Journées club EEA GDR Ondes, Rennes «Défis des réseaux radio militaires futurs»

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1 Journées club EEA GDR Ondes, Rennes «Défis des réseaux radio militaires futurs» DGA Maîtrise de l Information - Bruz 26 octobre 2010 NTC 2006 September 21-22, 2006 Slide 1 / 16 thierry.plesse@dga.defense.gouv.fr

2 Contexte opérationnel & évolutions Nouveaux concepts, nouveaux besoins Opérations Réseaux Centrés (ORC, NCW) Interopérabilité entre forces, avec alliés et civils Variété des missions, flexibilité des forces S adapter à des topologies variables Optimisation du coût global de possession Débit, Mobilité, Reconfigurabilité Déclinaison technique Débit : couche physique radio haut débit Mobilité, reconfigurabilité : réseaux ad-hoc (MANET) Implémentation : radio logicielle (SDR) Standards civils : IP (v4 et v6), QoS (DiffServ, IntServ, Xlayer) Préparation des futurs programmes radio DGA MI Bruz 26 octobre 2010 Page 2 / 21

3 Contexte opérationnel & évolutions Architecture hiérarchique SIC A SIR B SIR C et Architecture répartie Network Centric Warfare Battle Management System SIT1 SIT2 SIT3 SIT4 DGA MI Bruz 26 octobre 2010 Page 3 / 21

4 Services attendus Prioritaires Service vital pour les soldats Voix : conférence combat en «Push To Talk» (alternat) Tenue de Situation / Situation Awereness (SA) Service basé sur des applications complexes Blue Force Tracking (BFT) / Positions amies Autres Voix : téléphonie «classique», Data de type IP, Dissémination, DGA MI Bruz 26 octobre 2010 Page 4 / 21

5 Contraintes radio (UHF et VHF) (Network Capacities) 1 Mb/s 100 kb/s UHF 10 kb/s VHF 1 km 30 km 10 km 50 km (Range) Nb : on ne traite pas dans cette présentation des moyens HF et SAT DGA MI Bruz 26 octobre 2010 Page 5 / 21

6 Contraintes radio Hétérogénéité forte des réseaux radio Ratio de 1 à plusieurs dizaines entre les flux VHF et les flux UHF Pénurie des ressources radio Temps d accès aux canaux radio (VHF/UHF) Réseaux UHF Haut débit (jusque quelques centaines de kbps) Problèmes de propagation (masques, fading, ) Elongation limitée (de l ordre de la dizaine de kms) Problèmes de stabilité réseau Réseaux VHF Bas débit (jusque quelques kbps) Relativement bonne propagation Elongation assez bonne (quelques dizaines de km) Bonne stabilité réseau (même avec de la mobilité) Interconnexion des réseaux radio VHF/UHF, UHF/VHF/UHF, Instabilités des types de réseaux Impact sur les durées de transit Variation des durées de transit DGA MI Bruz 26 octobre 2010 Page 6 / 21

7 Contraintes radio Impact des caractéristiques réseaux radio sur le Transport Temps de cohérence réseaux Durée pendant laquelle les caractéristiques du réseau sont stables Impact sur le Transport Durée de la transmission des flux/messages vs période de cohérence réseau Analogie Radio Temps Symbole vs Temps canal Pour un réseau tactique global Si basé uniquement sur un réseau radio VHF La période de cohérence réseau = l espérance de stabilité du réseau VHF Si basé sur des réseaux radio UHF et VHF La période de cohérence réseau = l espérance de stabilité du réseau UHF Problème : peut impacter les retransmissions sur le réseau radio VHF DGA MI Bruz 26 octobre 2010 Page 7 / 21

8 Contraintes radio Scénario Transport fiabilisé de bout en bout sur IP Premier réseau en VHF, deuxième réseau en UHF Si une erreur est détectée sur le nœud C Nack (TCP) sur le réseau UHF, puis sur le réseau VHF Les paquets perdus sont retransmis sur le réseau VHF Risque de congestion sur le réseau VHF A VHF 1 kb/s B Nack C UHF 100 kb/s D E DGA MI Bruz 26 octobre 2010 Page 8 / 21

9 Précisions Réseau ad-hoc Wifi Mono-bond radio Réseau MANET Multi-bonds radio DGA MI Bruz 26 octobre 2010 Page 9 / 21

10 Précisions Périmètre du terme «Forme d onde» Application Présentation Session Dans certains cas Nouvelle définition Transport (TCP, UDP) Réseau (IP) Liaison données MANET Définition Historique 1 Physique Medium Physique DGA MI Bruz 26 octobre 2010 Page 10 / 21

11 Motivations pour les réseaux MANET Mobilité et routage entre les stations capacités de relayage et de reconfiguration maximum de connectivité robustesse atteindre très rapidement d autres stations mobiles qui ne sont pas en vue radio directe Mise en œuvre rapide sur le terrain Absence d infrastructure fixe capacité d auto configuration du réseau Evolutivité Possibilité d intégrer facilement un nouveau mobile dans le réseau MANET Possibilité de scinder et de fusionner facilement des réseaux MANET DGA MI Bruz 26 octobre 2010 Page 11 / 21

12 «Pré-MANET MANET» : poste militaire PR4G Destinataire 1 (@IP2) PR4G VS4 IP 1 2 IP1 Relay Relay 3 Destinataire 2 (@IP3) Destinataire 3 (@IP4) DGA MI Bruz 26 octobre 2010 Page 12 / 21

13 Architectures de mobilité DGA MI Bruz 26 octobre 2010 Page 13 / 21

14 MANET / OLSR Travaux INRIA/DGA MI Bruz HIPERCOM Plateforme MANET / OLSR à DGA MI Bruz depuis 2003 Développement & installation Expérimentations fonctionnelles & performances 18 noeuds fonctionnant avec le protocole OLSRv1» INRIA version11 RFC 3626 en IPv6 unicast 8 noeuds fonctionnant avec les protocoles OLSRv1» INRIA version 11 en IPv4 multicast» UNIK en IPv4 unicast 9 noeuds fonctionnant avec les protocoles OLSRv2» INRIA en IPv6 unicast et multicast Objectifs Etudier dans le cadre d Etudes Amonts l intérêt du protocole MANET/OLSR pour les forces armées OLSR : Optimized Link State Routing DGA MI Bruz 26 octobre 2010 Page 14 / 21

15 Démonstrateurs DGA MI Bruz MANET/OLSR Contenu Réseaux radio support WiFi Routage dynamique Connectivité / robustesse Unicast & multicast Quality of Service (QoS) Sécurisation du routage IPv4 & IPv6 Autres réseaux Applications ( , www, VoIP, SIC, ) SIC : Système d Information et de Commandement 13 Shelter T408 4 T403 5 T O215 T GTW 15 8 T220 Ex : Scénario de combat urbain «indoor/outdoor» Réseau de 18 nœuds MANET (Mobile Ad-hoc NETwork) 11 HIPERCOM 1 12 DGA MI Bruz 26 octobre 2010 Page 15 / 21

16 Démonstrateurs DGA MI Bruz MANET/OLSR MANET OLSRv11(RFC3626) VAIO laptop Avaya WiFi card with driver modifications Wired extension serial & Ethernet port Energy DGA MI Bruz 26 octobre 2010 Page 16 / 21

17 Démonstrateurs DGA MI Bruz MANET/OLSR Véhicules 4*4 2 détecteurs IR Caméra IP 2 axes Pan&Tilt M&JPEG GPS Batteries : 2 heures Ad-hoc network via MANET/OLSR (UNIK) FTP, WWW, TELNET on-board server Ethernet, USB, RS232 interfaces Société : Robosoft / WiFibot DGA MI Bruz 26 octobre 2010 Page 17 / 21

18 Démonstrateurs DGA MI Bruz MANET/OLSR IPv4 and Multicast OLSR (INRIA)/OLSR (UNIK) MANET network : network : PC HP IP : ROBOT 4G MANET/ IP : ROBOT 4G MANET/ IP : réseau : PC HP MANET/MOLSR Poste de IP : ROBOT 4G MANET/ IP : network : PC HP IP : network : MANET WiFi MOLSR/OLSR IPv4 (network - 8 nodes) PC HP IP : ROBOT 4G MANET/ IP : Applications : /Linux : Bonephone, VLC /Qemu : MAESTRO, TMSc /Vmware : network : network : DGA MI Bruz 26 octobre 2010 Page 18 / 21

19 Synthèse technique Protocoles de routage MANET proactifs (OLSR, MANET-OSPF, ) Communications continues, contraintes de délais, robustesse vis à vis d une dynamique importante, Systèmes de commandement, de conduite d opérations, Protocoles de routage MANET réactifs (AODV, DYMO, ) Contraintes fortes d énergie, trafic sporadique, Réseaux de capteurs, surveillance, Protocoles de routage MANET multicast optimisés (SMF, MOLSR, MOST, ) Important pour les futurs réseaux radio tactiques DGA MI Bruz 26 octobre 2010 Page 19 / 21

20 Synthèse technique Des extensions sont necessaires pour des utilisations militaires Extensions / OLSR (travaux DGA MI Bruz/INRIA) Support de la QoS Routage securisé Passerelle OLSR/OSPF Multicast Autoconfiguration Fusion de réseaux ad-hoc Topologie hiérarchique Routage dynamique optimisé sur réseaux tactiques contraints Extensions / MANET (autres travaux) Méthode d accès autre que CSMA (TDMAd, OFDMA, CDMA, ) Métriques de routage (énergie, délais, qualité du lien radio, ) Architecture sécurisée Rouge/Noir Passage à l échelle (Fish Eye, ) DGA MI Bruz 26 octobre 2010 Page 20 / 21

21 Conclusion Architecture MANET grand intérêt pour les réseaux militaires Solutions MANET doivent être considérées aujourd hui Pour le routage des réseaux tactiques de desserte, d accès Pour le routage des réseaux tactiques de transit Les réseaux supports radio sont en VHF et en UHF Evolutions technologiques Radio logicielle (SDR) Radio Cognitive DGA MI Bruz 26 octobre 2010 Page 21 / 21