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1 MASCOTTE - Algorithms, simulation, combinatorics and optimization for telecommunications CRISAM - Inria Sophia Antipolis - Méditerranée , COMRED - COMmunications, Réseaux, systèmes Embarqués et Distribués

Abstract : This thesis concerns the study of the algorithmic and the complexity of the communications in radio networks. In particular, we were interested in the problem of gathering information from the nodes of a radio network in a central node.This problem is motivated by a question of France Telecom Orange Labs -How to bring Internet in villages-. Nodes represent the houses of the villages which communicate between them by radio, the goal being to reach a gateway connected to Internet by a satellite link. The same problem can be found in sensor networks where the question is to collect data from sensors to a base station.A peculiarity of radio networks is that the transmission distance is limited and that the transmissions interfere between them interference phenomena. We model these constraints by saying that two nodes radio devices can communicate if they are at distance at most dT and a node interferes with another one if their distance is at most dI. The distances are considered in a graph representing the network. Thus, a communication step will consist in a compatible non interfering set of transmissions.Our goal is to find the minimum number of steps needed to achieve such a gathering and design algorithms achieving this minimum. For special topologies such as the path and the grid, we have proposed optimal or near optimal solutions.We also considered the systolic or continuous case where we want to maximize the throughput bandwidth offered to each node.

Résumé : Cette thèse concerne l-étude de l-algorithmique et de la complexité des communications dans les réseaux radio. En particulier, nous nous sommes intéressés au problème de rassembler les informations des sommets d-un réseau radio en un noeud central.Ce problème est motivé par une question de France Telecom Orange Labs -comment amener Internet dans les villages-.Les sommets représentent les maisons des villages qui communiquent entre elles par radio, le but étant d-atteindre une passerelle centrale connectée à Internet par une liaison satellite. Le même problème se rencontre dans les réseaux de senseurs où il s-agit de collecter les informations des senseurs dans une station de base.Une particularité des réseaux radio est que la distance de transmission est limité et que les transmissions interfèrent entre elles phénomènes d-interférences. Nous modélisons ces contraintes en disant que deux sommets équipements radio peuvent communiquer s-ils sont à distance au plus dT et qu-un noeud interfère avec un autre si leur distance est au plus dI. Les distances sont considérées dans un graphe représentant le réseau. Une étape de communication consistera donc en un ensemble de transmissions compatibles n-interférant pas.Notre objectif est de trouver le nombre minimum d-étapes nécessaires pour réaliser un tel rassemblement et de concevoir des algorithmes réalisant ce minimum. Pour des topologies particulières comme le chemin et la grille, nous avons établi des résultats optimaux ou quasi optimaux.Nous avons aussi considéré le cas systolique ou continu où on veut maximiser le debit offert à chaque noeud.

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Keywords : combinatorial optimization algorithms graph coloring data gathering wireless networks sensor networks

Mots-clés : optimisation combinatoire algorithmique coloration des graphes collecte de données collecte d-information réseaux sans fil réseaux senseur





Author: Patricio Reyes -

Source: https://hal.archives-ouvertes.fr/



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