Routage ad hoc et qualité de service

Routage ad hoc et qualité de service

Le domaine des réseaux ad hoc est très prometteur puisqu’il permet la création spontanée d’un réseau sans avoir besoin d’aucune infrastructure. Un réseau ad hoc est simplement constitué de terminaux utilisateurs sachant communiquer ensemble directement. Une façon intuitive et simple de concevoir les réseaux ad hoc est de considérer qu’ils correspondent à la généralisation ultime des réseaux sans fil car ils limitent au maximum le rôle de l’infrastructure fixe.

Cette généralisation est obtenue par l’amélioration des capacités de connectivité des réseaux locaux sans fil. La portée limitée des terminaux exige là présence d’un protocole de routage pour établir une communication entre deux entités lointaines. Plusieurs protocoles de routage ont été proposés dans le groupe MANET.Ils permettent de trouver des plus courts chemins en termes nombre de sauts.

CommelaQualité de Service (QoS) est un point important dans tous les réseaux (informatique et telecom), il semble intéressant d’étudier les moyens permettant d’introduire cette notion dans les réseaux ad hoc mobiles (MANETs) où les terminaux sont en mouvement les uns par rapport aux autres. En effet, les applications multimédias que l’on connaît aujourd’hui nécessitent des garanties de QoS plus ou moins importantes qu’il serait bon de pouvoir proposer dans ce type de réseaux encore expérimentaux.

La QoS peut être apportée à différents niveaux : couche application, couche trasport, couche réseau, couche MAC, etc. Dans cette thèse, nous nous concentrerons sur des solutions de signali sation et de routage permettant d’assurer une certaine qualité de service dans les réseaux ad hoc mobiles au niveau de la couche réseau.

Les réseaux Ad hoc

Un réseau ad hoc est un ensemble de nœuds autonomes capable de se déplacer et communiquer librement sans aucune infrastructure existante ni contrainte imposée. Ceci résulte en une topologie changeante dans le temps d’une manière imprévisible. D’autre part, la portée des transmissions radio étant limitée, le relayage est rendu obligatoire, et il faut donc que les nœuds formant ce réseau ad hoc coopèrent pour retransmettre les messages d’une source vers une destination.

Les chemins utilisés et les nœuds traversés sont déterminés par un protocole de routage dédié. Les protocoles de routage doivent prendre en compte les caractéristiques de ces réseaux mo biles, multi-sauts et sans fil. Les difficultés de conception sont principalement liées (i) aux carac téristiques spécifiques des liens sans fil et (ii) aux changements fréquents de topologie dus à la mobilité. 

Routage ad hoc et qualité de service 

Routage niveau MAC vs niveau réseau Le routage dans un réseau mobile ad hoc peut se situer à différentes couches. Le HiperLAN1 préconise un routage au niveau MAC, alors que MANET (Mobile Ad hoc NETwork) [3] prévoit un routage au niveau IP. D’autres systèmes comme ANANAS [72] sont en faveur d’un routage au niveau intermédiaire. HiperLAN1 HiperLAN1 peut être considéré comme l’ancêtre du protocole OLSR (Optimized Link State Routing protocol) [73].

Il offre la possibilité aux nœuds HiperLAN1 de communiquer entre eux, même s’ils ne sont pas à porté radio et cela grâce au relayage. Le relayage est effectué dans la couche MAC. Afin d’optimiser l’utilisation de la bande passante, la technique des relais multi points est proposé pour permettre la diffusion des trames en utilisant un sous-ensemble de voisins plutôt que tous les voisins. Cette technique a été reprise par OLSR et appliquée au niveau IP.

Elle sera détaillée plus loin. Les tables de relayage sont construites à partir des informations de voi sinage et de topologie diffusées périodiquement dans le réseau. Les trames de contrôle ont une priorité plus élevée que les données, et les trames de topologie se propagent dans tout le réseau en utilisant les relais multipoint. Un réseau HiperLAN1 est vu par les couches hautes (couches au niveau supérieur ou égale à 3) comme un réseau local à diffusion.

A défaut de cartes dédiées HiperLAN, l’implémentation de routage ad hoc au niveau MAC nécessite une modification des pilotes des cartes sans fil qui n’est pas toujours possible (plusieurs types de cartes existent sur le marché et le code source des drivers n’est pas toujours fourni). MANET MANET[3]estungroupe detravail crée ausein del’IETF(Internet Engineering TaskForce) [4] dont le but est de spécifier et de standardiser des protocoles de routage pour les réseaux ad hoc au niveau IP.

Ces protocoles doivent pouvoir supporter des couches physique et MAC hétérogènes et offre aux couches supérieures la possibilité de fonctionner uniquement sur IP. La figure 5.1 illustre un exemple de réseau MANET utilisant deux technologie sans fil différentes (A et B); l’union de ces deux topologies physiques forme une seule topologie logique qui sera utilisé par le routage IP. Ceci diffère de la solution HiperLAN1 qui spécifie et fige les couches basses du système.

Le document [74] définit un réseau MANET comme un réseau de plates-formes mobiles au tonomes qui peuvent avoir plusieurs hôtes et interfaces de communication. Ces plates-formes sont libres de bouger sans contraintes et doivent pouvoir fonctionner en réseau autonome et supporter des liaisons vers des réseaux fixes via des passerelles.

Les réseaux MANET auront des topologies dynamiques à sauts multiples et une taille variant de quelques dizaines à des centaines de nœuds mobiles. Le premier objectif du groupe est de retenir un ou plusieurs protocoles de routage unicast et définir l’interaction avec les couches supérieures et inférieures. Ensuite, d’étudier les problèmes de la qualité de service et le multicast dans un environnement mobile MANET. Une partie importante de cette thèse traite la qualité de service dans les réseaux ad hoc.