalisation avec estimateurs. Quatre études de cas sont mises en œuvre dans cette thèse, en utilisant pour chacune d'elles des techniques de modélisation, de simulations et bien évidemment de validations expérimentales. La première étude de cas a permis de développer avec succès un système de sécurité ferroviaire, pour des employés d'une compagnie ferroviaire travaillant sur des voies ferrées au nord du Québec en milieu isolé, donc sans connexion internet ni réseau électrique, avec la mise en œuvre d'un système de télécommunication basé sur le protocole IEEE 802.15.4. La seconde étude de cas a consisté à étudier la portée d'un système de télécommunication internet des objets utilisant le protocole LoRaWAN dans le cadre du milieu isolé: un résultat de 25 km a été établi. La troisième étude de cas, fondamentale dans un environnement isolé est concentrée sur l'optimisation de l'autonomie en énergie d'un nœud LoRa, donc pour l'internet des objets: une autonomie de 5 ans sur batterie lithium-ion a été obtenue. Enfin la dernière étude de cas met en œuvre un système de géolocalisation par l'internet des objets avec étude de différents estimateurs : une précision de 20 cm sur la géolocalisation d'un nœud LoRa a été obtenue. Ce projet de recherche a permis d'apporter des résultats fort intéressants et très prometteurs sur des concepts très présents dans les thématiques de recherche actuelles. Ces contributions scientifiques ont d'ailleurs débouché sur la publication d'un article et la soumission d'un autre, mais surtout, elles se manifesteront par un potentiel de soumission de 3 articles sous peu. Enfin, ce travail de recherche démontre la pertinence de l'association entre ballons captifs et nanosatellites pour le milieu isolé et il pose les bases du développement de cette solution innovante. -- Mot(s) clé(s) en français : milieu isolé, systèmes de télécommunication sans il, ballons captifs, photovoltaïque, internet des objets, LoRaWAN, géolocalisation, estimateurs, nanosatellites. -- ABSTRACT : "Development of an aerial telecommunication station for the isolated environment" research project is based on the problem of the lack of telecommunication solutions for the isolated environment apart from the telecommunication towers, partially deployed, the very expensive optical fiber located in small isolated areas and the satellite with fairly high operating costs. However, when we take the example of northern Quebec, the population but also certain industrial domains such as mining or rail freight claim the need for innovative or, by default, simply adequate telecommunication solutions. The thesis after having swept in detail and evaluated all the existing telecommunication solutions proposes an innovative solution: the tethered telecommunication balloon. This solution with few balloons distributed over a large isolated sector provides a high radio coverage. This solution is autonomous in terms of power supply and can be quickly deployed on the site. The tethered balloons associated with nanosatellites which is booming nowadays will bring to the isolated environment the latest telecommunication technologies like the internet of things reserved for the moment for urban environments. This project consisting to associate tethered balloons with nanosatellites for the isolated environment, is actually a vast project in which the thesis is part. Therefore, the thesis aims to develop and validate concepts for the isolated environment that will be used later, when tethered balloons and nanosatellites will talk to each other in the isolated environment. One of these concepts, the geolocalization, is one of the major issues in isolated environment with lots of applications: the geolocalization of people such as employees working in mines, the geolocalization of Nordic trains, the geolocalization of equipments, or the geolocalization of animals to assess their migratory journey, for example. Therefore, the thesis revolves around the themes of an isolated environment, of parameters for telecommunication systems, of the Internet of Things, of the geolocalization technics with estimators. Four case studies are implemented in this thesis, each using modeling, simulations and obviously experimental validation technic. The first case study made it possible to successfully develop a railway safety system, for employees of a railway company working on railways in northern Quebec in isolated areas therefore without internet connection or neither electrical network: the solution which has been developed was based on a telecommunication system working with the IEEE 802.15.4 protocol. The second case study consisted of studying the range of an Internet of Things telecommunication system based on the LoRaWAN protocol in the isolated environment context: a result of 25 km was established. The third case study, very important in an isolated sector, focuses on optimizing the energy autonomy of a LoRa node therefore for the Internet of Things: a 5-year autonomy on lithium-ion battery was obtained. Finally, the last case study implements a geolocalization system via the Internet of Things with a study of different estimators: a LoRa node geolocalization accuracy of 20 cm was obtained. This research project has made it possible to obtain very interesting and very promising results on concepts very present in current research themes. These scientific contributions result in the publication of one article and the submission of another one, but more importantly, there will be a potential submission of 3 articles. Finally, this research job demonstrates the relevance of the combination of tethered balloons and nanosatellites for isolated environments and it gives the foundations for the development of this innovative solution. -- Mot(s) clé(s) en anglais : isolated environment, wireless telecommunication systems, tethered balloons, photovoltaics, internet of things, LoRaWAN, geolocalization, estimators, nanosatellites

Méthodes de codage et d'estimation adaptative appliquées aux communications sans fil

Les recherches et les contributions présentées portent sur des techniques de traitement du signal appliquées aux communications sans fil. Elles s’articulent autour des points suivants : (1) l’estimation adaptative de canaux de communication dans différents contextes applicatifs, (2) la correction de bruit impulsionnel et la réduction du niveau de PAPR (Peak to Average Power Ratio) dans un système multi-porteuse, (3) l’optimisation de schémas de transmission pour la diffusion sur des canaux gaussiens avec/sans contrainte de sécurité, (4) l’analyse, l’interprétation et l’amélioration des algorithmes de décodage itératif par le biais de l’optimisation, de la théorie des jeux et des outils statistiques. L’accent est plus particulièrement mis sur le dernier thème

Routage et codage réseau inter-session dans les réseaux sociaux mobiles tolérant le délai

We consider Delay Tolerant Mobile Social Networks (DTMSN), made of wireless nodes with intermittent connections and clustered into social communities. This thesis deals with the analysis and design of information transfer strategies in DTMSN. It is mostly dedicated to investigate the use of Inter-Session Network Coding (ISNC) towards this goal. Network coding is a generalization of routing and ISNC is known as a difficult optimization problem in general, specifically because it can easily get detrimental, compared to no coding, if not designed carefully. The first part of this thesis addresses theoretically the optimization problem of the (non-ISNC) routing policy in DTMSNs. We generalize the existing results for homogeneous topologies. The second part of the thesis designs and models a parameterized pairwise ISNC control policy that encompasses both routing and coding controls with an energy constraint. In order to tackle heuristically the optimization problem, the third chapter presents an experimental study of pairwise ISNC to investigate when it can be beneficial or detrimental. We examine the impact on ISNC performance of a number of parameters, such as the constraint on the maximum number of copies per packet, the network load, the buffer size of the relay nodes and the buffer management policies. The fourth chapter addresses the design of decentralized coding criteria allowing to trigger online session mixing if ISNC may be beneficial. We test these coding criteria on both toy topologies and real-world traces, pointing out and explaining the limits of our approach.Nous considérons les Réseaux Sociaux Mobiles Tolérant le Délai (DTMSN), constitués de nœuds sans-fil avec une connectivité intermittente, et groupés en communautés sociales. Cette thèse traite de l’analyse et de la conception de stratégies de transfert de l’information dans les DTMSN. Elle est principalement dédiée à l’étude de codage réseau inter-session (ISNC) dans ce but. Le codage réseau est une généralisation du routage et ISNC est connu comme un problème d’optimisation difficile en général, spécifiquement parce qu’il peut vite devenir nuisible si non conçu avec soin. Le premier chapitre répond théoriquement au problème d’optimisation du routage (sans ISNC) dans les DTMSN. Nous généralisons les résultants existants pour les topologies homogènes. Le deuxième chapitre conçoit et modélise un contrôle de ISNC par paire, qui englobe conjointement le contrôle du routage et du codage, avec une contrainte d’énergie. Pour s’attaquer de façon heuristique à l’optimisation de ce contrôle, le troisième chapitre présente une étude expérimentale visant à identifier quand ISNC est bénéfique ou nuisible, en fonction du nombre maximum de copies par paquet, de la charge du réseau, de la taille de buffer des nœuds relais et de la gestion de buffer. Le quatrième chapitre présente la conception de critères décentralisés de codage, pour déclencher en ligne le mélange de sessions si ISNC peut être bénéfique. Nous testons ces critères sur des topologies simples et sur des traces réelles, en expliquant les limites de notre approche

Un codage réseau contraint pour les réseaux de capteurs sans fil

Today, it is likely that Machine-to-machine (M2M) architectures are the future of computer networks. These communication systems promise new strains of pervasive services and a better awareness of the world around us. However, they suffer several limitations caused by the very nature of their components: a low data-rate, unreliable transmissions, limited storage and processing capabilities, finite lifespan and unpredictable delays often caused by a high packet loss rate. These are the same issues that are still preventing, since the late eighties, the awaited large-scale deployment of wireless sensor networks in the world of telecommunications. Recent developments in the Information Theory are finally bringing a wind of change on the common ways of considering data communications, via a new concept known as the Network Coding Theory. This new data delivery approach is transforming the way we operate, manage and even understand existing and future communications networks. In this context, we propose in this thesis to study the impact, benefits and feasibility of network coding in wireless sensor networks. Our goal is to evaluate the cost/benefit value of its practical concepts for different M2M network paradigms in general, and for sensor networks in particular. Primarily, we assess the potential impact of opportunistic and linear network coding on sensor networks strictly in terms of performance (i.e., data rate and latency). Then we address the problem of reliable communications in coded sensor networks, since such systems are characterized by the absence of end-to-end flow control mechanisms. In the last chapter, we explore the feasibility of network coding in a real testbed. We investigate how an innovative coding technique specifically designed for low-power/low-rate networks can use opportunistic coding to enhance the performance and the reliability of the network. More broadly, this thesis presents one answer to the question: “Which network coding for what sensor network?” It does not claim to be the sole answer to this issue, but rather a series of theoretical and technological blocks that denote both the feasibility of network coding in constrained environments and also the need to adapt it to their particular criteriaLes réseaux de communication inter-machines font partie des grandes évolutions de l'informatique contemporaine. Ces réseaux évolutifs promettent une nouvelle gamme de services et une meilleure connaissance du monde qui nous entoure. Pourtant, ils subissent plusieurs limitations de par la nature même des nœuds qui les composent : un débit faible et une fiabilité réduite dues aux contraintes en termes de capacité de calcul et de mémoire, une durée de vie limitée, ainsi que des délais non bornés souvent causés par des taux de perte élevés. Ces mêmes problématiques constituent, depuis une quinzaine d'années, un frein au déploiement à large échelle des réseaux de capteurs dans le monde réel. De récents développements dans la théorie de l'information sont finalement en train de bouleverser l'ordre établi, donnant naissance à une nouvelle approche connue sous le nom de théorie du codage réseau. Cette nouvelle façon d'acheminer l'information transforme les méthodes d'exploitation, de gestion et même la compréhension des réseaux de communications actuels et futurs. C'est dans ce contexte, que nous proposons dans cette thèse d'étudier l'impact, les bénéfices et la faisabilité du codage réseau dans les réseaux de capteurs sans fil. L'objectif étant de montrer l'intérêt d'exploiter ses concepts pour les différents paradigmes propres aux réseaux inter-machines en général, et aux réseaux de capteurs en particulier. Il s'agit dans un premier temps d'évaluer les apports prospectifs du codage réseau, qu'il soit linéaire ou opportuniste, strictement en termes de performances (i.e., latence et débit). Dans une seconde partie, nous poursuivrons notre étude en traitant de l'impact du codage réseau sur la fiabilité des réseaux de capteurs, ces derniers étant caractérisés par l'absence de mécanismes de contrôle de flux de bout-en-bout. Dans une dernière contribution, nous explorons la faisabilité dans une plateforme réelle, d'un mécanisme de codage réseau contraint spécifiquement conçu pour les réseaux à faible débit. Ce code opportuniste, est centré sur l'optimisation mémoire et l'efficacité énergétique. Il permet à la fois, d'améliorer les performances du réseau mais aussi sa fiabilité. De manière plus générale, cette thèse se présente comme une réponse à la question : « Quel type de codage, pour quels réseaux de capteurs ? » Elle ne prétend pas être l'unique réponse, mais propose néanmoins des briques théoriques et technologiques qui illustrent à la fois, la faisabilité du codage réseau dans les réseaux contraints, mais aussi la nécessité de l'adapter à leurs critère

La projection d'usage des TICs : la composition de fictions axiomatiques au service de la recherche technologique

Innovation is today a major and strategic asset for organisations that compete in a hypercompetitive world (D'Avenir & Gunther, 1994). They are trying to face these new challenges, by using a diversity of “expert systems” typical of our « advanced modernity » (Giddens, 1990). Amongst those, boosting R&D activities is major inputs that demand the use of different expertises. Speculative researches for innovation are one of them. They take place in the “Fuzzy Front End” of innovation, a place where the construction of the social reality of invention is made : its usage, or to be more precise, its projection. Our thesis examines these knowledge-producing technologies and tries to make understable the policies at work, the performance of embedded collectives on the innovation itself, and on themselves, and the arrangements made during this process. Our work in the Grenoble industrial area and collaboration with the CEA-LETI helped us to propose an understanding of these projections as compositions of axiomatic fictions for technological research. Analysing the concept of usage, we highlight its careers and the mutation of associated practices. Interrogating one form of projection, the scenario, we show the links that lie between fiction and perfomativity. By leaning on the project mutating components, we demonstrate the axiomatic character of the projection, understood as a form of answer made to a social demand that comes from different places, and whose necessity of actionnable knowledge is solved by composing with moving data.L'« hypercompétitivité » (D'Avenir & Gunther, 1994) qui caractérise notre environnement économique contemporain fait de l'innovation une préoccupation stratégique pour les organisations. Celles-ci tentent de répondre à cette injonction par le recours à une multitude de « systèmes experts », caractéristique de la « modernité avancée » (Giddens, 1990). Parmi ceux-ci, la stimulation des activités de R&D est reconnue comme une contribution majeure qui nécessite l'utilisation croissante de champs d'expertises variés. C'est dans ce contexte que les sciences sociales sont mobilisées comme forme d'expertise contributives des « recherches spéculatives pour l'innovation » (Stewart & Claeys, 2009). Ces recherches interviennent en amont de processus d'innovation, en un lieu nommé « Fuzzy Front End » (Smith & Reinertsen, 1995), lieu dans lequel se forge la construction de la réalité sociale de l'invention : son usage ou plutôt sa projection. Notre thèse s'interroge sur ces technologies de production de connaissances que sont les projections d'usage et ambitionne de rendre intelligibles les politiques qu'elles mettent en oeuvre, la performance des collectifs mobilisés sur les recherches et sur eux-mêmes ainsi que les arrangements déployés par les acteurs durant ces processus. Notre immersion dans le tissu industriel grenoblois, et en particulier dans l'environnement du CEA-LETI, nous a permis de proposer une lecture des projections d'usage comme des compositions de fictions axiomatiques au service de la recherche technologique. En scrutant le concept d'usage, nous mettons en lumière les carrières empruntées par celui-ci et les mutations des pratiques associées. En interrogeant l'une des formes de la projection d'usage, le scénario, nous mettons en évidence les liens entre performativité et recours à la fiction. En interrogeant les mutations des composantes du projet, nous démontrons le caractère axiomatique des projections, en tant que forme de réponse à une demande sociale qui émane de plusieurs endroits et dont l'exigence de production de savoirs actionnables nécessite de composer avec des données en mouvement

Constrained network coding for wireless sensor networks

Les réseaux de communication inter-machines font partie des grandes évolutions de l'informatique contemporaine. Ces réseaux évolutifs promettent une nouvelle gamme de services et une meilleure connaissance du monde qui nous entoure. Pourtant, ils subissent plusieurs limitations de par la nature même des nœuds qui les composent : un débit faible et une fiabilité réduite dues aux contraintes en termes de capacité de calcul et de mémoire, une durée de vie limitée, ainsi que des délais non bornés souvent causés par des taux de perte élevés. Ces mêmes problématiques constituent, depuis une quinzaine d'années, un frein au déploiement à large échelle des réseaux de capteurs dans le monde réel. De récents développements dans la théorie de l'information sont finalement en train de bouleverser l'ordre établi, donnant naissance à une nouvelle approche connue sous le nom de théorie du codage réseau. Cette nouvelle façon d'acheminer l'information transforme les méthodes d'exploitation, de gestion et même la compréhension des réseaux de communications actuels et futurs. C'est dans ce contexte, que nous proposons dans cette thèse d'étudier l'impact, les bénéfices et la faisabilité du codage réseau dans les réseaux de capteurs sans fil. L'objectif étant de montrer l'intérêt d'exploiter ses concepts pour les différents paradigmes propres aux réseaux inter-machines en général, et aux réseaux de capteurs en particulier. Il s'agit dans un premier temps d'évaluer les apports prospectifs du codage réseau, qu'il soit linéaire ou opportuniste, strictement en termes de performances (i.e., latence et débit). Dans une seconde partie, nous poursuivrons notre étude en traitant de l'impact du codage réseau sur la fiabilité des réseaux de capteurs, ces derniers étant caractérisés par l'absence de mécanismes de contrôle de flux de bout-en-bout. Dans une dernière contribution, nous explorons la faisabilité dans une plateforme réelle, d'un mécanisme de codage réseau contraint spécifiquement conçu pour les réseaux à faible débit. Ce code opportuniste, est centré sur l'optimisation mémoire et l'efficacité énergétique. Il permet à la fois, d'améliorer les performances du réseau mais aussi sa fiabilité. De manière plus générale, cette thèse se présente comme une réponse à la question : « Quel type de codage, pour quels réseaux de capteurs ? » Elle ne prétend pas être l'unique réponse, mais propose néanmoins des briques théoriques et technologiques qui illustrent à la fois, la faisabilité du codage réseau dans les réseaux contraints, mais aussi la nécessité de l'adapter à leurs critèresToday, it is likely that Machine-to-machine (M2M) architectures are the future of computer networks. These communication systems promise new strains of pervasive services and a better awareness of the world around us. However, they suffer several limitations caused by the very nature of their components: a low data-rate, unreliable transmissions, limited storage and processing capabilities, finite lifespan and unpredictable delays often caused by a high packet loss rate. These are the same issues that are still preventing, since the late eighties, the awaited large-scale deployment of wireless sensor networks in the world of telecommunications. Recent developments in the Information Theory are finally bringing a wind of change on the common ways of considering data communications, via a new concept known as the Network Coding Theory. This new data delivery approach is transforming the way we operate, manage and even understand existing and future communications networks. In this context, we propose in this thesis to study the impact, benefits and feasibility of network coding in wireless sensor networks. Our goal is to evaluate the cost/benefit value of its practical concepts for different M2M network paradigms in general, and for sensor networks in particular. Primarily, we assess the potential impact of opportunistic and linear network coding on sensor networks strictly in terms of performance (i.e., data rate and latency). Then we address the problem of reliable communications in coded sensor networks, since such systems are characterized by the absence of end-to-end flow control mechanisms. In the last chapter, we explore the feasibility of network coding in a real testbed. We investigate how an innovative coding technique specifically designed for low-power/low-rate networks can use opportunistic coding to enhance the performance and the reliability of the network. More broadly, this thesis presents one answer to the question: “Which network coding for what sensor network?” It does not claim to be the sole answer to this issue, but rather a series of theoretical and technological blocks that denote both the feasibility of network coding in constrained environments and also the need to adapt it to their particular criteri