Le réseau ad hoc

Définition du réseau ad hoc 

Un réseau ad hoc est un réseau sans fil composé de deux nœuds ou plus, capables de communiquer entre eux sans aucune administration centralisée contrôlée par des points d’accès. Chaque nœud dans le réseau fonctionne, à la fois, comme routeur et hôte (Loo et al., 2016). Ainsi, une absence d’infrastructure fixe laisse la place à une auto-organisation arbitraire des nœuds. En ajoutant le facteur de mobilité, on nomme le réseau MANET.

Historique du réseau ad hoc

Le réseau traditionnel, avec son infrastructure fixe, présente différents défis dans son déploiement. On peut citer, par exemple, les pannes imprévisibles des stations de base pouvant engendrer une interruption de service dans le réseau. Dans le milieu militaire, un tel cas rendrait le réseau vulnérable et non robuste. En 1972, après un premier projet par Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), la première génération du réseau ad hoc est apparue et a été nommée Packet Radio Network (PRNET). PRNET a été associé avec un autre projet Areal Locations of Hazardous Atmospheres (ALOHA). Ces deux projets ont abouti à des approches d’accès au médium et de routage de type vecteur de distance, testées dans un environnement militaire .

La deuxième génération du réseau ad hoc est apparue dans les années 1980. En 1983, le projet Survivable Radio Networks (SURAN) a été mis en place. Il visait à fournir une connectivité ad hoc en se servant des équipements avec un coût réduit et une faible énergie consommée. Également, le nombre de nœuds dans le réseau a été augmenté afin de vérifier et d’améliorer le facteur de mise à l’échelle. Ainsi, la technologie nommée Low Cost Packet Radio (LPR) a été mise en place, en 1987 (Fifer & Bruno, 1987).

Dans les années 1990, la croissance du nombre d’ordinateurs et la disponibilité des équipements sans fil ont poussé les communautés scientifiques et industrielles à créer le concept de la commercialisation de la technologie ad hoc. L’accès du public à cette technologie est ainsi devenu une réalité. Les grandes sociétés informatiques et de télécommunication (Ericsson, IBM, Intel,…) ont formé le groupe Special Interest Group (SIG ), ayant pour but de fournir des solutions pour le déploiement de la connectivité ad hoc entre des équipements avec des caractéristiques hétérogènes. S’ajoute à cela la poursuite de l’effort de DARPA qui a mis en place : Global Mobile Information Systems (GloMo) et Near Term Digital Radio (NTDR). Ces deux projets visaient à offrir un milieu de connexions multimédia entre des équipements portables (Leiner et al., 1996); (Redi, 2002).

Le comité d’IEEE 802.11 a adopté le terme ad hoc et les chercheurs ont commencé à voir la possibilité de déploiement de réseaux ad hoc avec des nouvelles applications. En plus en 1998, le groupe de travail Mobile ad hoc Network (MANET) a été créé au sein d’Internet Engineering Task Force (IETF) afin de fournir des standards valides de protocoles de routage basés sur la technologie IP dans le réseau ad hoc.

Le concept d’auto-organisation

La grande évolution dans les réseaux sans fil, des réseaux traditionnels vers les réseaux ad hoc, est basée principalement sur le mécanisme distribué. Le caractère arbitraire oblige chaque nœud dans le réseau ad hoc d’avoir recours à un mécanisme fiable d’auto-organisation. Qu’on le considère comme un but ou comme un moyen, le concept d’auto-organisation est primordial afin d’aboutir à une persistance dans le réseau ad hoc. Ainsi, une compréhension profonde de concept est nécessaire. Dressler (2008) présente, de manière abstraite, l’auto-organisation comme une émergence de la configuration globale du système à partir des seules collaborations et interactions de divers dispositifs élémentaires du système.

Cette définition implique plusieurs autres concepts. En fait, on ne peut pas aboutir à une auto organisation fiable sans avoir recours à l’auto configuration, qui est présentée par les méthodes de reproduction des configurations adéquates aux circonstances environnementales. Dans le cas du réseau ad hoc, ces circonstances peuvent être l’état et la qualité de la connexion. En cohérence avec l’auto configuration, le concept de l’auto-gestion impose aux différents dispositifs d’être toujours en lien avec les paramètres propres du système. Ensuite, l’auto-optimisation
prend place afin de définir les choix optimaux des méthodes en se basant sur le comportement du système. Le dernier concept est l’adaptation aux conditions du milieu. Dans le réseau ad hoc, on peut citer comme exemple le nombre des nœuds voisins pour chaque noeud. En conclusion, l’auto-organisation est centrée sur les interactions locales des éléments sans aucune référence à un modèle global. C’est pourquoi chaque élément développe certaines propriétés comme l’autonomie dans la prise de décision et l’adaptation à un environnement dynamique. En ce qui concerne, le niveau routage dans le réseau ad hoc, les protocoles conçus respectent les exigences de l’auto-organisation. Ces protocoles de routage exploitent des mécanismes de contrôle et des algorithmes de routage visant à garantir une convergence et consistance des données et à choisir les trajets optimaux (Biskupski et al., 2007). On peut citer l’algorithme de Dijkstra (Dijkstra, 1986).

Les classifications du réseau ad hoc

D’un réseau ad hoc à un autre, plusieurs facteurs diffèrent, dépendant du but et des caractéristiques voulues du déploiement. On peut avoir une diversité dans les procédures de communication (un saut ou plusieurs sauts), une variété des architectures, des configurations homogènes ou hétérogènes des nœuds et des zones de couvertures distinctes. Ainsi, une classification du réseau ad hoc, en se basant sur ces facteurs, est possible (Loo et al., 2016). La première classification est basée sur la procédure de communication. En effet, le réseau où tous les nœuds sont dans leurs portées mutuelles est appelé réseau ad hoc à un saut. Chaque nœud peut communiquer directement avec n’importe quel autre nœud dans le réseau sans aucun intermédiaire. Ce type de procédure de communication nécessite généralement une énergie de transmission élevée. Dans le cas où le trafic doit passer par un nœud intermédiaire, afin d’arriver à la destination désignée, le réseau est appelé réseau ad hoc multi sauts. C’est le cas le plus répandu. Ajoutant le critère de mobilité dans le réseau, la sélection du trajet pour l’envoi de trafic de données serait de plus en plus complexe, d’où la nécessité de déploiement des protocoles de routages capables de s’adapter, essentiellement, aux changements rapides de la topologie.