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Institut de la Francophonie pour l'Informatique Coexistence intelligente entre les flux dans les réseaux radio multisauts Rapport de stage de fin d’études Réalisé par : NGO Quang Minh Promotion XIII - IFI Sous la direction de : Isabelle GUERIN LASSOUS Professeur de l'Université Lyon Hanoï, 2009 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Table des matières Remerciements Résumé Abstract Introduction .7 Problématique .7 Objectifs Contribution Environnement de stage I Introduction et état de l'art 10 1.1 Généralités sur les réseaux ad hoc .10 1.2 Généralités sur 802.11 .13 1.2.1 Accès au médium radio 14 1.2.2 La méthode d'accès au médium radio CSMA/CA .15 1.2.3 Point Coordination Function (PCF) 16 1.3 Travaux concerné la cohabitation de trafics QoS et Best Effort .16 II Méthode proposée .21 2.1 Idées utilisées .21 2.2 Estimation de la bande passante résiduelle 21 2.3 Algorithme d'allocation du débit des flux Best Effort .22 2.2 Régulation du débit des flux Best Effort 23 2.2.1 Réduction du débit des flux Best Effort 23 2.2.2 Augmentation du débit des flux Best Effort 26 III Implémentation et analyse des résultats 27 3.1 Difficultés d'implémentation .27 3.2 Résultats de simulation 27 3.2.1 Scénario simple de paires 28 3.2.2 Scénario de trois paires 30 3.2.3 Topologies aléatoires 31 3.2.4 Taux d'acceptation des flux QoS 35 3.2.5 Evaluation de partage de la bande passante entre les flux Best Effort .36 Conclusion .38 Références .39 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Remerciements Je tiens a remercier Mme Isabelle GUERIN LASSOUS, professeur l'Université Lyon 1, qui est mon superviseur et c'est un honneur pour moi d'être son étudiant C'est avec un réel plaisir que je repense aux moments durant lesquels nos incessantes réunions ont fait progresser pas a pas mon stage Même s'il n'apprécie pas particulièrement les grandes phrases et les égoles, je souhaite le remercier pour ses conseils, sa disponibilité et surtout son amitié Elle m'a toujours aidé dans les moments difficiles et m'a guidé dans la bonne direction dans mon travail Ma reconnaissance s’adresse aussi aux professeurs l’Institut de la Francophonie pour l’Informatique (IFI) Leurs cours m’ont apporté des connaissances et des suggestions qui sont utiles pour mon mémoire Finalement, j’exprime mon entière reconnaissance ma famille et mes amis pour leur soutien, leur aide et leurs encouragements Sans leur aide, je n’aurais pas pu achever ce mémoire LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Résumé De manière native, les réseaux ad hoc ne fournissent pas de mécanismes afin de garantir une certaine qualité de service Par conséquent, les recherches dans ce domaine ont suscité un intérêt particulier ces dernières années Cependant, quelques protocoles de qualité de service ont été proposés pour ces réseaux La majeure partie de ces solutions considèrent que le réseau ne contient que des flux qui ont besoin de garanties Très peu de solutions s’intéressent la coexistence des flux garantis avec des flux best effort Or assurer une telle coexistence a de nombreux avantages, comme par exemple, un meilleur taux d’acceptation des flux garantis ou une meilleure utilisation du réseau Dans ce rapport, nous proposons une solution qui permet un partage relativement équitable entre les flux best effort tout en n’ayant pas d’impact sur les flux nécessitant une certaine qualité de service dans des réseaux ad hoc basés sur la norme IEEE 802.11 A travers les simulations, nous comparons notre solution avec d’autres techniques d’estimation comme AODV, ABE et DRBT Mots-clés : Coexistence des flux, Réseaux ad hoc, IEEE 802.11, Qualité de service LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Abstract Natively, ad hoc networks not provide mechanisms to ensure a certain quality of service Therefore, research in this area have attracted interest in recent years However, some protocols quality of service have been proposed for these networks Most of these solutions consider that the network contains only flows that require guaranteed Very few solutions are interested in the coexistence of guaranteed flows with best effort flows But providing such coexistence has many advantages, for example, a better acceptance rate of guaranteed flow or a better network utilization In this report we propose a solution that allows a relatively equitable sharing between best effort flows without impact on flows which require a certain quality of service in ad hoc networks based on IEEE 802.11 Through simulations, we compare our solution with other estimation techniques such as AODV, ABE and DRBT Keywords: Coexistence des flux, Réseaux ad hoc, IEEE 802.11, Qualité de service LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Liste des figures et des tableaux Figure 1: Mécanisme d'esquive de collission du CSMA/CA 13 Figure 2: Scénario simple de deux flux (source [9]) .26 Figure 3: La somme totale des débits des flux Best Effort 31 Figure 4: La somme totale des débits des flux Best Effort 33 Table 1: Paramètres d'expériences 26 Table 2: Résultat de scénario de deux paires 27 Table 3: Résultat de scénario de trois paires 28 Table 4: Paramètres des flux CBR pour le test aléatoire .29 Table 5: Résultat de scénario aléatoire 30 Table 6: Paramètres des flux pour le test aléatoire avec les flux BE TCP 31 Table 7: Résultat de scénarios aléatoire avec les flux BE TCP .32 Table 8: Taux d'acceptation des flux QoS pour les tests aléatoires .34 Table 9: Tableau de l'indice de Jain pour le test aléatoire avec flux BE CBR .35 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Introduction Problématique Un réseau ad hoc est un réseau d'appareils mobiles sans fil Au contraire des réseaux cellulaires bien connus comme le GSM [1], les réseaux ad hoc sont des réseaux autonomes ne possédant aucune infrastructure fixe Les recherches actuelles sur les réseaux ad hoc concernent essentiellement le routage, la gestion de l'énergie, les protocoles MAC, la sécurité, la qualité de service L'absence d'une gestion centralisée des communications dans ce contexte ad hoc rend difficile le partage des ressources entre les différents flux Etant données les performances de ces réseaux, il semble utile de différencier les applications : celles qui exigent des garanties en terme de bande passante, de délai ou d'une métrique quelconque, communément appelés flux QoS, et d'autres qui sont beaucoup plus tolérantes la dégradation de leurs ressources appelées applications Best Effort Pour les réseaux ad hoc, beaucoup de travaux se sont essentiellement concentrés sur la garantie de ressources pour les applications QoS sans se soucier de la présence des flux Best Effort ou sans optimiser la gestion des flux Best Effort Quelques protocoles de qualité de service ont été proposés pour ces réseaux La majeure partie de ces solutions considèrent que le réseau ne contient que des flux qui ont besoin de garanties Très peu de solutions s'intéressent la coexistence des flux garantis avec des flux best effort Or assurer une telle coexistence a de nombreux avantages, comme par exemple, un meilleur taux d'acceptation des flux garantis ou une meilleure utilisation du réseau Les solutions actuelles qui s'intéressent ce type de problème sont peu satisfaisantes Soit elles ne sont pas en mesure d'offrir de bonnes garanties pour les flux ayant besoin de QoS, soit elles ont une approche trop conservative pour les flux best effort qui pourraient avoir des débits meilleurs sans toutefois gêner les flux garantis Objectifs Le but de ce stage est d'améliorer la coexistence entre les flux garantis et les flux best effort en mettant au point une solution capable de garantir un partage relativement équitable entre les flux best effort tout en n'ayant pas d'impact sur les flux nécessitant une certaine qualité de service Nous supposerons que les réseaux radio multisauts utilisent la technologie sans fil IEEE 802.11 [2] LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Contribution Dans ce contexte mon travail a compris des tâches suivantes : – Recherche bibliographique sur les travaux antérieurs – Portage des programmes des protocoles ABE [10], DRBT [9] de NS 2.27 NS 2.33 [12] – Proposition de nouvelles stratégies entre les flux Best Effort et les flux QoS – Implémentation de la nouvelle solution sur le simulation NS2.33 – Expérimentation et test du programme – Analyse des résultats Nous avons proposé une nouvelle solution d'améliorer la coexistence entre les flux garantis et les flux best effort, cette solution permet de garantir un partage relativement équitable entre les flux best effort tout en n'ayant pas d'impact sur les flux QoS Nous avons intégré l'allocation de débit utilisant un algorithme de Lagrangienne dans le protocole DRBT pour avoir les débits optimales des flux Best Effort Ce nouveau protocole est implémenté dans NS et donne de bons résultats par rapport aux protocoles AODV, ABE et DRBT Environnement de stage Mon stage a été réalisé au Département d’Ingénierie Informatique d'Université Claude Bernard Lyon et au laboratoire LIP (Laboratoire de l'Informatique du Parallélisme) d'ENS Lyon en France du Mars 2009 au 31 Novembre 2009 Tout au long de mon stage, je travaille sous la direction de Mme Isabelle Guérin-Lassous J'ai aussi participé aux activités de recherche comme les séminaires Le reste du document est organisé de la manière suivante Le premier chapitre présente brièvement les réseaux ad hoc ansi que les principaux problèmes généralement rencontrés dans ce type de réseau Nous discutons aussi des différents techniques utilisées dans les protocoles de qualité de service pour les réseaux ad hoc Dans le deuxième chapitre nous proposons notre protocole capable de mieux dégrader le débit des flux non privilégiés afin d'augmenter le taux d'acceptation des flux avec qualité de service Cette dégradation est une combinaison de la méthode utilisée pour le protocole DRBT et la technique d'allocation de débit utilisée dans Profiterole [11] Le troisième chapitre a pour but de présenter nos expérimentations et les résultats obtenus par cette nouvelle solution comparée aux approches existants Enfin, le dernier chapitre conclut ce stage en donnant des perspectives ce travail Avant de rentrer dans le cœur du LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com document, il est important de noter que toutes les solutions proposées dans cette thèse reposent sur une version de 802.11 non modifiée LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com I Introduction et état de l'art Dans ce chapitre, nous présentons les réseaux ad hoc pour comprendre les phénomènes susceptibles de perturber les solutions de QoS Ensuite nous présentons les mécanismes et les problèmes liés au routage et enfin nous discutons brièvement des travaux antérieurs pour mettre en place de la qualité de service dans un contexte ad hoc 1.1 Généralités sur les réseaux ad hoc Dans les réseaux ad hoc, chaque nœud peut aussi bien jouer le rôle d'émetteur (initiateur de la communication), de routeur (relayage des informations vers d'autres mobiles) que de destinataire (réception et traitement des informations) La connectivité doit être préservée autant que possible en cas de changement de topologie (suite l'apparition, la disparition ou aux mouvements de certains nœuds) sans intervention humaine Le médium ou canal radio, partagé par tous les nœuds, est une ressource rare qui constitue un des points critiques des réseaux ad hoc : – Une atténuation rapide du signal en fonction de la distance qui induit l'impossibilité pour l'émetteur de détecter une collision au moment de l'émission L'environnement peut aussi détériorer un signal cause des phénomènes d'atténuation et de réflexion ou de chemins multiples – Les interférences : les liens radio n'étant pas isolés, une communication entre deux mobiles peut interférer sur d'autres communications rendant le décodage des informations parfois impossible – Liens bidirectionnels : les liens radio ne sont pas toujours bidirectionnels Ainsi un mobile peut recevoir des données de la part d'un autre mobile sans que la réciproque soit vraie Ce phénomène pose un problème dans le processus de découverte de route car lorsqu'un chemin est créé, les informations de réponse ne peuvent pas toujours emprunter le chemin inverse, nécessitant la construction d'une nouvelle route Ce phénomène pose aussi un problème dès lors qu'on utilise des échanges point-à-point avec 802.11 puisque ces échanges ne peuvent fonctionner que sur des liens bidirectionnels – La puissance du signal est réglementée par l'ART (Autorité de régulation des télécommunications) et donc limitée – Un faible débit par rapport un équivalent filaire 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 2.2.2 Augmentation du débit des flux Best Effort Lorsqu’un flux QoS arrête sa transmission ou se déplace dans une autre zone de communication, tous les flux Best Effort ayant réduit leur débit, cause de la présence de ce flux QoS, peuvent augmenter leur débit jusqu’à la valeur initiale Cette augmentation permet d’utiliser de manière optimale et dynamique les ressources disponibles qui se libèrent dans le réseau Pour atteindre cet objectif nous réutilisons les paquets Hello Chaque nœud transportant un flux QoS stocke, dans ces paquets Hello, des informations sur l’identité de ce flux, la valeur de la bande passante résiduelle différenciée, la valeur λ n du voisinage de ce nœud Quand un flux QoS arrête de transmettre ou libère de la bande passante, ce changement d’état est indiqué au niveau des paquets Hello L’émetteur du flux Best Effort qui se trouve dans le voisinage du flux QoS est en mesure d’intercepter ces paquets Hello indiquant qu’un flux QoS a libéré de la bande passante Les noeuds de ce flux vont ensuite calculer la valeur Πf du flux Best Effort Cette valeur va être envoyée la source du flux par les paquets unicast price message Chaque noeuds de la route va mettre jours la valeur λn Les nouvelles informations vont être utilisées pour re-calculer Πf et cette valeur est diffusée tous les noeuds du flux par les messages broadcast price message Finalement, le flux Best Effort peut augmenter son débit en fonction de la nouvelle valeur de la bande passante disponible 26 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com III Implémentation et analyse des résultats 3.1 Difficultés d'implémentation Comme on le sait, une partie très importante de ce stage est d'étudier ce qu'on a fait dans les deux protocoles ABE, DRBT et de faire les marcher dans un nouvel environnement NS 2.33 afin d'avoir des résultats pour comparer avec notre protocole Pour le portage du code d'ABE et DRBT de NS 2.27 NS 2.33, nous avons eu des difficultés comme les problèmes de changement de la compilateur gcc Dans ces deux protocoles, pour les calculs on utilise les valeurs fixées comme la valeur débit maximal ou les seuils pour les deux files d'attente au niveau LL Les changements de nouvel environnement NS 2.33 causent aussi des erreurs comme « Handoff Attempt » quand on lance la simulation, cette erreur vient de changement des valeurs RXThresh_ , CSThresh_ et le numéro des nœuds En plus, dans le code de ABE et DRBT, les auteurs ont fixé les paramètres Il faut les modifier pour qu'on puisse faire des testes avec la capacité du médium de différent débit Un grand problème est que les programmes ne marche plus si la simulation devient trop grande, c'est-à-dire le problème des ressources Si il y a trop de nœuds et flux, le programme marche lentement et s'arrête 3.2 Résultats de simulation Nous présentons ensuite dans ce chapitre les performances de notre protocole de régulation dynamique du débit des flux Best Effort Nous nous plaỗons dans un contexte ad hoc multisaut Nous avons utilisé le simulateur NS-2 afin d’étudier les performances de notre approche Nous comparons les résultats obtenus avec trois autres protocoles : – Le protocole au mieux AODV qui fournit un routage basique sans contrôle d’admission – Le protocole ABE dont la comparaison va nous permettre de voir quel est l’apport d’une différentiation de flux lorsqu’on régule le débit des communications Best Effort – Le protocole DRBT que nous avons amélioré La première topologie étudiée permet de comprendre le fonctionnement de base de notre 27 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com protocole, puis nous générons par la suite des scénarios aléatoires plus complexes Voici la table des paramètres utilisées dans nos expériences NS version 2.33 Physical rate 2Mbps Tranmission range 250m Carrier range 550m sensing Grid size 1000m x 1000m Radio propagation model TwoRayGround Trafic CBR/UDP/TCP Packet size 1000bytes Time of simulation 50s Table 1: Paramètres d'expériences 3.2.1 Scénario simple de paires Ce premier scénario basique est constitué de deux paires de nœuds se trouvant dans la même zone de communication Il nous permet de valider le mécanisme de différenciation et de régulation des flux Il y a deux flux CBR A t = 1s, le nœud A émet vers B un flux Best Effort de débit 1000 Kb/s Quatre secondes plus tard, le mobile C cherche envoyer un flux QoS de débit équivalent destination de D, comme indiqué sur la figure ci-dessous A la date t = 30s, le flux QoS s’arrête tandis que la simulation dure 50s Figure 2: Scénario simple de deux flux (source [9]) Voici le résultat pour le protocole AODV, ABE, DRBT et notre protocole : 28 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Illustration 1: AODV Illustration 2: ABE Illustration 3: DRBT Illustration 4: Notre approche Table 2: Résultat de scénario de deux paires En regardant les résultats, on constate que pour le protocole AODV, aucune différenciation des flux n’est établie Par conséquent l’introduction du second flux QoS va engendrer un partage des ressources avec le premier flux Best Effort introduit dans le réseau A partir de la date t = 30 s, l’arrêt du flux QoS permet au flux Best Effort de retrouver son débit initial Lorsque le protocole ABE est activé, le contrôle d’admission du flux QoS échoue parce que la bande passante est consommée par les émissions du flux Best Effort Le flux QoS n’est donc pas introduit dans le réseau et seul le flux Best Effort est émis Le protocole DRBT se déroule en deux grandes phases Durant la première phase, de t = 5s t = 30s, le débit du flux Best Effort est dégradé jusqu’à un débit d’environ 500 Kb/s Cette dégradation permet au flux QoS d’émettre au débit désiré de 1000 Kb/s Durant la seconde phase, lorsque le flux QoS est arrêté (à partir de t = 30s), le débit du flux Best Effort est 29 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com rétabli jusqu’à sa valeur initiale de 1000 Kb/s Il n'y a pas de différence entre le résultat de DRBT et celui de notre approche parce que c'est un simple scénario dans lequel il n'y a qu'un seul flux Best Effort On voit clairement que la différenciation de flux permet de privilégier l’émission des flux QoS sur les flux Best Effort 3.2.2 Scénario de trois paires Le deuxième scénario est constitué de trois paires de nœuds se trouvant dans la même zone de communication Il nous permet de valider le mécanisme de régulation des flux Best Effort Il y a trois flux CBR A t = 1s, le nœud A émet vers B un flux Best Effort de débit 700Kbps Quatre secondes plus tard, le mobile C cherche envoyer un flux Best Effort de débit 500Kbps équivalent destination de D A t=10s, le nœud E démarre vers F un flux QoS de débit 1M La simulation dure 50s Illustration 5: AODV Illustration 6: ABE Illustration 7: DRBT Illustration 8: Notre protocole Table 3: Résultat de scénario de trois paires 30 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Pour le protocole AODV, l’introduction du flux QoS va engendrer un partage des ressources avec les deux flux Best Effort Tandis que pour le protocole ABE, le contrôle d’admission du flux QoS échoue parce que la bande passante est consommée par les émissions des flux Best Effort Le flux QoS n’est donc pas introduit dans le réseau et seul le deux flux Best Effort est émis Pour le protocole DRBT, lorsque le flux QoS démarre, le débit de deux flux Best Effort diminue pour que le flux QoS puisse être accepté Cette dégradation permet au flux QoS d'émettre au débit de 1000Kbps Deux flux Best Effort partagent la bande passante résiduelle Notre protocole donne le meilleur résultat où le flux QoS est émis au débit désiré 1000Kbps et les deux flux Best Effort partagent équitablement la bande passante disponible La sol donne des débits plus stables que DRBT 3.2.3 Topologies aléatoires L’évaluation des performances d’un protocole sur des topologies aléatoires permet de mieux caractériser le comportement du protocole dans des situations totalement imprévisibles Ainsi, nous disposons aléatoirement 10 nœuds dans un carré de 1000m × 1000m Nous démarrons quatre connexions CBR, dont trois connexions de type Best Effort et une connexion de type QoS Le tableau ci-dessous représente les débits désirés par chacune des connexions Pour chacune des ces transmissions, une source choisit aléatoirement une destination vers laquelle elle route ses informations La destination peut ne pas être dans la zone de communication de l’émetteur, nécessitant dans ce cas un routage multisaut Le démarrage des flux est espacé de s et la simulation dure 50 s Flux Type Débit désiré Date d'émission CBR1 BE 390 CBR2 BE 292 10 CBR3 BE 289 15 CBR4 QoS 470 20 Table 4: Paramètres des flux CBR pour le test alộatoire Voici le rộsultat reỗu avec chaque protocole : 31 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Illustration 9: AODV Illustration 10: ABE Illustration 11: DRBT Illustration 12: Notre protocole Table 5: Résultat de scénario aléatoire Les résultats présentés montrent qu’avec le protocole AODV, un partage des ressources dans le réseau est effectué ce qui empêche le flux QoS d’atteindre le débit désiré Cette situation conduit rapidement une congestion du réseau entrnant parallèlement des cassures de routes et des reconstructions fréquentes Avec le protocole ABE, les trois premiers flux Best Effort se partagent les ressources au niveau du médium radio Par la suite, la phase de contrôle d’admission du flux QoS estime qu’il n’y a pas assez de bande passante pour pouvoir les acheminer au débit désiré Par conséquent, seuls les trois flux Best Effort sont émis travers le réseau L’inconvénient du protocole ABE provient du fait qu’aucune différenciation n’est effectuée entre les flux Best Effort et QoS Avec le protocole DRBT, on estime la bande passante maximale allouer au flux Best Effort, ce qui permet de garantir au flux QoS une transmission stable sans dégradation de leur débit 32 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Avec notre protocole, on obtient presque le même résultat de DRBT sauf que les débits des flux Best Effort sont peu dégradés Pour mieux comparer nous avons tracer la somme totale des débits des flux BE pour DRBT et le nouveau protocole Figure 3: La somme totale des débits des flux Best Effort On voit que la somme totale des débits des flux Best Effort pour le nouveau protocole est meilleure que celle de DRBT Nous avons fait le test avec les flux TCP pour les flux Best Effort Flux Type Débit désiré CBR1 TCP CBR2 TCP 10 CBR3 TCP 15 CBR4 QoS 470 Date d'émission 20 Table 6: Paramètres des flux pour le test aléatoire avec les flux BE TCP Et voici le rộsultat reỗu avec quatre protocoles 33 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Illustration 13: AODV Illustration 14: ABE Illustration 15: DRBT Illustration 16: Notre protocole Table 7: Résultat de scénarios aléatoire avec les flux BE TCP Encore une fois avec le protocole AODV un partage des ressources dans le réseau est effectué ce qui empêche les flux QoS d’atteindre le débit désiré Avec le protocole ABE, les trois premiers flux Best Effort se partagent les ressources au niveau du médium radio Par la suite, la phase de contrôle d’admission des deux flux QoS estime qu’il n’y a pas assez de bande passante pour pouvoir les acheminer au débit désiré Par conséquent, seuls les trois flux Best Effort sont émis travers le réseau Nous constatons qu'avec le protocole DRBT et avec notre protocole, le flux QoS est tranmis sans dégradation de leur débit Toutefois les flux Best Effort sont très dégradés parce le débit des flux TCP sont variant La somme totale des débits des flux BE pour DRBT et le nouveau protocole 34 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Figure 4: La somme totale des débits des flux Best Effort Encore une fois, on voit que la somme totale des débits des flux Best Effort pour le nouveau protocole est meilleure que celle de DRBT La différence est plus claire après l'émis du flux QoS 3.2.4 Taux d'acceptation des flux QoS Pour évaluer le taux d’acceptation des flux QoS nous réutilisons la métrique β défini Un flux QoS admis correctement est un flux QoS n’ayant pas subi plus de 5% de dégradation de son débit lors de sa transmission Cette situation implique donc que l’estimation de la bande passante résiduelle différenciée et la phase de contrôle d’admission sont fiables Nous avons procédé des simulations pour estimer la valeur du paramètre β Le nombre de nœuds dans le réseau considéré varie de 10 40 et sont positionnés aléatoirement Dix connexions, dont cinq Best Effort (CBR ou TCP) et cinq QoS (CBR) sont établies entre des nœuds source et destination choisis aléatoirement Les débits sont distribués uniformément dans l’intervalle [0-200] Kb/s Chaque simulation dure 100 secondes et les résultats présentés constituent la moyenne de 30 simulations pour un nombre de nœuds défini 35 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Illustration 17: β avec les flux Best Effort CBR Illustration 18: β avec les flux Best Effort TCP Table 8: Taux d'acceptation des flux QoS pour les tests aléatoires Les figures représentent la valeur du paramètre β en fonction du protocole utilisé De manière évidente, plus le réseau devient dense, plus le taux d’acceptation β des flux QoS diminue car la bande passante résiduelle des liens devient plus faible Dans tous les cas, DRBT et notre protocole ont le même taux d'acceptation des flux QoS C'est normal parce que notre protocole s'intéresse seulement aux flux Best Effort Lorsque le réseau est peu dense (entre 10 et 20 nœuds), le taux d’acceptation est relativement é́levé pour DRBT et notre protocole (68%) Cependant, lorsque le réseau est moyennement dense (entre 20 et 30 nœuds), le taux d’acceptation des flux QoS de tous les protocoles commencent diminuer Toutefois le protocole DRBT et Profiterole sont encore acheminer jusqu’à 61% des flux QoS présents Enfin, lorsque le réseau est très dense (entre 30 et 40 nœuds), la bande passante résiduelle des liens devenant très faible, une diminution du débit des flux Best Effort est insuffisante pour garantir les ressources au flux QoS Cependant avec DRBT, 20% des flux QoS sont encore acheminés 3.2.5 Evaluation de partage de la bande passante entre les flux Best Effort Pour évaluer l'équité de partager la bande passante entre les flux Best Effort nous avons réutilisé le test aléatoire ci-dessus pour estimer la valeur de l'indice de Jain ou la distribution cumulée des débits La valeur de l'indice de Jain est calculée par la formule : ∑ xi N ∑ x 2i ; i=1 N 36 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Si la valeur est égale 0, le partage n'est pas du tout équitable tandis que si la valeur est égale 1, le partage est totalement équitable Voici le tableau pour le test aléatoire précédent avec les trois flux Best Effort CBR de 390Kbps, 292Kbps, 289Kbps : Nombre de noeuds AODV ABE DRBT Notre protocole 10 0.24 0.27 0.29 0.55 20 0.27 0.31 0.33 0.61 30 0.19 0.23 0.26 0.48 40 0.11 0.16 0.17 0.22 Table 9: Tableau de l'indice de Jain pour le test aléatoire avec flux BE CBR Nous constatons que notre protocole donne la meilleure valeur, c-à-d la plus grande valeur de l'indice de Jain Cela montre que les flux Best Effort partagent équitablement la bande passante disponible Et plus le réseau devient dense, plus le taux d’équité diminue 37 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Conclusion Dans ce rapport de stage, nous avons proposé une nouvelle solution d'améliorer la coexistence entre les flux garantis et les flux best effort, cette solution permet de garantir un partage relativement équitable entre les flux best effort tout en n'ayant pas d'impact sur les flux QoS C'est une combinaison de la méthode utilisée pour le protocole DRBT et la technique d'allocation de débit utilisée dans Profiterole L'idée principale développée est d'ajouter une partie au niveau de la couche de routage pour calculer les débits optimales des flux Best Effort en utilisant un algorithme de Lagrangienne Nous avons implémenté ce protocole dans NS et obtenu de bons résultats par rapport aux protocoles AODV, ABE et DRBT Cependant, il nous reste encore des autres questions répondre dans le même sujet comme : – L'impact du protocole proposé sur des profils de trafics différents des trafics CBR utilisés principalement dans toutes les simulations Si TCP devient un protocole de transport utilisé dans les réseaux ad hoc, ce qui n'est pas si sûr, il faudra alors intégrer son fonctionnement dans l'évaluation des ressources comme nous l'avons fait avec 802.11 – L'impact du nouveau protocole sur des trafics avec des paquets de taille différente Pour conclure, nous pensons que notre protocole utilise des messages explicites pour communiquer entre les nœuds et ceci cause un résultat approximatif, c'est-à-dire un impact intrusive du réseau C'est mieux si on peut communiquer sans utilisation de ces messages 38 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Références [1] Mobile Ad hoc Network (MANET), IETF http://www.ietf.org/html.charters/manetcharter.html [2] IEEE Standard for Information Technology - Telecommunications and information exchange between systems - Local and metropolitan area networks Specific requirements Part 11 : Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications, 1997 [3] http ://www.ieee802.org/3/ IEEE 802.3 CSMA/CD (Ethernet) [4] Claude Chaudet et Isabelle Guérin-Lassous Routage QoS et réseaux ad hoc : de l'état des liens l'état de noeud Technical report, INSA Lyon, Janvier 2003 [5] Claude Chaudet Autour de la réservation de bande passante dans les réseaux ad hoc PhD thesis, Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA), 2004 [6] K Nahrstedt, S H Shah, and K Chen Cross-layer architectures for bandwidth management in wireless networks In Resource Management in Wireless Networking, NewYork (USA), 2005 [7] Dominique Dhoutaut Etude du standard IEEE 802.11 dans le cadre des réseaux ad hoc : de la simulation l'expérimentation PhD thesis, INSA de Lyon, Laboratoire CITI, Décembre 2003 [8] Fethi Filali Towards a fully distributed QoS-aware MAC protocol for multihop wireless networks In IWWAN 2005, International Workshop on Wireless Ad-hoc Networks, May 23rd - 26th 2005, London, UK, May 2005 [9] Cheikh Sarr and Isabelle Guérin Lassous Gestion dynamique de la bande passante dans les reseaux ad hoc multi-sauts [10] Cheikh Sarr, Claude Chaudet, Guillaume Chelius and Isabelle Guérin Lassous Bandwidth Estimation for IEEE 802.11-based Ad Hoc networks IEEE TRANSACTIONS ON MOBILE COMPUTING, VOL X, NO X, APRIL 2007 [11] Rémi Vannier — Isabelle Guérin Lassous Towards a Practical and Fair Rate 39 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Allocation for Multihop Wireless Networks based on a Simple Node Model [12] The Network Simulator – ns-2 http://www.isi.edu/nsnam/ns/ 40 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... la coexistence entre les flux garantis et les flux best effort, cette solution permet de garantir un partage relativement équitable entre les flux best effort tout en n''ayant pas d''impact sur les. .. pour les flux best effort qui pourraient avoir des débits meilleurs sans toutefois gêner les flux garantis Objectifs Le but de ce stage est d''améliorer la coexistence entre les flux garantis et les. .. de les intégrer dans des protocoles de routage avec qualité de service, comme nous le verrons par la suite C''est pourquoi je les présente ici Concernant les protocoles de routage dans les réseaux
Ngày đăng: 06/12/2022, 15:47
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