Direction de recherche : Guy PUJOLLE

Co-encadrement : YOUSSEF Habib

Architecture cross-layer pour la gestion de la Qualité de Service dans les réseaux sans fil

Les propriétés dont disposent les réseaux sans fil par rapport aux réseaux filaires présentent des nouveaux défis lors de la conception des protocoles de communication et de routage. Ces derniers doivent être dynamiquement adaptatifs aux spécificités du canal radio et doivent chercher à satisfaire les exigences en Qualité de Service (QoS) des applications supportées. Pour implémenter efficacement des propriétés de QoS, la tendance actuelle consiste à développer des approches cross-layer permettant aux différentes couches réseau de coopérer. Cette notion cross-layer implique 'une cassure' de la notion de 'couches isolées' et un échange d'informations entre toutes les couches. Dans cette thèse, nous proposons une architecture cross-layer, modulaire, adaptable et extensible nommée XLEngine (Cross Layer Engine). Un des composants de cette architecture, appelé NetworkCLE, permet de maintenir une connaissance de l'état du réseau (network view). Cette network view permet d'ajuster les stratégies d'adaptations locales aux stations pour qu'elles tiennent en considération les spécificités des réseaux sans fil, ainsi que la présence des autres stations dans le réseau. Le maintien d'une connaissance du réseau au niveau de chaque station est réalisé d'une manière distribuée à l'aide d'un nouveau protocole, le Local View Management Protocol (LVMP) basé sur une approche de diffusion sélective des connaissances locales des stations (local view). Pour évaluer XLEngine, nous étions menés à développer des services capables de tirer profit de cette architecture. Nous avons, alors, ciblé les réseaux mobiles ad hoc et nous avons développé un nouveau protocole de routage avec QoS appelé QoS Position Aided Routing protocol (QoS-PAR). QoS-PAR se distingue des autres protocoles de routage par : (1) son exploitation de la base de connaissances cross-layer locale collectées à partir des couches et de la base de connaissance de l'état du réseau collectée à partir des autres stations du réseau (la network view), (2) son intégration d'un mécanisme de contrôle d'admission, (3) son intégration d'un mécanisme de réservation des ressources et (4) sa composante de routage géographique. L'architecture XLEngine ainsi que les protocoles LVMP et QoS-PAR sont implémentés sous le simulateur réseau J-Sim. Nous avons étudié les performances de XLEngine et des deux protocoles selon différents scénarios. Nous avons comparé les performances de QoS-PAR par rapport au protocole de routage AODV. Nous avons comparé les performances de XLEngine par rapport à l'architecture en couches. Les résultats obtenus montrent le gain en performances significatif de QoS-PAR basé sur XLEngine en termes de délai de bout en bout (avec un délai inférieur jusqu'à 45 fois), de débit obtenu (la contrainte de bande passante minimale est respectée à 91%) et du taux de livraison des paquets de données respectant la contrainte de délai (meilleur jusqu'à 60%) par rapport à AODV basé sur l'architecture en couches. En ce qui concerne l'overhead, celui généré par AODV peut atteindre jusqu'à sept fois plus celui généré avec QoS-PAR. Celui généré par LVMP est acceptable et contribue largement à l'amélioration de la QoS.

Publications 2006-2010

• 2010
  • W. Berrayana, H. Youssef, R. Langar, G. Pujolle : “Autonomic position-based QoS routing protocol for mobile wireless networks with a cross-layer architecture”, The 9^th IFIP Annual Mediterranean Ad Hoc Networking Workshop, Med-Hoc-Net 2010, Juan-les-pins, France, pp. 1-9, (IEEE) (2010)
• 2009
  • W. Berrayana : “Architecture cross-layer pour la gestion de la Qualité de Service dans les réseaux sans fil”, soutenance de thèse, soutenance 08/07/2009, direction de recherche Pujolle, Guy, co-encadrement : Youssef, Habib (2009)
  • W. Berrayana, H. Youssef, G. Pujolle : “A Local View Management Protocol for Network-wide View Construction in Wireless Networks”, Global Information Infrastructure Symposium, GIIS'09, Hammamet, Tunisia, pp. 1-8, (IEEE) (2009)
  • W. Berrayana, H. Youssef, R. Langar, G. Pujolle : “QoS-PAR: a routing protocol for wireless ad hoc networks using a cross-layer autonomic architecture”, IEEE GIIS, Hammamet, Tunisia, pp. 1-8, (IEEE) (2009)
  • W. Berrayana, H. Youssef, G. Pujolle : “XLEngine: a cross-layer autonomic architecture with network wide knowledge for QoS support in wireless networks”, Proceedings of the 2009 International Conference on Wireless Communications and Mobile Computing, IWCMC'09, Leipzig, Germany, pp. 170-175, (ACM) (2009)
• 2008
  • W. Berrayana, H. Youssef, S. Lohier, G. Pujolle : “A cross-layer autonomic architecture for QoS support in wireless networks”, WD 2008 - 1^st IFIP Wireless Days Conference, Dubai, United Arab Emirates, pp. 1-6, (IEEE Digital Library) (2008)
• 2007
  • W. Berrayana, H. Youssef, S. Lohier, G. Pujolle : “Local View’s dissemination for a network wide optimization to improve QoS in ad hoc networks”, IEEE Global Information Infrastructure Symposium, Marrakech, Morocco, pp. 207-210, (IEEE) (2007)
  • W. Berrayana, H. Youssef, S. Lohier, G. Pujolle : “XLEngine : Une architecture cross-layer modèle pour le support de la QoS dans les réseaux sans fil IEEE 802.11”, Huitièmes Journées Doctorales en Informatique et Réseaux (JDIR'07), Marne-la-Vallée, France, pp. 45-51 (2007)
• 2006
  • W. Berrayana, H. Youssef, S. Lohier, G. Pujolle : “Proposition of a cross-layer architecture model for the support of QoS in ad-hoc networks”, 2^nd CoNEXT Conference, Lisboa, Portugal, pp. 50, (ACM) (2006)