Quality of service and routing in wireless mesh networks. (Qualité de service et routage dans les réseaux maillés sans fil)

Ce travail de these presente trois contributions qui portent sur le routage et la fourniture de qualite de service dans les reseaux mailles sans fil bases sur IEEE 802.11. La premiere contribution definit une metrique de routage qui permet de selectionner les chemins empruntant des liens avec de bonnes performances exprimees en termes d’interferences physiques (qui causent des pertes), d’interferences logiques (qui causent des delais) et de capacite. L’evaluation de cette metrique par rapport aux principales metriques de la litterature scientifique montre une amelioration des performances du reseau. La deuxieme contribution concerne l’amelioration du mecanisme de maintenance de route le plus souvent utilise par les protocoles de routage reactifs. Ce mecanisme considere qu'une route est coupee si l'un de ses liens observe plusieurs echecs successifs de retransmission. Nos etudes montrent que ces echecs sont assez souvent dus a de problemes transitoires sur les liens (bruit, interference etc.). Nous avons donc propose des algorithmes de maintenance de route qui apprehendent mieux les problemes ponctuels ou soutenus sur les liens ce qui permet de prendre une decision coherente et reflechie quant a la coupure d’un lien (et donc d'une route). Les etudes de performances montrent une amelioration consequente des performances globales du reseau. La derniere contribution propose un cadre pour la fourniture de la Qualite de Service (garantie de bande passante) dans les reseaux mailles multi-interfaces, multi-canaux. Ce cadre integre un protocole de routage reactif couple a un mecanisme de controle d'admission et de partage de charge. Ces derniers exploitent la diversite des liens entre nœuds voisins afin d’ameliorer le taux d’admission des flux avec garantie de bande passante. -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------This thesis presents three contributions in the area of routing and Quality of Service for IEEE 802.11-based Wireless Mesh Networks. The first contribution defines a routing metric for the selection of route by taking into consideration the performance of wireless links in terms of physical interference (which causes packet losses), logical interference (which causes delay) and the capacity of the links. The performance evaluation of the proposed metric compared to the popular existing metrics shows an improvement in the performance of the network. The second contribution improves the route maintenance mechanism most often used by reactive routing protocols. The existing mechanism considers a route as broken if any of the links in the route experiences multiple successive transmission failures. Our study shows that the transmission failures are often caused by transient problems on the wireless link (noise, interference etc). We propose a novel mechanism of route maintenance which distinguishes between links with temporary or transient transmission problems compared to those with sustained problems in order to make a coherent decision about link breakage (and consequently route breakage). The performance evaluation shows a substantial improvement in the performance of the network. The final contribution proposes a framework for providing Quality of Service (bandwidth guarantee) in multi-radio multi-channel wireless mesh networks. The framework integrates a reactive routing protocol coupled with an admission control mechanism and load balancing. The framework exploits link diversity between neighboring nodes to improve the flow admission ratio with bandwidth guarantees.