| Summary: | Généralement, les problèmes de conception de réseaux consistent à sélectionner les arcs et
les sommets d’un graphe G de sorte que la fonction coût est optimisée et l’ensemble de
contraintes impliquant les liens et les sommets dans G sont respectées. Une modification dans le critère d’optimisation et/ou dans l’ensemble de contraintes mène à une nouvelle représentation d’un problème différent. Dans cette thèse, nous nous intéressons au problème de conception d’infrastructure de réseaux maillés sans fil (WMN- Wireless Mesh Network en Anglais) où nous montrons que la conception de tels réseaux se transforme d’un
problème d’optimisation standard (la fonction coût est optimisée) à un problème
d’optimisation à plusieurs objectifs, pour tenir en compte de nombreux aspects, souvent
contradictoires, mais néanmoins incontournables dans la réalité. Cette thèse, composée de
trois volets, propose de nouveaux modèles et algorithmes pour la conception de WMNs où
rien n’est connu à l’ avance.
Le premiervolet est consacré à l’optimisation simultanée de deux objectifs
équitablement importants : le coût et la performance du réseau en termes de débit. Trois
modèles bi-objectifs qui se différent principalement par l’approche utilisée pour maximiser
la performance du réseau sont proposés, résolus et comparés.
Le deuxième volet traite le problème de placement de passerelles vu son impact sur la
performance et l’extensibilité du réseau. La notion de contraintes de sauts (hop constraints)
est introduite dans la conception du réseau pour limiter le délai de transmission. Un nouvel
algorithme basé sur une approche de groupage est proposé afin de trouver les positions
stratégiques des passerelles qui favorisent l’extensibilité du réseau et augmentent sa
performance sans augmenter considérablement le coût total de son installation.
Le dernier volet adresse le problème de fiabilité du réseau dans la présence de pannes
simples. Prévoir l’installation des composants redondants lors de la phase de conception
peut garantir des communications fiables, mais au détriment du coût et de la performance
du réseau. Un nouvel algorithme, basé sur l’approche théorique de décomposition en
oreilles afin d’installer le minimum nombre de routeurs additionnels pour tolérer les pannes
simples, est développé.
Afin de résoudre les modèles proposés pour des réseaux de taille réelle, un algorithme
évolutionnaire (méta-heuristique), inspiré de la nature, est développé. Finalement, les
méthodes et modèles proposés on été évalués par des simulations empiriques et
d’événements discrets. === Generally, network design problems consist of selecting links and vertices of a graph G so
that a cost function is optimized and all constraints involving links and the vertices in G are
met. A change in the criterion of optimization and/or the set of constraints leads to a new
representation of a different problem. In this thesis, we consider the problem of designing
infrastructure Wireless Mesh Networks (WMNs) where we show that the design of such
networks becomes an optimization problem with multiple objectives instead of a standard
optimization problem (a cost function is optimized) to take into account many aspects, often
contradictory, but nevertheless essential in the reality.
This thesis, composed of three parts, introduces new models and algorithms for
designing WMNs from scratch.
The first part is devoted to the simultaneous optimization of two equally important
objectives: cost and network performance in terms of throughput. Three bi-objective models
which differ mainly by the approach used to maximize network performance are proposed,
solved and compared.
The second part deals with the problem of gateways placement, given its impact on
network performance and scalability. The concept of hop constraints is introduced into the
network design to reduce the transmission delay. A novel algorithm based on a clustering
approach is also proposed to find the strategic positions of gateways that support network
scalability and increase its performance without significantly increasing the cost of installation.
The final section addresses the problem of reliability in the presence of single failures.
Allowing the installation of redundant components in the design phase can ensure reliable
communications, but at the expense of cost and network performance. A new algorithm is
developed based on the theoretical approach of "ear decomposition" to install the minimum
number of additional routers to tolerate single failures.
In order to solve the proposed models for real-size networks, an evolutionary algorithm
(meta-heuristics), inspired from nature, is developed. Finally, the proposed models and
methods have been evaluated through empirical and discrete events based simulations.
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