Optimisation Des Protocoles de Routage Dans Les Réseaux Multi-sauts Sans Fil À Contraintes PDF Download
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Author: Samir Medjiah
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Book Description
Great research efforts have been carried out in the field of challenged multihop wireless networks (MWNs). Thanks to the evolution of the Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS) technology and nanotechnologies, multihop wireless networks have been the solution of choice for a plethora of problems. The main advantage of these networks is their low manufacturing cost that permits one-time application lifecycle. However, if nodes are low-costly to produce, they are also less capable in terms of radio range, bandwidth, processing power, memory, energy, etc. Thus, applications need to be carefully designed and especially the routing task because radio communication is the most energy-consuming functionality and energy is the main issue for challenged multihop wireless networks.The aim of this thesis is to analyse the different challenges that govern the design of challenged multihop wireless networks such as applications challenges in terms of quality of service (QoS), fault-tolerance, data delivery model, etc., but also networking challenges in terms of dynamic network topology, topology voids, etc. Our contributions in this thesis focus on the optimization of routing under different application requirements and network constraints. First, we propose an online multipath routing protocol for QoS-based applications using wireless multimedia sensor networks. The proposed protocol relies on the construction of multiple paths while transmitting data packets to their destination, i.e. without prior topology discovery and path establishment. This protocol achieves parallel transmissions and enhances the end-to-end transmission by maximizing path bandwidth and minimizing the delays, and thus meets the requirements of QoS-based applications. Second, we tackle the problem of routing in mobile delay-tolerant networks by studying the intermittent connectivity of nodes and deriving a contact model in order to forecast future nodes' contacts. Based upon this contact model, we propose a routing protocol that makes use of nodes' locations, nodes' trajectories, and inter-node contact prediction in order to perform forwarding decisions. The proposed routing protocol achieves low end-to-end delays while using efficiently constrained nodes' resources in terms of memory (packet queue occupancy) and processing power (forecasting algorithm). Finally, we present a topology control mechanism along a packet forwarding algorithm for event-driven applications using stationary wireless sensor networks. Topology control is achieved by using a distributed duty-cycle scheduling algorithm. Algorithm parameters can be tuned according to the desired node's awake neighbourhood size. The proposed topology control mechanism ensures trade-off between event-reporting delay and energy consumption.
Author: Samir Medjiah
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Great research efforts have been carried out in the field of challenged multihop wireless networks (MWNs). Thanks to the evolution of the Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS) technology and nanotechnologies, multihop wireless networks have been the solution of choice for a plethora of problems. The main advantage of these networks is their low manufacturing cost that permits one-time application lifecycle. However, if nodes are low-costly to produce, they are also less capable in terms of radio range, bandwidth, processing power, memory, energy, etc. Thus, applications need to be carefully designed and especially the routing task because radio communication is the most energy-consuming functionality and energy is the main issue for challenged multihop wireless networks.The aim of this thesis is to analyse the different challenges that govern the design of challenged multihop wireless networks such as applications challenges in terms of quality of service (QoS), fault-tolerance, data delivery model, etc., but also networking challenges in terms of dynamic network topology, topology voids, etc. Our contributions in this thesis focus on the optimization of routing under different application requirements and network constraints. First, we propose an online multipath routing protocol for QoS-based applications using wireless multimedia sensor networks. The proposed protocol relies on the construction of multiple paths while transmitting data packets to their destination, i.e. without prior topology discovery and path establishment. This protocol achieves parallel transmissions and enhances the end-to-end transmission by maximizing path bandwidth and minimizing the delays, and thus meets the requirements of QoS-based applications. Second, we tackle the problem of routing in mobile delay-tolerant networks by studying the intermittent connectivity of nodes and deriving a contact model in order to forecast future nodes' contacts. Based upon this contact model, we propose a routing protocol that makes use of nodes' locations, nodes' trajectories, and inter-node contact prediction in order to perform forwarding decisions. The proposed routing protocol achieves low end-to-end delays while using efficiently constrained nodes' resources in terms of memory (packet queue occupancy) and processing power (forecasting algorithm). Finally, we present a topology control mechanism along a packet forwarding algorithm for event-driven applications using stationary wireless sensor networks. Topology control is achieved by using a distributed duty-cycle scheduling algorithm. Algorithm parameters can be tuned according to the desired node's awake neighbourhood size. The proposed topology control mechanism ensures trade-off between event-reporting delay and energy consumption.
Author: David Espès
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Languages : fr
Pages : 193
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Nos travaux se situent dans le contexte des réseaux MANETs (Mobile Ad Hoc NETorks) qui constituent une catégorie de réseaux sans fil pouvant être déployés rapidement, multi-sauts et sans infrastructure. Les réseaux MANETs permettent la communication entre utilisateurs d'applications mobiles diverses (applications collaboratives, urgences, militaires, embarquées...). Cependant, ces réseaux souffrent d'inconvénients à la fois liés aux caractéristiques du medium de transmission (partage du canal de transmission, faible débit...), mais également aux protocoles de routage (dissémination de l'information, sélection d'un chemin...). Ces limites rendent difficile le support des applications multimédia et temps réel (telles que la vidéoconférence, la vidéo à la demande, la VoIP...). Ces applications requièrent le respect de contraintes de Qualité de Service (QoS) telles que la bande passante et le délai. Le but de nos travaux est d'optimiser la bande passante disponible d'un réseau MANET pour permettre l'utilisation d'applications fortement consommatrices en bande passante. Comme un réseau MANET est multi-saut, l'influence des protocoles de routage sur les performances du réseau est déterminante. Trois axes ont été étudiés pour augmenter la bande passante utile des réseaux MANETs : réduction des collisions, réduction des informations de routage et garantie de la bande passante et du délai.
Author: Mehdi Bouallegue
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Les réseaux de capteurs sans fil (RCSFs) sont constitués d'un grand nombre de noeuds de capteurs qui sont généralement alimentés par batterie et conçu pour fonctionner pendant une grande période. Les domaines d'application sont nombreux et variés, tel que le domaine environnementale, médicale et militaire.L'atout majeur de ce dispositif est un déploiement à grande échelle sans aucune maintenance. Les capteurs n'ont pas besoin d'une infrastructure établie pour parvenir à transmettre des données vitales à l'étude de l'environnement. Il est nécessaire également de garantir une bonne qualité de service, car les réseaux de capteurs sans fils doivent intégrer des mécanismes qui permettent aux utilisateurs de prolonger la durée de vie du réseau en entier, car chaque noeud est alimenté par une source d'énergie limitée et généralement irremplaçable.C'est pourquoi, il est nécessaire d'optimiser la consommation d'énergie à tous les niveaux de conception de ce type de réseau. Par conséquent, la minimisation de la consommation d'énergie est un facteur de conception des plus importants dans les réseaux de capteurs.Le but de cette thèse est étudier les différents techniques de routages existant dans un contexte sans fil multi-saut afin d'obtenir de meilleures performances. Nous portons notre étude sur les protocoles de routages les plus connus afin de proposer dans une deuxième partie un nouveau protocole de routage permettant d'optimiser la consommation d'énergie dans les réseaux de capteurs sans fil, en gardant une qualité de service optimale.
Author: Inès Doghri
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Un réseau sans fil multi-saut est un ensemble d'entités mobiles et/ou fixes formant un réseau dynamique temporaire avec ou sans l'aide de toute administration centralisée. Cette particularité rend le routage problématique en cas d'instabilité des éléments qui composent les communications non directes. Afin de palier ces problèmes, de nouvelles formes de routage sont utilisées comme le routage multi-chemin (MC). Le routage MC permet d'envoyer les données sur des chemins multiples et semble être une solution efficace pour ces réseaux. Le but de cette thèse est d'étudier les techniques de routage MC dans un contexte sans fil multi-saut en vue d'obtenir de meilleures performances. Nous avons choisi pour notre étude une extension MC du protocole OLSR, appelée MP-OLSR. Nous évaluons ses performances sous divers scénarios sous NS-2. Ces tests d'évaluation nous ont amenés à mettre en ́evidence deux problèmes dans MP-OLSR : la réactivité du protocole de routage MC suite à des ruptures de route et la stratégie de répartition des données sur les chemins multiples. Nous avons étudié la réactivité de tels mécanismes dans MP-OLSR. Nous avons proposé trois nouvelles techniques de réparation de pannes qui diminuent les temps de rétablissement d'une route et réduisent le taux de perte des flux transmis. Nous proposons aussi un mécanisme qui détecte la dégradation de la qualité des liens durant le transfert d'un trafic de données. Les informations déduites de ce mécanisme servent à adapter la proportion de trafic à affecter à chaque chemin selon les conditions réseaux. Cette nouvelle variante du protocole MP-OLSR est évaluée par simulation.
Author: Guang Yu Li
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Les réseaux véhicules (VANET) permettent d'offrir des solutions efficaces et rentables pour diverses applications telles que celles liées à : la sécurité routière, la gestion du trafic routier et les applications multimédia en utilisant les communications sans fil multi-sauts entre les véhicules communicants. Cependant, la mise en place et le maintien de liens multi-sauts fiables dans les environnements VANET posent de réels défis principalement à cause des changements rapides de topologie et des déconnexions fréquentes des liens, ce qui conduit à l'échec et l'inefficacité des protocoles de routage ad hoc traditionnels. Cette thèse propose une nouvelle famille de protocoles de routage (nommés AQRV, AQRV-1 et AQRV-2) adaptés aux caractéristiques intrinsèques des réseaux VANET. Basés sur l'estimation de la qualité de service en temps réel des segments de route (à savoir la probabilité de connectivité, le taux de perte de paquets et le délai), ces trois protocoles de routage reposent sur la sélection dynamique aux intersections du meilleur prochain segment de route pour un routage de bout-en-bout affichant la meilleure QoS (Quality of Service). Cette propriété de sélection opportuniste confère aux protocoles AQRV une bonne adaptation aux scénarios urbains à grande échelle tout en répondant aux contraintes QoS d'un grand nombre d'applications. Afin d'explorer la meilleure route en termes de QoS, la question du routage est vue comme un problème d'optimisation pour lequel un algorithme basé sur l'approche de colonie de fourmis ACO (Ant Colony Optimization) est employé. Par ailleurs, afin de réduire le temps d'exploration des routes et diminuer la charge du trafic de signalisation sur le réseau, une méthode opportuniste est proposée pour explorer efficacement le réseau et rechercher les meilleurs chemins disponibles en termes de QoS locale et globale. En outre, en exploitant des informations sur le trafic, telles que la densité véhiculaire, la vitesse des véhicules et de la longueur des segments de routes, des modèles théoriques sont élaborés pour estimer la qualité de service en temps réel pour deux scénarios distincts : des segments de routes à 1 et à 2 voies. Ces modèles offrent deux principaux avantages: des estimations précises de la qualité des segments de routes et un gain en charge de trafic de signalisation par rapport à la méthode d'estimation traditionnelle reposant sur l'envoi périodique de paquets de signalisation dédiés. Par ailleurs, le concept de TI (Terminal Intersection) est introduit pour mutualiser les routes entre intersections et éviter un routage basé sur nœuds communicants. Ainsi, les différentes paires de communication partagent les informations les plus à jour sur les meilleures routes, ce qui est bénéfique à la réduction de la charge de signalisation et au délai d'établissement des routes. Enfin, pour réduire davantage le trafic de signalisation et diminuer ainsi la congestion du réseau, la technique de transmission à un saut est améliorée, dans le protocole AQRV-2, grâce au concept d'élection distribuée du relayeur qui permet d'éviter la découverte du voisinage par échanges périodiques de paquets Hello. Les performances des protocoles proposés et la pertinence des modèles mathématiques de QoS dérivés ont été évaluées par des séries de simulations implémentant des scénarios réalistes. Une analyse approfondie a permis de montrer la meilleure performance des protocoles de routage développés en termes de signalisation, de délai et de taux de remise de paquets en comparaison aux protocoles de routage de référence. L'étude a également montré l'effet des différents paramètres protocolaires sur les performances globales.
Author: Chérif Diallo
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Cette thèse a pour objectif de développer des techniques permettant d'améliorer l'efficacité énergétique des réseaux de capteurs destinés à la surveillance d'une chaîne de froid. La première approche développée dans cette thèse concerne la phase de transport des produits alimentaires. Les protocoles proposés VBS, WaS et eVBS s'adressent à la problématique posée par l'absence de station de base permanente au sein du petit réseau déployé dans un camion où les nœuds sont en visibilité directe. Ces méthodes ont le triple avantage de présenter un faible overhead, d'accroître l'ergonomie de l'application et l'intérêt économique du réseau. Dans l'état de l'art, il n'existe pas de déploiement de très grands réseaux de capteurs sans fil destinés à la surveillance d'une chaîne de froid. Le cœur de cette thèse se positionne ainsi autour de la problématique du passage à l'échelle, en proposant plusieurs approches permettant d'améliorer l'efficacité énergétique du réseau. Ainsi des optimisations du routage et des techniques de formation de clusters multi-sauts sont proposées grâce à quelques idées originales d'utilisation de l'indicateur de la qualité de lien. Le protocole L2RP de routage par répartition de charge, le mécanisme SNCR de réduction des clusters singletons ainsi que le protocole LQI-DCP d'optimisation du positionnement des chefs de clusters sont des contributions de cette thèse exploitant le LQI afin d'accroître l'efficacité énergétique du réseau. De plus, nous avons montré que l'heuristique MaxMin de formation de clusters multi-sauts n'est pas compatible avec la topologie de déploiement en grille qui est la plus fréquente dans les architectures de réseaux de capteurs.
Author: COLLECTIF.
Publisher: Omniscriptum
ISBN: 9786131543876
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Languages : fr
Pages : 156
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Les r seaux sans fil ad hoc sont des r seaux plusieurs sauts sans infrastructure, ou les noeuds maintiennent d'une mani re coop rative la connectivit du r seau. Chaque noeud du r seau joue en m me temps le r le d'un routeur et d'un h te. Les paquets sont alors envoy s via plusieurs h tes mobiles interm diaires, et suivent ainsi un chemin multi-sauts. Un protocole de routage distribu est donc n cessaire. Les noeuds d'un r seau ad hoc sont caract ris s par des ressources modestes, et ils sont aliment es par des sources d' nergie limit es. De la, les protocoles doivent prendre en consid ration la contrainte de limitation en source d' nergie, tout en s'adaptant au contraintes des r seaux ad hoc, notamment le changement fr quent de la topologie. Ce travail a t consacr l' tude de la consommation d' nergie pour le routage dans les r seaux mobile ad hoc, ou nous avons propos une solution en d finissant des nouvelles m triques et techniques. En se basant sur ces techniques et m triques, nous avons d riv un nouveau protocole de routage efficace en consommation d' nergie. Les performances de ce protocole ont t volu es par simulation.
Author: Simon Odou
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Languages : fr
Pages : 111
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Dans cette thèse, nous proposons plusieurs algorithmes permettant d’optimiser l’utilisation de la bande passante dans les réseaux sans-fil multi-sauts et ainsi augmenter les débits atteignables. Les réseaux sans-fil multi-sauts sont des réseaux sans-fil dans lesquels les stations communiquent directement entre elles lorsque leurs portées respectives sont suffisantes ou, le cas échéant, via des stations intermédiaires chargées de relayer les flux de façon transparente. Les résultats théoriques prouvent que de tels réseaux disposent d’une capacité par station plus faible que les réseaux traditionnels et obligent ainsi à disposer de mécanismes avancés de gestion et d’optimisation des ressources disponibles. Nous présentons dans une première partie un algorithme d’estimation de la bande passante disponible calculant, pour une station donnée, l’espérance du trafic attendu sur son canal en fonction de la connaissance des flux transitant dans sa zone d’interférence. Cette estimation nous permet ensuite de déterminer un ensemble de contraintes dynamiques sur les débits des flux qui doivent être satisfaites pour que les flux puissent être acceptés sans risquer de surcharger le réseau. Enfin, toujours en gardant les contraintes précédentes satisfaites, nous proposons plusieurs algorithmes pour maximiser les débits atteignables des flux dans le réseau soit en contournant les zones surchargées, soit en adaptant dynamiquement les puissances d’émission. Ces résultats de simulation montrent une amélioration significative par rapport aux travaux existants.
Author: Daniel De Oliveira Cunha
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Languages : pt-BR
Pages : 310
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La première partie de cette thèse, étudie les problèmes spécifiques des réseaux de capteurs sans fil. Pour une application d'estimation de champs, nous proposons deux protocoles de niveau application et un protocole de transport afin de réduire la quantité de données transmise et la consommation d'énergie. Les résultats montrent un compromis entre le volume de données et la qualité de l'estimation. La configuration doit être bien choisie pour maximiser la performance et assurer la robustesse. La deuxième partie du travail étudie le routage dans les réseaux avec diversité coopérative. Les résultats montrent que les politiques de routage basées sur les conditions instantanées des canaux sont inefficients quand l'évanouissement provoque des variations rapides aux canaux sans fil. Nous proposons une métrique de routage qui prend compte des variations des canaux au long du temps. L'utilisation de la métrique proposée permet la sélection de routes qui présentent un taux de perte réduit.
Author: Cholatip Yawut
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Languages : fr
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Les études protocolaires sur les réseaux multi-sauts mobiles proposent d'améliorer la performance du réseau en liant le comportement des protocoles à sa dynamique d'évolution. Le protocole s'adapte à l'état du réseau grâce à un ensemble de métriques. Ainsi pour les protocoles de routage il s'agit de trouver des chemins tout en considérant l'état énergétique des nœuds, la bande passante des liens, la qualité de service, ou encore la dynamique de la topologie qui est liée à la qualité des liens sans fil et à la mobilité des éléments du réseau. Le travail présenté traite de l'adaptation à la mobilité dans les protocoles de routage et s'intéresse aux métriques de mobilité. Dans une première étape nous analysons le processus d'adaptation en en dégageant les caractéristiques, les contraintes et l'intérêt, et étudions qualitativement les métriques de mobilité. Nous examinons différents travaux de recherche ayant pour objet la mobilité et ses métriques dont nous proposons une taxinomie originale. Nous mettons en évidence l'intérêt des métriques obtenues par mesure locale et de voisinage. Dans une deuxième étape, nous évaluons par simulation les métriques. L'objectif est de déterminer une "meilleure" métrique de mobilité, c'est-à-dire celle qui apportera le plus de gain de performance à une adaptation protocolaire. Le postulat est que plus la métrique influe sur les performances d'un protocole, plus il est intéressant que le protocole adapte son comportement en fonction de sa valeur. L'analyse de corrélation entre performances et métriques, sur plusieurs protocoles de routage, ne permet pas de mettre en avant une meilleure métrique qui soit indépendante du contexte, à savoir de la densité ou du modèle de mobilité. Nous montrons néanmoins l'intérêt de la métrique durée de liaison. Finalement, nous développons deux applications à partir des métriques sélectionnées par l'analyse. Ce sont la densité, exprimée par le nombre de voisins, ainsi que la mobilité, exprimée par la durée de liaison pour la première application, et par le nombre d'erreurs de route pour la seconde application. La première application met en place un choix adaptatif des éléments MPR (Multi-Point Relay) dans le protocole de routage Optimized Link State Routing (OLSR), la deuxième développe une élection adaptative des chefs de clusters et un changement de mode adaptatif (avec ou sans structure) pour le protocole Cluster Source Routing (CSR). Pour les deux applications plusieurs stratégies d'adaptations sont considérées ; le meilleur résultat est obtenu dans les deux cas par la stratégie d'adaptation à la mobilité en plus de la densité. Ce travail se prolonge par l'étude de validation des résultats en rapport au modèle de mobilité. Nous en déduisons une méthode pour appliquer, selon les conditions de mobilité et de densité, des adaptations.
