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Autour de la réservation de bande passante dans les réseaux ad hoc

by Chaudet, Claude

Abstract (Summary)
Les réseaux sans fil connaissent aujourd'hui un essor important. Le nombre croissant d'offres commerciales basées sur la norme IEEE 802.11 (Wi-Fi) et ses déclinaisons en atteste. Ces réseaux nécessitent actuellement la présence d'une station de base pour assurer les communications entre mobiles. Les réseaux ad hoc sont des réseaux sans fil spontanés, mobiles et totalement autonome. Les mobiles communiquent directement entre eux, relayant les communications des autres mobiles lorsque les correspondants sont hors de portée radio. Il est dès lors possible de créer un réseau par la simple présence de terminaux équipés de cartes d'interfaces adéquates. Ces réseaux mobiles et dynamiques peuvent être utilisés pour étendre la portée de stations de base, offrant ainsi un accès à l'Internet sur une zone géographique étendue à moindre coût. Ils peuvent être déployés rapidement et être utilisés par exemple dans des situations d'urgence. Les caractéristiques particulières du médium radio, telle que la portée de communication limitée ou le mode de partage du canal radio ainsi que la mobilité des terminaux rendent souvent les mécanismes et protocoles issus du monde filaire peu performants. À l'heure actuelle, de nombreux travaux ont été effectués afin de concevoir des protocoles de routage adaptés à ces réseaux. Le groupe de travail MANET de l'IETF est en passe de standardiser une ou plusieurs solutions de routage. De nombreuses problématiques restent cependant ouvertes telles que la sécurité, le multicast ou encore la qualité de service. Ces différents sujets ont fait couler beaucoup d'encre durant ces dernières années. Toutes les solutions issues du monde filaire ont été ré-examinées et adaptées mais peu de propositions réellement adaptées aux spécificités de ces réseaux ont vu le jour. Le travail effectué durant ma thèse se situe autour de la problématique de la réservation de bande passante dans les réseaux ad hoc. Ce travail a débuté par la proposition d'un protocole de réservation de bande passante prenant en compte les interférences pouvant survenir entre émetteurs hors de portée de communication. En effet, deux mobiles ne pouvant communiquer directement peuvent avoir à se partager la bande passante du canal radio. Mettre en oeuvre un protocole de réservation de bande passante nécessite d'apporter suffisamment d'informations aux routeurs en charge d'accepter ou de refuser les requêtes formulées par les applications afin de leur permettre d'effectuer un contrôle d'admission réaliste. Ce travail nous a conduit à nous intéresser à l'étude du protocole d'accès au médium de la norme IEEE 802.11 afin d'évaluer sa capacité. L'intégralité des études théoriques des performances de ce protocole concernaient jusqu'à présent des réseaux dans lesquels tous les mobiles sont à portée de communication les uns des autres. Or, dans certaines situations, la présence de communications distantes a un impact très marqué sur les performances et sur l'équité de ce protocole d'accès au médium. Nous avons modélisé plusieurs scénarios présentant une forte inégalité dans l'accès au médium, phénomène pouvant avoir un impact important sur l'estimation des ressources disponibles. Le protocole d'accès au médium n'étant pas équitable dans un contexte multi-sauts, nous avons proposé un algorithme distribué d'allocation de bande passante dans de tels réseaux permettant de préserver une certaine équité tout en conservant une utilisation globale du réseau correcte. Dans de tels réseaux, il y a en effet souvent opposition entre performance globale et partage équitable des ressources. La solution que nous proposons permet dans un contexte statique ainsi que dans un contexte mobile de réaliser un compromis entre ces deux objectifs antinomiques, et ce de façon totalement distribuée. Enfin, dans le cadre de réseaux hybrides composés d'un réseau d'accès sans fil offrant un accès à l'Internet à un réseau ad hoc sous-jacent, nous avons étudié l'impact du trafic de contrôle sur les performances du réseau. Cette problématique nécessite souvent de faire un compromis entre transmission rapide et fiable des informations de gestion du réseau telles que la localisation des différents mobiles permettant de construire l'arbre de routage et utilisation du réseau. En effet, une transmission fréquente d'informations de contrôle permet d'aboutir à une vision précise du réseau mais a un coût important. Nous avons montré, par simulation, que le gain obtenu par la précision de la vision du réseau apportée à chaque routeur était rapidement compensé par l'occupation des ressources engendrée à cette fin. Concevoir une solution de qualité de service pour de tels réseaux n'est pas une problématique simple et beaucoup reste à faire. L'importance d'une évaluation précise de la capacité du médium a été démontrée mais ce processus reste coûteux à mettre en oeuvre et il est impossible de prévoir toutes les situations pouvant survenir dans des réseaux radio mobiles. Les protocoles de qualité de service devront donc s'efforcer d'évaluer au mieux l'état du réseau afin de ne pas sur ou sous-évaluer sa capacité mais devront aussi être adaptatif afin de réagir rapidement et efficacement à la versatilité de ces réseaux.
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Source Type:Master's Thesis

Keywords:computer science networks and systems réseaux ad hoc réservation de bande passante qualité service ieee 802 11 évaluation performances équité hybrides

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Date of Publication:12/16/2005

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