Projet ANR-10-JCJC-0301 – TRouP WilMA : Protocoles de transport et de routage pour réseaux sans-fil et mobiles ad hoc
Programme : JCJC : Sciences de l'information, de la matière et de l'ingénierie : Matériels et logiciels pour les systèmes, les calculateurs, les communications (JCJC SIMI 3)
Année de financement : 2010
Coordinateur du projet : Madame Lucile SASSATELLI (CNRS - DELEGATION REGIONALE COTE D'AZUR)
Partenaires : Laboratoire Informatique, Signaux Systèmes de Sophia Antipolis
Montant : 151886.0 euros
Date de début : 2010
Durée : 36 mois
Résumé : TRouP WilMATransport and Routing Protocols for Wireless and Mobile Ad Hoc Networks
Nouveaux algorithmes de transport et routage dans les réseaux sans-fil avec et sans infrastructure1- WiFi: améliorer les performances du protocole de transport TCP2- MANET: d'abord concevoir un homologue du protocole TCP, mais adapté à la transmission basé sur un routage opportuniste dans les MANET, routage incluant du codage des paquets ;3- et concevoir de nouveaux algorithmes de routage dans les réseaux sociaux mobiles, sous contrainte de consommation d'énergie, pour exploiter toutes les caractéristiques des réseaux mobiles actuels pour améliorer la qualité de communication.
Codage réseau et approximations de champ moyen1: améliorer le protocole de transport TCP, grâce à une approche innovante des retransmissions au niveau de la couche 2, basée sur des schémas de codage inter-sessions.2: technique de codage et approximations de champ moyen pour modélisation des performances et optimisation des paramètres du système de retransmission 3: modèles fluides de la dissemination dans le réseau, et contrôle optimal pour identification des meilleurs paramètres de routage
Résumé de la soumission : Les systèmes sans-fil de future génération devront permettre, malgré de fortes contraintes en termes de bande-passante, la communication entre des utilisateurs mobiles et autonomes, dans des endroits où toute infrastructure peut être absente. Citons deux exemples de cette sorte de réseaux : Personal Area Network, communication sur champ de bataille, ou encore réseaux ad hoc de véhicules (VANETs). Ce type de réseau répond à une certaine classe de demande, tel que le partage de fichier de façon ad hoc, c’est-à-dire sans infrastructure, abonnement ou contrôle.  En raison de la mobilité des nœuds, la topologie du réseau peut varier rapidement et de façon aléatoire au cours du temps. La découverte de la topologie et le routage doivent donc être pris en charge par les nœuds mobiles eux-mêmes, générant ainsi la nécessité de disposer d’algorithmes décentralisés efficaces. En effet, les canaux sans-fil et la mobilité des nœuds réduisent de façon significative la durée pendant laquelle un « bon » lien existe, et bouleverse constamment le graphe de connectivité du réseau. C’est pourquoi les liens sans-fil s’établissent de façon intermittente, selon le mouvement des nœuds qui pénètrent et quittent la portée radio d’autre nœuds (ou d’un access point) faisant ainsi fluctuer la qualité du signal. Ceci implique la rupture fréquente des liens radio, expliquant que des chemins complets de bout-en-bout puissent ne pas exister. Enfin, les réseaux de communications spatiales et sous-marins doivent également souvent gérer de long délais de propagations et/ou une connectivité intermittente. Ces types émergents de réseaux sont appelés réseaux tolérant le délai (DTN).  L’architecture et protocoles Internet actuels ont très mauvaises performances dans des environnements caractérisés par une mobilité importante et des partitionnements fréquents. Ces problèmes sont aggravés par l’hétérogénéité des appareils mobiles (PDA, laptop,…), par les différences dans les comportements des utilisateurs (statiques ou très mobiles), par les contraintes de consommation d’énergie induisant la mise hors-tension de l’appareil, ainsi que par différents niveaux de coopération (utilisateurs collaboratifs ou égoïstes). Les réseaux avec de telles contraintes sont nommés DT-MANETs, aussi connus sous le nom de opportunistic networks. Ces environnements nécessitent la conception de protocoles et politiques de routage efficaces.  Les défis posés par les MANETs sont la scalabilité, la mobilité, les limitations de  bande-passante et d’énergie. Au centre se situent le problème de la détermination des règles (protocoles) régissant la communication entre deux nœuds mobiles. Il est capital, pour les résoudre, de prendre en compte la mobilité des nœuds et l’absence de topologie fixe.  Dans ce projet, nous avons pour but de contribuer à la conception de réseaux sans-fil et réseaux tolérant le délai, plus particulièrement sur les problèmes de routage et transport, ainsi qu’à la détermination de la limite fondamentale qu’est la capacité des MANETs. Les quatre tâches seront (1) TCP pour réseaux sans-fil avec infrastructure, (2) protocoles de transport et (3) routage dans les DT-MANETs, (4) prédiction de la capacité des DT-MANETs.  La principale caractéristique et nouveauté de ce projet, hormis ces objectifs, est de mettre en œuvre le network coding. Le network coding est une technique (à présent populaire dans la communauté des chercheurs) qui consiste à effectuer des combinaisons linéaires des données de façon à diminuer les ressources requises pour leur transfert. Les avantages de cette technique ont été montrés dans les réseaux sans-fil, et notre objectif est d’étudier plus avant les bénéfices apportés aux niveaux transport et routage dans les DT-MANETs.
Résultats : Tâche 1:
Remise en cause des résultats de la littérature pour les normes WiFi actuelles. Simulation et modélisation des délais de flux IP en compétition pour l’accès au médium sans-fil, sous différentes politiques d’ordonnancement et schémas de codage.
Tâche 2: Conception d'un système de retransmission basé network coding pour les DT-MANET
Tâche 3: Modélisation et design de politiques de routage dans les réseaux sociaux mobiles
Perspectives : Tache 1:
Le travail actuel se focalise donc sur l’alliance des techniques de codage
inter-session pour les canaux sans-fil, et des politiques d’ordonnancement selon la taille.
Tâche 2: Inclusion d'un mécanisme de contrôle de flux basé backpressure pour une version de TCP pour DTN
Tâche 3: extension des résultats à des modèles plus réalistes de réseaux.
Publications et brevets : - Master thesis, Madhusanka Liyanage, Université de Nice Sophia Antipolis, septembre 2011
- A. Ali, E. Altman, T. Chahed, M. Panda and L. Sassatelli. A New Reliable Transport Scheme in Delay Tolerant Networks Based on Acknowledgments and Random Linear Coding. IEEE/ACM International Teletraffic Congress (ITC), San Francisco, CA, USA, Sep. 2011.