Gestion de mobilité supportée par le réseau dans les réseaux sans fil Hétérogènes

Nous adressons la mobilité comme l’action de changement du point d’attachement dans un réseau d’accès sans fil tout en gardant la continuité des sessions. L’objectif principal de la gestion de mobilité est de réduire au minimum la rupture de service due à la perte de données et au délai de handover. Comment fournir l’appui de mobilité dans l’Internet est un défi depuis longtemps. En conséquence, de différentes solutions de gestion de mobilité ont été conçues : comme Mobile IPv4 et Mobile IPv6 à la couche 3, mobile Stream Control Transmission Protocol (mSCTP) à la couche 4, et Host Identity Protocol (HIP) à la couche 3,5. Cependant, malgré tous ces efforts, le service de mobilité « n’importe quand n’importe où » sur l’Internet n’est pas encore une réalité. Il y a beaucoup de raisons pour cela, telles que le coût technique de déploiement des solutions de gestion de mobilité proposées. En particulier, ce sont les solutions de gestion de mobilité gérées par les hôtes mobiles ; ce qui exigent des changements de pile protocolaire non seulement du côté des appareils mobiles euxmêmes mais également du côté de leurs nœuds correspondants. La nécessité de la participation des hôtes mobiles à la gestion de mobilité est un obstacle primaire pour l’adoption de protocole. Pour surmonter ces obstacles, un nouveau paradigme de gestion de mobilité, appelé la gestion de mobilité supportée par le réseau, est suggéré pour minimiser la complexité de pile protocolaire des hôtes mobiles, et est normalisé dans le groupe de travail Network-based Localized Mobility Management (NetLMM) de l’Internet Engineering Task Force (IETF).

Proxy Mobile IPv6 (PMIPv6) est présenté comme une solution de gestion de mobilité supportée par le réseau pour minimiser la complexité de la pile protocolaire des terminaux mobiles, et pour optimiser la performance du handover. PMIPv6 est vu comme un protocole de gestion de mobilité dans un réseau cœur mobile commun à différentes technologies d’accès telles que : IEEE 802.11, WiMax, 3GPP, et 3GPP2. Dans cette thèse, nous nous intéressons à la mise en œuvre de PMIPv6 dans les réseaux sans fil hétérogènes, dont la topologie ne peut pas être forcément statiquement définie mais plutôt être arbitraire et spontanée, organisée en tant que réseaux maillés sans fil.

SPMIPv6 pour le passage à l’échelle

Le premier défi concerne le passage à l’échelle de PMIPv6 dans de grands réseaux sans fil hétérogènes. Le passage à l’échelle est un facteur clé de succès pour des applications dans un environnement dynamique et peut être défini comme la capacité d’un réseau d’ajouter ou maintenir sa disponibilité à mesure que la taille du réseau augmente. Le problème de passage à l’échelle se présente en considérant le nombre croissant d’utilisateurs mobiles et la limite de couverture radio. Etant donnée une densité de MN, une plus grande région géographique signifie que le réseau doivent servir plus d’utilisateurs. Ainsi, une fois que le nombre d’utilisateurs dépasse sa capacité, la performance du réseau diminue nettement. Pour une technologie d’accès, la couverture radio est limitée et exige une solution pour étendre la couverture des réseaux d’accès pour permettre aux utilisateurs mobiles d’être toujours connectés.

Nous proposons d’abord le concept de groupe autonome ou «cluster» qui permet le passage à l’échelle des réseaux par l’ajout de nouveaux clusters. Le schéma I montre l’architecture en clusters, dans laquelle, chaque cluster contient une tête de cluster (CH) qui a la connaissance complète au sujet de l’information d’adhésion des membres du groupe et d’état de lien dans le cluster. Les autres nœuds dans un cluster, appelé Access Routers (ARs), contrôlent des technologies d’accès radio hétérogènes et fournissent l’accès aux nœuds mobiles MNs. Tous les noeuds dans le réseau backhaul sont reliés ensemble.

La localisation des entités servant du CN et l’établissement de communication est illustrée sur le schéma III. Après une série d’échange des messages PBReq et PBRes, le LMAMN peut installer une entrée de routage pour un tunnel bi-directionnel avec le LMACN en utilisant des informations fournies dans le PBRes. En conséquence, un chemin par défaut traversant LMAs est installé pour la communication entre le MN et le CN. Le LMAMN alors répondra avec un PBRes au MAGMN. Le MAGMN exécutera le proxy ARP pour que le MN mette à jour l’entrée du CN dans son neighbor cache. Enfin, le MN peut commencer à envoyer des paquets au CN par l’intermédiaire d’une chaîne des tunnels bi-directionnels.

Nous évaluons ensuite l’aptitude à supporter le passage à l’échelle de notre extension SPMIPv6 dans un contexte de réseau maillé sans fil (i. e. WMN- Wireless Mesh Network) en faisant varier sa taille, ainsi que la vitesse moyenne et la densité des terminaux mobiles. Nous considérons le WMN avec la structure cellulaire hexagonale, supposant que chaque cellule est servie par l’AR. La couverture d’un cluster est également de forme hexagonale .

Optimisation de Route (RO) dans SPMIPv6 

Dans PMIPv6, et ainsi SPMIPv6, le transfert de données par défaut entre les deux parties de communication peut être sous-optimale du au fait que le paquet doit impérativement traverser le LMA. Pour présenter le RO dans SPMIPv6, nous concevons une solution avec la signalisation spécialisée définie entre MAGs, ou entre LMAs et MAGs pour installer et maintenir des états de RO pour MN et le CN.

Les lignes continues montrent la route sous-optimale en cas de communication  d’intra-cluster et de communication d’inter-cluster. Les lignes en points tillés montrent  les routes optimales pour la communication d’intra-cluster et la communication d’inter cluster. Nous soulignons que le déclenchement de RO devrait être contrôlé par le LMA  mais le déclenchement de RO doit être lancé au MAG pour  assurer lé passage à l’échelle du domaine SPMIPv6.