Gestion adaptative des ressources dans les réseaux maillés sans fil à multiples-radios multiples-canaux

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1 Unversté de Montréal Geston adaptatve des ressources dans les réseaux mallés sans fl à multples-rados multples-canaux par Jhene Rezgu Département d nformatque et de recherche opératonnelle Faculté des arts et des scences Thèse présentée à la Faculté des arts et des scences en vue de l obtenton du grade de phlosophae doctor (Ph.D.) en nformatque Août, 2010 Jhene Rezgu, 2010.

2 Unversté de Montréal Faculté des arts et des scences Cette thèse nttulée : Geston adaptatve des ressources dans les réseaux mallés sans fl à multples-rados multples-canaux présentée par : Jhene Rezgu a été évaluée par un jury composé des personnes suvantes : Faban Bastn présdent-rapporteur Abdelham Hafd drecteur de recherche Mchel Gendreau codrecteur Patrc Sorano membre du jury Ahmed Karmouch examnateur externe Faban Bastn représentant du doyen

3 1 Résumé Depus quelques années, la recherche dans le domane des réseaux mallés sans fl ("Wreless Mesh Networ (WMN)" en anglas) suscte un grand ntérêt auprès de la communauté des chercheurs en télécommuncatons. Cec est dû aux nombreux avantages que la technologe WMN offre, telles que l nstallaton facle et peu coûteuse, la connectvté fable et l'nteropérablté flexble avec d'autres réseaux exstants (réseaux W-F, réseaux WMax, réseaux cellulares, réseaux de capteurs, etc.). Cependant, pluseurs problèmes restent encore à résoudre comme le passage à l échelle, la sécurté, la qualté de servce (QdS), la geston des ressources, etc. Ces problèmes persstent pour les WMNs, d autant plus que le nombre des utlsateurs va en se multplant. Il faut donc penser à amélorer les protocoles exstants ou à en concevor de nouveaux. L objectf de notre recherche est de résoudre certanes des lmtatons rencontrées à l heure actuelle dans les WMNs et d amélorer la QdS des applcatons multméda temps-réel (par exemple, la vox). Le traval de recherche de cette thèse sera dvsé essentellement en tros prncpaux volets: le contrôle d admsson du trafc, la dfférentaton du trafc et la réaffectaton adaptatve des canaux lors de la présence du trafc en relève ("handoff" en anglas). Dans le premer volet, nous proposons un mécansme dstrbué de contrôle d admsson se basant sur le concept des clques (une clque correspond à un sousensemble de lens logques qu nterfèrent les uns avec les autres) dans un réseau à multples-sauts, multples-rados et multples-canaux, appelé RCAC. Nous proposons en partculer un modèle analytque qu calcule le rato appropré d admsson du trafc et qu garantt une probablté de perte de paquets dans le réseau n excédant pas un seul prédéfn. Le mécansme RCAC permet d assurer la QdS requse pour les flux entrants, sans dégrader la QdS des flux exstants. Il

4 2 permet auss d assurer la QdS en termes de longueur du déla de bout en bout pour les dvers flux. Le deuxème volet trate de la dfférentaton de servces dans le protocole IEEE s afn de permettre une melleure QdS, notamment pour les applcatons avec des contrantes temporelles (par exemple, vox, vsoconférence). À cet égard, nous proposons un mécansme d ajustement de tranches de temps ("tme-slots"), selon la classe de servce, ED-MDA (Enhanced Dfferentated-Mesh Determnstc Access), combné à un algorthme effcace de contrôle d admsson EAC (Effcent Admsson Control), afn de permettre une utlsaton élevée et effcace des ressources. Le mécansme EAC prend en compte le trafc en relève et lu attrbue une prorté supéreure par rapport au nouveau trafc pour mnmser les nterruptons de communcatons en cours. Dans le trosème volet, nous nous ntéressons à mnmser le surcoût et le déla de re-routage des utlsateurs mobles et/ou des applcatons multméda en réaffectant les canaux dans les WMNs à Multples-Rados (MR-WMNs). En premer leu, nous proposons un modèle d optmsaton qu maxmse le débt, amélore l équté entre utlsateurs et mnmse le surcoût dû à la relève des appels. Ce modèle a été résolu par le logcel CPLEX pour un nombre lmté de nœuds. En second leu, nous élaborons des heurstques/méta-heurstques centralsées pour permettre de résoudre ce modèle pour des réseaux de talle réelle. Fnalement, nous proposons un algorthme pour réaffecter en temps-réel et de façon prudente les canaux aux nterfaces. Cet algorthme a pour objectf de mnmser le surcoût et le déla du re-routage spécalement du trafc dynamque généré par les appels en relève. Ensute, ce mécansme est améloré en prenant en compte l équlbrage de la charge entre clques.

5 Mots clés : Réseaux mallés sans fl, contrôle d admsson, dfférentaton de servces, réaffectaton des canaux, trafc en relève, geston adaptatve, qualté de servce, méta-heurstques. 3

6 4 Abstract In the last few years, Wreless Mesh Networs (WMNs) area brought a new feld of advanced research among networ specalzed scentsts. Ths s due to the many advantages whch WMN technology offers, such as: easy and nexpensve nstallaton, relable connectvty and flexble nteroperablty wth other exstng networs (W-F, WMax, Cellular, Sensors, WPAN networs, etc.). However, several problems stll reman to be solved such as the scalablty, the securty, the qualty of servce (QoS), the resources management, etc. These problems persst for WMNs, therefore the researchers propose to mprove the exstng protocols or to conceve new protocols for WMNs. In order to solve some of the current lmtatons met n the wreless networs and to mprove QoS of real tme multmeda applcatons n such networs, our research wll be dvded prmarly nto three parts: traffc admsson control, traffc dfferentaton and handoff-aware channel assgnment schemes. In the frst part, we propose a dstrbuted admsson control scheme for WMNs, namely, Routng on Clques (a clque s defned as a subset of logcal lns that nterfere wth each other) Admsson Control (RCAC). Partcularly, we propose an analytcal model to compute the approprate acceptance rato and guarantee that the pacet loss probablty n the networ does not exceed a threshold value. The model also allows computng end-to-end delay to process flow requests wth delay constrants. In the second part, we desgn an effcent scheduler for Mesh Determnstc Access (MDA) n IEEE s-based WMNs, called Enhanced Dfferentated- MDA (ED-MDA) to support voce and vdeo applcatons wth strct requrements

7 5 on delay and on blocng/droppng probablty. ED-MDA together wth Enhanced Admsson Control, namely EAC, reserves the mnmum amount of necessary resources whle mantanng an acceptable handoff call droppng and hgh resource utlzaton. The fnal secton addresses handoff-aware channel assgnment (CA) problem n Multple Rados WMNs (MR-WMNs). In ths secton, we frst propose a mult-objectve optmzaton model that, besdes maxmzng throughput, mproves farness and handoff experence of mesh clents. In ths model, the Jan s ndex s used to maxmze users farness and to allow same channel assgnments to lns nvolved n the same hgh handoff traffc, thus reducng handoff-trggered re-routng characterzed by ts hgh latency. Second, we solved ths model to obtan exact solutons by the CPLEX software for a lmted number of nodes. We therefore propose to use centralzed heurstcs/metaheurstcs algorthms as an offlne CA process to obtan near-optmal solutons for larger nstances (real sze networ). Moreover, n order to adapt to traffc dynamcs caused especally by user handoffs, an onlne CA scheme s proposed that carefully re-assgns channels to nterfaces wth the purpose of contnuously mnmzng the re-routng overhead/latency durng user handoffs. Ths onlne scheme s mproved usng load balancng. Keywords: Wreless mesh networ, admsson control, servce dfferentaton, channel assgnment, handoff, networ management, qualty of servce, metaheurstcs.

8 6 Table de Matères Résumé... 1 Abstract... 4 Lste des Tableaux Lste des Fgures Glossare et Traductons Lste des Sgles et Abrévatons Lste des Défntons Remercements Dédcace Chaptre 1: Introducton Contexte de recherche Archtecture des WMNs Applcatons réelles deployant WMNs Motvatons et objectfs Contrbutons et organsaton de la thèse Artcles publés/soums durant cette thèse Chaptre 2: Revue de la Lttérature Introducton Les mécansmes d accès au méda sans fl... 34

9 Mécansme d accès dstrbué DCF pour la norme IEEE Mécansme d accès EDCA pour la norme IEEE e Mécansme d accès optonnel MDA pour la norme IEEE s Récaputatlf et comparason des mécansmes d accès Qualté de servce dans les réseaux mallés sans fl Modèles de qualté de servce pour les réseaux ad hoc Dmensonnement des WMNs: augmenter la capacté L mportance de consdérer et de mnmser les nterférences Contrôle d admsson Geston adaptatve Dfférentaton de servces dans les réseaux sans fl Routage dans les reseaux sans fl Les approches exstantes d affectaton des canaux Affectaton fxe des canaux (AFC) Affectaton dynamque des canaux (ADC) Affectaton hybrde des canaux (AHC) Optmsaton des dfférents crtères dans les WMNs Récaputatlf et comparason des approches d affectaton des canaux Synthèse Chaptre 3: Dstrbuted Admsson Control n Wreless Mesh Networs: Models, Algorthms, and Evaluaton Abstract Introducton Related wor Networ Model Connectvty Graph Clques Assumptons/Notatons Queung Model Proposed Analytcal Model: Computng the Clque-Acceptance Rato and End-to-End Delay Traffc Characterzaton PLP... 86

10 Computng the Acceptance Rato Computatonal Complexty of Acceptance Rato Computng Computng the Delay n Each A-Clque Routng on Clques Admsson Control Algorthm Smulaton Results Smulaton Confguratons Results Analyss Conclusons and Future Wor Abstract Introducton Related wor Problems wth EDCA QoS Guarantees n IEEE s Problems wth MDA-based Schemes to Guarantee QoS n IEEE s Overvew of ED-MDA Assumptons and Notatons MDA wthout Traffc Dfferentaton MDA wth Traffc Dfferentaton: ED-MDA The Real Tme Connectons Analyss n the ED-MDA per-flow Scheme Impact of MDAOP Perodcty and CFP Perod Bounds Condtons for CFP Adaptve Adjustment Admsson Control Scheme EAC Possble CFP Values Update Based on EAC Operaton Tme-Slots Reservaton over ED-MDA by EAC Algorthm Impact of the State Hstory Length: S Smulaton Results Smulaton Confguratons Results Analyss Conclusons and Future Wor Acnowledgment

11 9 Chaptre 5: Optmzaton Model for Handoff-Aware Channel Assgnment Problem for Mult-Rado Wreless Mesh Networs Abstract Introducton Related Wor Formulaton Problem Descrpton Networ Model Clques Problem Formulaton Solvng The Model Heurstc Based on Greedy Algorthm A Varable Neghborhood Search Method A Tabu Search Algorthm Proposed On-Lne Channel Assgnment Scheme Channel Assgnment Trgger Onlne Channel Assgnment Algorthm Smulaton Results Case I: Known Handoff traffc Case II: Dynamc CA wth and wthout HALBTH Case III: Dynamc CA based heurstcs MHALB+/MTABU Conclusons and Future Wor Chaptre 6: Concluson et recherches futurs Résumé des contrbutons Drectons pour les travaux futurs Bblographe

12 10 Lste des Tableaux Table 1. Comparason des méthodes d accès proposées dans la lttérature Table 2. Récaptulatf des travaux sur le contrôle d admsson Table 3. Lst of Symbols/Parameters Table 4. Changes of local maxmum occupancy Table 5. Smulaton parameters Table 6. Notatons parameters Table 7. QoS requrement: 4 servce classes Table 8. QoS requrement: 4 new servce classes Table 9. Alpha adjustment accordng to the blocng probablty constrant state Table 10: Smulaton parameters Table 11. Notatons parameters and varables Table 12. CPU tme (sec) wth HALBTH, MHALB and CPLEX: 10-nodes networ Table 13. CPU tme (sec) wth MHALB+, MATBU+ and CPLEX: 19-nodes networ

13 11 Lste des Fgures Fg. 1. Archtecture clent Fg. 2. "Bacbone" d un réseau mallé [Ch06] Fg. 3. Archtecture hybrde [Ch06] Fg. 4. "Broadband Home Networ" [AW05] Fg. 5. Accès au méda sans fl en mode DCF (IEEE ) Fg. 6. Accès au méda sans fl en mode EDCA (IEEE e) Fg. 7. MDAOPs durant l ntervalle DTIM (802.11s) [So07] Fg. 8. Le modèle FQMM Fg. 9. Le modèle SWAN [GC02] Fg. 10. Dffuson rado à une dstance r Fg. 11. Deux zones: de transmsson (r) et de CSR (] r, R]) Fg. 12. Dfférentaton de servces Fg. 13. Une taxonome des approches d affectaton des canaux dans les WMNs 63 Fg. 14. Modèle du support de la QdS de notre approche dans les WMNs Fg. 15. A wreless mesh networ Fg. 16. Connectvty graph: G A Fg. 17. A-clques and B-clques Fg. 18. Traffc scenaro: an example Fg. 19. Inter-CH nteractons Fg. 20. Delay varaton wth MDA versus CA Fg. 21. Throughput varaton wth MDA versus CA Fg. 22. Loss varaton wth MDA versus CA Fg. 23. Outage varaton wth MDA versus CA Fg. 24. Blocng varaton wth MDA versus CA Fg. 25. Overhead varaton wth MDA versus CA

14 12 Fg. 26. Blocng, pacet loss probablty of RCAC versus W.O.RCAC for dfferent networ szes Fg. 27. A typcal WMN where transmsson clques vs. nterferences clques are shown, topology of Mesh routers mutually nterferng wthn clques Fg. 28. (a) MDA per-flow schedule; and (b) ED-MDA per-flow schedule Fg. 29. Man felds of the call request pacet n IEEE s (ED-MDA) Fg. 30. The smulated topology Fg. 31. Pacet loss (%) for voce calls usng dfferent access Methods Fg. 32. Pacet loss (%) for vdeo calls usng dfferent access methods Fg. 33. Delay for voce calls usng dfferent access methods Fg. 34. Delay for vdeo calls usng dfferent access methods Fg. 35. HO calls droppng probablty wth and wthout ED-MDA Fg. 36. New calls blocng probablty wth and wthout ED-MDA Fg. 37. Impact of the beta value on the HO and new calls delay for an offered load equal to 10 Mbps wth ED-MDA (S=2) Fg. 38. Impact of β on the HO and new calls delay for an offered load equal to 10 Mbps wth ED-MDA (S=10) Fg. 39. Impact of β on the HO and new calls Blocng/Droppng probablty for an offered load equal to 10 Mbps wth ED-MDA (S=2) Fg. 40. Impact of the hstory length on the HO and new vdeo calls delay for an offered load equal to 10 Mbps and β equal to 1.9 wth ED-MDA Fg. 41. Impact of the hstory length on the HO and new voce calls delay for an offered load equal to 10 Mbps and β equal to 1.9 wth ED-MDA Fg. 42. Impact of the hstory length on the HO and new calls blocng/droppng probablty for an offered load equal to 10 Mbps and and β equal to 2.1 wth ED- MDA Fg. 43. A 2-rados MR-WMN wth 3 orthogonal frequences assgnment Fg. 44. An example of MR-WMN CA schemes Fg. 45. Node move Fg. 46. Clques exchanges

15 13 Fg. 47. Delay wth HALBTH, MHALB and optmal soluton Fg. 48. Pacet loss rate wth HALBTH, MHALB and optmal soluton Fg. 49. Throughput wth HALBTH, MHALB and optmal soluton Fg. 50. Delay wth MHALB Fg. 51. Throughput wth MHALB Fg. 52. Loss wth MHALB Fg. 53. Jan s farness ndex Fg. 54. Throughput acheved by MCs (0,0,0,1) Fg. 55. Throughput acheved by MCs (1/3,1/3,1/3,0) Fg. 56. Delay (a); pacet loss rato (b); throughput (c) Fg. 57. Delay (a); pacet loss rato (b); throughput (c) Fg. 58. Delay (a) and pacet loss rate (b) wth and wthout HALBTH Fg. 59. Delay wth MHALB+ and MTABU Fg. 60. Throughput wth MHALB+ and MTABU Fg. 61. Loss rate wth MHALB+ and MTABU

16 14 Glossare et Traductons Assgnment Bacbone WMN Carrer Sensng Range Gateway Cluster Custer-head Handoff Medum Access Reservaton Medum Mesh Clent Mesh Router Passve Clusterng Route Dscovery Routng loop Software QoS Tme-slots Transmsson range WMN Affectaton Réseau fédérateur mallé sans fl Portée de l nterférence Passerelle Groupe Chef de groupe Trafc en relève L accès au medum est avec réservaton Méda de transmsson Clent mallé Routeur mallé Regroupement passf La découverte d une route Boucle de routage QdS logcel Tranches de temps Portée de la transmsson Réseau mallé sans fl

17 15 Lste des Sgles et Abrévatons AC AP AFC ADC AHC ATM AODV CA CBR CFP CH CP CSMA/CA CSR CTS CW DCF DffServ DSDV DTIM EAC EDCA ED-MDA FFMC Access Category Access Pont Affectaton Fxe des Canaux Affectaton Dynamque des Canaux Affectaton Hybrde des Canaux Asynchronous Transfer Mode Ad hoc On Demand Dstance Vector routng protocol Contenton Access Constant Bt Rate Contenton Free Perod Clque Head Contenton Perod Carrer Sense Multple Access wth Collson Avodance Carrer Sensng Range Clear-To-Send Contenton Wndow Dstrbuted Coordnaton Functon Dfferentated Servces Dstance Source Dstance Vector routng protocol Delvery Traffc Indcaton Message Effcent Admsson Control Enhanced Dstrbuton Channel Access Enhanced Dfferentated-Mesh Determnstc Access Fulerson-based Matrx Computaton

18 16 FTP IEEE IETF IntServ IP MAC MANET MC MDA MDAOPs MR MR-WMN MPR NAV NLOS ns-2 OBS OLSR PHY PCF P-CS PLP QoS QdS RCAC RREQ RSVP Fle Transfer Protocol Insttute of Electrcal and Electroncs Engneers Internet Engneerng Tas Force Integrated Servces Internet Protocol Medum Access Control Moble Ad hoc Networ Mesh Clent Mesh Determnstc Access MDA opportuntes Mesh Router Multples Rados-Wreless Mesh Networ Mult-Ponts relays Networ Allocaton vector Non-Lne Of Sght Networ Smulator-2 Optcal Burst Swtchng Optmzed Ln State Routng PHYscal layer Pont Coordnaton Functon Physcal sensng range Pacet loss probablty Qualty of Servce Qualté de Servce Routng on Clques Admsson Control Route REQuest Resource ReSerVaton Protocol

19 17 RTS TC TCP TOXP TS UDP V-CS VoIP WMN Request-To-Send Topology Control Transmsson Control Protocol Transmsson Opportunty Traffc Spot User Datagram Protocol Vrtual Carrer Sensng Vox sur IP Wreless Mesh Networ

20 18 Lste des Défntons Affectaton Canal de communcaton rado Interface rado Clque Clque maxmale Clque A Clque B Nœud r R Route Requête Routage Dfférentaton de servces Une affectaton des canaux aux cartes rado de chaque nœud. Un méda ("medum") de transmsson d'nformaton sans fl. Il rele la source au destnatare et permet l'achemnement du message. Par exemple, ce canal est partagé par les nœuds selon l algorthme CSMA/CA dans IEEE Chaque nœud est supposé équpé par une ou pluseurs cartes rado. Ensemble de nœuds adjacents deux à deux. Clque pour laquelle l ajout de n mporte quel autre nœud du graphe fat perdre la proprété de clque (adjacence deux-àdeux des nœuds). Nœuds partageant un ou pluseurs canaux et dont la dstance entre eux est nféreure à r. Nœuds partageant un ou pluseurs canaux et dont la dstance entre eux nfereure à R et strctement supéreure à r. Peut être MC ou MR, équpé de multples-rados, l peut communquer sur un ou pluseurs canaux. La portée de la transmsson, souvent fxée à 250 mètres. Les nœuds qu sont à une dstance nféreure à r peuvent transmettre et recevor entre eux. La portée de l nterférence, souvent fxée à 550 mètres. Les nœuds qu sont à une dstance comprse entre R et r sont en mesure de détecter l actvté sur le nœud mas pas en mesure de trer l nformaton. Une sute de canaux rado. Une demande du trafc entre source et destnaton. Attrbuer une route à une requête. Classer les trafcs selon leurs prortés.

21 19 Remercements Au terme de ce traval de longue halene, je tens à remercer tous celles et ceux qu m ont adée de près ou de lon à mener à ben ma recherche, tous ceux ou celles qu étaent dsponbles et ont partcpé à rendre plus humane, plus rche et enrchssante cette longue expérence. Mes remercements ront auss ben à mes ensegnants qu au cadre admnstratf de notre département, mas auss à ma famlle, mon époux et à mes am(e)s. Je remerce tout d abord mon drecteur de recherche M. Abdelham Hafd, qu, tout au long de quatre ans, m a appuyée et m a encouragée à donner le melleur de mo-même. Je lu exprme toute ma grattude pour avor réuss à stmuler contnuellement mes capactés et mon potentel. Il a su être réconfortant et généreux sans jamas lasser de côté la rgueur n la précson qu ncombent à la recherche. Je tens également à remercer M. Mchel Gendreau pour son encadrement, ses consels laboreux et son souten qu m ont perms de mener à ben ce projet de thèse. Mes vfs remercements sont auss adressés à tous les membres du jury : M. Faban Bastn, professeur au département d nformatque et recherche opératonnelle à l unversté de Montréal, M. Patrc Sorano, professeur à l HEC Montréal et M. Ahmed Karmouch, professeur à l unversté d Ottawa, pour m avor fat l honneur d accepter d évaluer mon projet de thèse. Je remerce également tous mes collègues de laboratore pour leur collaboraton actve et leur présence.

22 20 Je ne manqueras pas de remercer mon cher époux Radhouane pour son rremplaçable et ncondtonnel souten. Il a été toujours à mes côtés surtout lors des moments les plus dffcles de cette thèse. Enfn, je n oubleras pas d exprmer toute ma reconnassance à certans membres de ma famlle (ma chère et adorable mère, mon frère Azz et mes sœurs) et à mes am(e)s proches, qu m ont soutenue, ne serat-ce que par le cœur, et qu ont su être présent(e)s quand j a eu beson d eux.

23 21 Dédcace Je déde ce modeste traval à la mémore de mon père. J espère que, du monde qu est sen mantenant, l appréce ce geste comme preuve de ma profonde reconnassance.

24 22 Chaptre 1: Introducton 1.1 Contexte de recherche Les réseaux mallés sans fl (Wreless Mesh Networs-WMNs) sont une classe émergente des réseaux sans fl. Ils reprennent le prncpe d un réseau sans fl à multples-sauts, c est-à-dre que les communcatons entre deux nœuds peuvent être supportées par pluseurs nœuds ntermédares, (appelés Mesh Router-MR) dont le rôle est de relayer l nformaton d un pont à un autre [AW05]. Ces MRs s organsent d une manère autonome de façon à former un réseau fédérateur mallé sans fl ("Bacbone WMN"). Ils jouent également le rôle d une passerelle/pont d accès vers dfférentes technologes sans fl (réseaux W- F, réseaux WMax, réseaux cellulares, réseaux de capteurs, réseaux prvés sans fl, etc.). Les nœuds MRs ont une moblté très rédute, vore nulle, défnssant ans un réseau qu, par rapport aux nœuds des réseaux ad hoc mobles (Moble Ad hoc Networs-MANET), n ont n contrantes d autonome en énerge n problèmes de manten de la connectvté. Les WMNs permettent d ntégrer pluseurs technologes sans fl et ont donc pour vocaton de jouer le rôle d un réseau d accès vers l Internet ou vers dfférents types de réseaux sans fl. La communcaton entre équpements dans les WMNs est NLOS (Non- Lne Of Sght) [Ch06], c'est-à-dre que ces équpements communquent même s l y a des obstacles sur le chemn LOS (Lne Of Sght), par exemple des mmeubles, des arbres ou des collnes. La caractérstque qu dstngue la technologe WMN est sa topologe dynamque, qu lu permet d être dynamquement autoconfgurable, auto-curatve (préventve). Dans le cas où un chemn tomberat en panne, un nouveau chemn prend sa place pour assurer la connectvté dans le réseau. Par conséquent, les WMNs sont fortement fables. Tous ces dspostfs

25 23 permettent aux réseaux WMNs d être ntéressants grâce à l automatsaton de la mantenance du réseau, aux bas coûts de la constructon et aux servces de couverture robustes et fables. Les réseaux WMNs sont caractérsés par la capacté de chaque partcpant d agr à la fos comme clent et comme routeur du réseau. S un émetteur n est pas à portée drecte de la machne destnaton, les nformatons devront être transmses de proche en proche, le long d un chemn établ et mantenu par le réseau en cas de modfcatons de la topologe (ces réseaux sont d alleurs qualfés de multples-sauts). Les WMNs sont donc amenés à être le support de communcaton d une grande dversté d applcatons ayant dfférentes exgences de qualté de servce (QdS) en termes de déla, de débt, de fablté, de confdentalté, etc. Ces applcatons concernent de nombreux domanes, tels que la domotque 1, les systèmes embarqués, les systèmes de santé, etc. Par conséquent, de nombreuses applcatons peuvent être développées grâce à la technologe WMN. Pluseurs compagnes ont déjà commercalsé les produts WMNs dans le marché Télécom. De ce fat, pluseurs vlles ont ms en place les WMNs, ctons comme exemple l archtecture MetroMesh [Ch06] qu est déployée dans la vlle de Chasa au Mnnesota. Les réseaux WMNs sont consdérés comme l une des clés de la technologe réseaux sans fl pour la prochane génératon. Dans cette secton, nous avons commencé par présenter les avantages des WMNs. Tros types d archtectures de systèmes seront exposés suvs de quelques exemples d applcatons réelles déployant les WMNs Archtecture des WMNs Les réseaux WMNs se composent de deux types de nœuds : les MRs qu possèdent, en plus des fonctonnaltés communes d un routeur câblé, des 1 Ensemble de technques adjognant à celles du bâtment les ressources de l'électronque, de l'nformatque et des télécommuncatons pour amélorer l'habtat human (ref.

26 24 fonctonnaltés addtonnelles pour supporter le routage dans les WMNs. Ils sont auss dotés de multples-nterfaces sans fl pour se connecter aux dfférentes technologes sans fl. Grâce aux fonctonnaltés passerelle/pont ajoutées aux MRs, les WMNs ncorporent les réseaux exstants. Le deuxème type est un clent mallé sans fl (MC). Il a deux rôles : un utlsateur fnal ou/et un routeur avec le mnmum de fonctonnaltés. Ces MCs ont une seule nterface sans fl [Ch06]. L archtecture de WMN est classfée selon tros modèles [Ch06] : archtecture clent, archtecture "bacbone" d un réseau mallé et archtecture hybrde. L archtecture clent est consttuée de nœuds clents seulement. Ceux-c jouent un double rôle : utlsateur fnal et routeur (cf. Fg. 1). Cette archtecture permet une communcaton "peer to peer" à travers tous les nœuds du réseau. Ce type de réseaux est plus smlare aux réseaux conventonnels ad hoc pusqu une seule technologe rado est utlsée. Cependant, ces nœuds clents dovent être équpés par plus de logcels et de matérels pour supporter le routage. Fg. 1. Archtecture clent L archtecture "bacbone" d un réseau mallé est consttuée des MCs et des MRs (cf. Fg. 2). Les MRs consttuent le "bacbone" de

27 25 l nfrastructure pour les MCs en leur permettant la connectvté. Ils réalsent les fonctons, tels que le routage, l auto-confguraton, l autopréventon. Pluseurs technologes rado peuvent être ncorporées à ce type de réseaux mallés, par exemple , , etc. Grâce aux fonctonnaltés pont/passerelle ncorporées dans les MRs, cette nfrastructure fournt une nterface pour l ntégraton des réseaux sans fl exstants. S les MCs utlsent la même nterface rado, ls peuvent communquer drectement avec les MRs. Dans le cas où les clents n auraent qu une nterface Ethernet, ls ne peuvent alors être connectés aux MRs qu à travers cette nterface. Fg. 2. "Bacbone" d un réseau mallé [Ch06] L archtecture hybrde est composée des deux archtectures précédentes (cf. Fg. 3). Les nœuds clents communquent entre eux va les MRs ou peer to peer. Le "bacbone" de l nfrastructure WMN permet la connectvté aux dfférents réseaux sans fl exstants. Cette dernère archtecture sera le modèle appropré pour la génératon future.

28 26 Fg. 3. Archtecture hybrde [Ch06] Applcatons réelles deployant WMNs L applcaton "Broadband Home Networng" 2 (cf. Fg. 4) est mplémentée présentement à travers le protocole IEEE [Ch06]. Les dffcultés rencontrées en réalsant cette applcaton sont les zones non couvertes et l nstallaton coûteuse des AP (Access pont) multples. En plus, deux nœuds de dfférents AP ne peuvent pas communquer drectement entre eux. Grâce aux WMNs, ces problèmes peuvent être résolus en remplaçant les AP par des MRs et en utlsant plus de ces MRs dans les zones non couvertes. Le déploement de WMN dans une zone métropoltane a pluseurs avantages. En premer leu, le taux de transmsson dans la couche physque est plus élevé que pour n mporte quel autre réseau cellulare actuel. En second leu, l utlsaton des WMNs est mons coûteuse pour les réseaux métropoltans sans fl à large bande d accès s on la compare aux réseaux câblés ou optques. En derner leu, à travers NLOS et les multples-sauts parm les nœuds, une zone de servce plus large est offerte. Nous constatons de même que les réseaux WMNs sont parfats pour les applcatons de contrôle des mmeubles, car celles-c sont composées 2 Applcaton dans laquelle, un ensemble d équpements communquent à travers le réseau mallé tels que par exemple : TV, projecteur, caméra dgtale, mprmante, lecteur MP3 etc.

29 27 d équpements électronques comme lumère, ascenseur, clmatsaton, etc. Il y a auss d autres applcatons approprées à l utlsaton des WMNs, comme les systèmes de transport, le système médcal, l accès publc à Internet, etc. Fg. 4. "Broadband Home Networ" [AW05] 1.2 Motvatons et objectfs Ben que la recherche dans le domane des réseaux WMNs sot récente, elle est vaste et dversfée. En effet, des travaux de recherche conséquents sont actuellement en tran d être effectués par des chercheurs dans le but de normalser un ou pluseurs protocoles de routage pour les réseaux WMNs [AW05]. En outre, de nombreux autres travaux portant sur des protocoles de plus haut nveau (qualté de servce, découverte de servces, etc.) ont auss été réalsés. Ces recherches s appuent sur des smulatons utlsant en partculer la norme [EG08] de l IEEE ou son extenson drecte e [NT04] [HM07], qu assure la dfférentaton du trafc selon des classes de prorté. De même, les chercheurs, en , ont adopté le protocole IEEE s [HM07] [HM08], qu est un protocole dédé aux WMNs et qu ncorpore une méthode d accès détermnste optonnelle appelée MDA, conçue pour les WMNs. Garantr la QdS pour les applcatons multméda temps-réel demeure un déf dans les réseaux sans fl. Étant donné que les WMNs sont consdérés parm les solutons les plus attrayantes pour les problèmes des réseaux sans fl de nouvelle génératon, ls

30 28 dovent être capables d effectuer le routage de ce genre d applcatons avec la QdS exgée. Ans, l objectf de ce traval de thèse est de contrbuer à la défnton d une soluton pour le support de la QdS dans le réseau fédérateur mallé sans fl, ans qu à l analyse des performances de cette soluton. Le traval se stue plus précsément au nveau de la sous-couche MAC (Medum Access Control) et de la couche réseau. D une part, l s agt de spécfer, d évaluer, pus d mplanter des mécansmes de geston de ressources (ordonnancement, contrôle d admsson, etc.) afn d offrr un servce dfférencé avec certanes garantes de QdS. D autre part, d adapter le protocole de routage le plus appropré aux réseaux mallés sans fl afn de prendre en consdératon les paramètres de QdS, tel que le déla. En effet, les résultats de nombreux travaux de recherche sur le routage [PB03], [PB94], [CJ03] dans les réseaux MANET sont à reconsdérer [YJ08] pusqu ls ont été conçus avec un souc d optmser la consommaton d énerge et sous l hypothèse d une forte moblté des nœuds. Cependant, ces aspects ne sont plus valdes dans le cadre des réseaux mallés sans fl. Par conséquent, beaucoup de traval reste à fare pour ce type de réseaux. Cette thèse aborde le problème de garantr une QdS pour les applcatons avec des contrantes temporelles, telles que la vox et la vsoconférence. Pour satsfare ce type d applcatons, nous nous ntéressons prncpalement, dans le premer volet de la thèse, au contrôle d admsson des flux entrants en leur garantssant un court déla et un fable taux de perte de paquets. Sachant que les utlsateurs mobles sont de plus en plus nombreux et fréquents dans les WMNs et que ces utlsateurs ament pouvor se promener sans avor à se soucer de la possblté d nterrupton de leurs communcatons, nous tratons la dfférentaton entre pluseurs classes de servce en présence du trafc en relève dans le deuxème volet de la thèse.

31 29 Le derner volet de cette thèse s attaque au problème de réaffectaton des canaux en présence des appels en relève afn de mnmser le surcoût et le déla de re-routage et d amélorer l équté entre utlsateurs. Ce problème d optmsaton tent en compte mants aspects et crtères, souvent contradctores, ben qu ls soent étrotement lés entre eux. 1.3 Contrbutons et organsaton de la thèse Les sujets de recherche évoqués c-dessus ont about à pluseurs résultats, que nous avons soums ou publés sous forme d artcles dans des revues et des conférences nternatonales avec arbtrage. La thèse est consttuée de tros artcles de revues scentfques que nous avons jugé les plus sgnfcatfs et complets parm les onze que nous avons produts. Neuf de ces artcles ont été acceptés (dont deux artcles de revues et sept artcles de conférences) et deux artcles revues soums. Les artcles sélectonnés sont numérotés en gras à la fn de cette secton. Tros chaptres, dans cette thèse, correspondent ans à tros artcles de revues. Dans le chaptre 2, après avor ntrodut les WMNs et leurs caractérstques, nous défnssons en premer leu des notons dont nous aurons beson pour une melleure compréhenson des chaptres qu vont suvre. En second leu, nous survolons les solutons exstant déjà dans la lttérature. En effet, une analyse crtque de ces solutons nous permet d dentfer leurs lmtes et de mettre en place de nouvelles dées et propostons. Le chaptre 3 propose un modèle analytque qu (1) calcule un rato appropré d admsson du trafc afn d assurer la QdS exgée par les flux entrants en termes d un fable taux de perte de paquets; (2) calcule le déla de bout en bout pour les flux entrants avec une contrante prédéfne pour garantr un déla court et satsfasant pour les applcatons avec des contrantes temporelles; (3) prend en compte les nterférences et les ressources locales et celles dans un vosnage avant

32 30 de prendre des décsons relatves à l acceptaton et au rejet d un trafc entrant. Ans, le contrôleur d admsson (RCAC) que nous avons proposé est capable de fournr la QdS exgée. Nous prouvons de même que la méthode d accès CSMA/CA couplée avec RCAC donne de melleurs résultats que ceux de la méthode d accès MDA en termes de débt, de surcoût, de déla et de taux de blocage ou de perte de paquets. Dans le chaptre 4, nous ntrodusons d abord la dfférentaton entre classes de servce multples en présence du trafc en relève pour amélorer la QdS, notamment des applcatons multméda temps-réel et/ou des utlsateurs mobles. Nous démontrons ensute que la méthode d accès MDA renforcée par des mécansmes de contrôle d admsson et de geston des tranches de temps, selon la classe de servce en présence du trafc en relève, est melleure que les méthodes d accès DCF et EDCA en termes de longueur du déla, du taux de perte de paquets et surtout du taux de suppresson du trafc en relève. Dans le chaptre 5, nous proposons un modèle d optmsaton qu réaffecte les canaux de façon prudente en prenant en compte le trafc en relève. Ce modèle consdère dfférentes fonctons objectf, tels que le débt, l équté, le surcoût et la varaton de l équlbrage de la charge. Le solveur CPLEX [CP] est utlsé pour résoudre le modèle, et l outl de smulaton ns-2 [NS] pour la mesure de performance. En effet, ce modèle prend en consdératon la coexstence de ces nombreux crtères pour retrouver une bonne soluton sans pour autant favorser l un des crtères au détrment des autres; une soluton smultanément optmale pour les quatre crtères étant mpossble à garantr. En d autres termes, une bonne soluton est celle qu garantt la QdS exgée par les applcatons temporelles. Par exemple, dans une applcaton vox, une soluton qu donne un déla supéreur à 150 ms n est pas consdérée comme une bonne soluton, même s elle satsfat les autres crtères (débt, équté, l équlbrage de la charge).

33 31 Le chaptre 6 résume les contrbutons majeures de cette thèse et expose les futures drectons de recherche. 1.4 Artcles publés/soums durant cette thèse 1. J. Rezgu, A. Hafd, and M. Gendreau, "Dstrbuted Admsson Control n Wreless Mesh Networs: Models, Algorthms, and Evaluaton", n IEEE Journal Transactons on Vehcular Technology, Vol.59, No.3, pp , J. Rezgu, A. Belbeouche and A. Hafd, "On Delay performance and Burst Assembly for Wreless Mesh and Optcal Burst Swtchng Converged Metro Area Networ", n ACM/Sprnger Moble Networs and Applcatons, DOI: /s , J. Rezgu, A. Hafd and M. Gendreau, "Admsson Control and QoS Provsonng for IEEE s-based Mesh determnstc Access", Submtted to Journal of Computer Networs, J. Rezgu, A. Hafd, R. Ben al and M. Gendreau, "Optmzaton Model for Handoff-Aware Channel Assgnment Problem for Mult-Rado Wreless Mesh Networs", Submtted to IEEE Journal Transactons on Vehcular Technology, J. Rezgu, A. Hafd, R. Ben Al and M. Gendreau, "Handoff-Aware Channel Assgnment for Mult-Rado Wreless Mesh Networs", n Proc. of IEEE ICC, pp.1-6, J. Rezgu, A. Hafd, R. Ben Al and M. Gendreau, "Meta-heurstcs for Channel (Re-) Assgnment Problem for Mult-Rado Wreless Mesh Networs", n Proc. of INFORMS Telecom, 2010

34 32 7. J. Rezgu, A. Hafd, R. Ben Al and M. Gendreau, "Varable neghborhood search method for channel Assgnment Problem n Mult-Rado Wreless Mesh Networs", to appear n Proc of IEEE LCN 2010, J. Rezgu, A. Hafd and M. Gendreau, "Admsson Control and QoS Provsonng n Mult-Servce MDA n IEEE s-based Wreless Mesh Networs", to appear n Proc of ISCT Qshne Conference, J. Rezgu, A. Hafd, M.Gendreau and B.Rong, "Congeston-aware Clquebased Handoff n Wreless Mesh Networs", n Proc of IEEE MSN, pp , J. Rezgu, A. Belbeouche and A. Hafd, "Novel Analytcal Delay Model and Burst Assembly Scheme for Wreless Mesh and Optcal Burst Swtchng Convergence", n Proc of ICST QShne, Las Palmas, Span, pp , J. Rezgu, A. Hafd and M. Gendreau, "A Dstrbuted Admsson Control Scheme for Wreless Mesh Networs", n Proc of IEEE Broadnets, London, UK, pp , 2008.

35 33 Chaptre 2: Revue de la Lttérature 2.1 Introducton Dans ce chaptre, nous présentons les prncpaux travaux de recherche tratant de la QdS dans le contexte des réseaux ad hoc et WMNs. Dans ce cadre, de nombreux travaux tratant de l augmentaton de la capacté ([KV05], [KV06], [KN05]) du réseau ont été développés. Néanmons, cette augmentaton ne sgnfe malheureusement pas, dans la plupart des cas, une garante de la QdS. Cec est explqué par le fat que ces travaux n ont pas ntrodut dans leurs modèles un mécansme de contrôle d admsson pour bénéfcer de cette augmentaton. L absence d un mécansme qu contrôle les flux entrants et qu s assure d avor suffsamment de largeur de la bande passante dsponble avant d accepter les flux, rsque probablement de congestonner le réseau et de dégrader la QdS des trafcs exstants en termes de long déla et d augmentaton de perte de paquets. Les dfférents mécansmes d accès pour les réseaux sans fl seront présentés. Nous mettons l accent sur leurs avantages et leurs nconvénents. D abord, nous présentons la descrpton de la méthode d accès en mode dstrbué (protocole Dstrbuted Coordnaton Functon-DCF), suve d une ntroducton à la problématque lée à la QdS. Nous exposons ensute la technque d accès dstrbuée au méda sans fl pour la norme IEEE e, à savor EDCA (Enhanced Dstrbuton Channel Access) tout en évoquant ses apports en termes de QdS. Pus, nous présentons le mécansme d accès détermnste (Mesh Determnstc Access-MDA) en détal; MDA étend DCF pour qu l adapte une procédure de réservaton détermnste en se basant sur des pérodes de temps appelées MDA opportuntés (MDAOPs). Par la sute, un état de l art concernant le mécansme de contrôle d admsson sera détallé pour les protocoles IEEE et IEEE e respectvement. Les protocoles de routage les plus connus ans que le regroupement passf feront l objet de la prochane secton. Même s le routage ne consttue pas le fondement de notre contrbuton, la connassance des protocoles de routage du monde ad hoc est nécessare

36 34 au traval que nous allons mener, en partculer lors de la proposton du protocole de routage dstrbué RCAC du chaptre 3. Dans une étape suvante, nous étudons la nécessté des servces dfférencés pour mantenr une certane QdS aux nouvelles applcatons multméda avec des contrantes temporelles. Par la sute, sera présentée une revue de lttérature mettant en perspectve les solutons qu proposent de nouvelles technques et heurstques pour l affectaton des canaux dans les MR-WMNs. Fnalement, une synthèse s mpose pour postonner nos contrbutons par rapport aux travaux de recherches proposés dans la lttérature. 2.2 Les mécansmes d accès au méda sans fl Nous présentons les tros mécansmes d accès de base auxquels nous avons eu recours comme plateforme à nos algorthmes. Nous mettons l accent sur leurs atouts mas auss sur leurs lmtes pour fare comprendre l mportance des ajouts que nous avons proposés dans l objectf d adapter ces mécansmes aux contrantes de QdS requses par les applcatons multméda Mécansme d accès dstrbué DCF pour la norme IEEE Le standard IEEE retent deux méthodes d accès: la premère, DCF, est une méthode dstrbuée, elle fat ntervenr la totalté des statons du réseau; la deuxème, PCF (Pont Coordnaton Functon), est basée sur une approche centralsée dans laquelle l accès au méda se contrôle par le pont d accès. Dans ce qu sut, nous détallons le fonctonnement du mécansme DCF en mettant l accent sur son napttude de supporter des trafcs ayant des exgences strctes en matère de débt, de temps de transfert et surtout de récurrence temporelle (ggue) Fonctonnement général de DCF DCF est un algorthme dstrbué. Il est exécuté localement au nveau de chaque staton afn de détermner les pérodes d'accès au méda. La méthode DCF comprend quatre mécansmes, à savor: 1) CSMA/CA (Carrer Sense Multple Access wth

37 35 Collson Avodance); 2) algorthme "Bacoff"; 3) prncpe de réservaton du méda; et 4) détecton vrtuelle des collsons. L accès au méda est rég par le mécansme CSMA/CA. La staton émettrce exécute son algorthme de "Bacoff" une fos que le support est lbre. Après l exécuton de l algorthme, la staton débute son émsson par un échange de paquets de réservaton s le méda est toujours lbre. Au cours de son émsson, la staton gère un mécansme de détecton vrtuelle des collsons. La transmsson des paquets par une staton n est possble que lorsque le méda est lbre pendant une certane durée, DIFS (cf. Fg. 5). Dans le cas contrare, une procédure de "Bacoff" est enclenchée. Fg. 5. Accès au méda sans fl en mode DCF (IEEE ) Le mécansme DCF utlse pluseurs temps d attente pour la transmsson de dfférents types de trames, appelés espaces d nter-trames. Ces derners sont déduts à partr d IFS (Inter-Frame Space). IFS est la durée pendant laquelle une staton dot attendre avant de transmettre sur le méda. Nous comptons quatre sortes d IFS: 1) SIFS (Short IFS): utlsé pour séparer les transmssons d un même dalogue, par exemple entre une trame émse et son acquttement ou encore entre pluseurs fragments d une même trame. Étant donné que le SIFS est le plus court des espaces nter trames, s une staton commence à émettre on ne peut l nterrompre; 2) PIFS (Pont Coordnaton IFS): utlsé par l AP pour accéder prortarement au méda (PIFS < DIFS); 3) DIFS (Dstrbuted IFS): utlsé par une staton pour accéder au support de transmsson, (DIFS est plus long que SIFS pour garantr une prorté absolue aux acquttements); 4)

38 36 EIFS (Extended IFS) est l IFS le plus long: utlsé s une staton reçot un paquet erroné. Ans, EIFS permet de prévenr une collson avec le prochan paquet à venr. La norme ntrodut la noton d une tranche de temps ("tme-slot") comme étant l ntervalle de temps qu permet à une staton de savor s une autre staton a accédé au méda au début du slot précédent (cf. Fg. 5). La valeur d une tranche de temps dépend de la couche physque utlsée Lmtes de DCF en termes de QdS Le mode DCF supporte les servces de type "Best Effort" unquement, sans aucune garante de QdS [EG08]. En effet, les dfférents types de trafcs dans DCF ont la même probablté d accès au méda. Aucun mécansme de dfférentaton n est mplémenté afn de garantr le débt, le déla de transfert n la ggue pour les applcatons avec des contrantes temporelles et de hautes prortés. Certans travaux [XX06] se sont ntéressés à l équté de ce protocole d accès au méda en plus de s ntéresser à l évaluaton de ses performances. Pour une confguraton smple, tel qu un réseau à un saut, le protocole permet à chaque émetteur d accéder au méda avec la même probablté. Il en résulte que ce protocole fournt une certane équté en termes de nombre de trames émses. Cependant, l n y a aucune garante sur le volume de données effectvement transms. En effet, la talle des trames n est pas prse en compte dans la probablté d accès au méda. Par alleurs, des dfférences dans la topologe, telles que l exstence de zones plus denses que d autres ou encore la présence d nterférences entre dfférents trafcs peuvent avor un mpact mportant sur la probablté de transmsson avec succès des dfférents émetteurs dans une confguraton à multples-sauts tel que le cas des WMNs. Une dfférentaton de servces s avère mpératve pour une melleure performance réseau dans les WMNs surtout pour les applcatons multméda temps-réel Mécansme d accès EDCA pour la norme IEEE e La prncpale préoccupaton du groupe de recherche, dans le cas de la spécfcaton IEEE e, est de répondre aux exgences de QdS sans pour autant

39 37 sacrfer les ntérêts des acteurs ndustrels concernés. Le mécansme d accès dstrbué, à savor EDCA [NT04] permet une dfférentaton de servces étable au nveau de la couche MAC. Dans le protocole IEEE (DCF), tant que les requêtes sont courtes, chacune occupe le réseau peu de temps, et que les délas d'attente restent fables, le problème ne se pose pas. En revanche, tout se complque énormément lors du transfert de gros fchers comme de la vdéo ou de la vox. Pour reméder à ces lacunes, une nouvelle norme ntégrant la QdS, l IEEE e (EDCA), a été proposée Le fonctonnement général de EDCA La norme IEEE e vse à donner des possbltés en matère de QdS au nveau de la couche lason de données. Elle défnt auss les besons des dfférents paquets en termes de bande passante et de déla de manère à permettre une melleure transmsson de la vox et de la vdéo. Le standard IEEE e ajoutera ans des extensons afn d'amélorer la QdS pour les applcatons ayant des exgences qualtatves spécfques [CC04] et [Ne04] tout en préservant la compatblté ascendante avec les varantes des réseaux sans fl exstantes. Fg. 6. Accès au méda sans fl en mode EDCA (IEEE e) L'EDCA est une améloraton du mode de communcaton tradtonnel DCF de la norme IEEE Ce protocole ntrodut un nouveau concept, celu de catégore d accès ou AC pour "Access Category" (cf., Fg. 6). Les catégores d accès sont :

40 38 "Bacground", "Best Effort", la vdéo et la vox. EDCA fournt ans un accès dfférenté et dstrbué au méda. Ce protocole attrbue chaque trafc à une catégore d accès contenant des valeurs ben défnes pour les paramètres d accès DCF. L accès au méda pour une staton dépend de la catégore d accès assocée aux flux à transmettre Lmtes de EDCA en termes de QdS Certes, le mécansme de dfférentaton EDCA permet d offrr des possbltés en matère de QdS. Les modfcatons ntrodutes au nveau de la couche MAC assurent un tratement spécfque pour chaque type du trafc. Les recherches et les smulatons [Ne04] réalsées prouvent que cette dfférentaton garantt une melleure transmsson de la vox et de la vdéo. Mas, certans problèmes persstent, telles que la dégradaton des trafcs à fable prorté et l absence de dfférentaton entre un nouvel appel et un appel en relève ("handoff") [RH10e] Mécansme d accès optonnel MDA pour la norme IEEE s IEEE s est un protocole proposé pour modfer et amélorer IEEE Ce protocole-là est conçu spécalement pour les WMNs. Il peut être utlsé pour des topologes statques et auss pour les réseaux ad hoc. Il est à noter que le standard de base dans IEEE s est EDCA. Il a les mêmes caractérstques de base que celu proposé pour IEEE e. Une procédure optonnelle dédée aux WMNs, appelée Mesh Determnstc Access (MDA) est ncorporée dans le protocole IEEE s. Certans travaux de recherche récents [CL08], [GM09] ont améloré la méthode d accès MDA surtout en termes de surcoût et d nterférences sans porter attenton au contrôle d admsson du trafc n à la dfférentaton de servces Le fonctonnement général de MDA MDA a été proposé pour augmenter l'effcacté du protocole IEEE s [HM07] et rédure les rsques de collsons. Il s'agt d'une méthode d'accès qu permet aux MRs d accéder au méda à des moments choss à fable taux de collson possble dans un vosnage à deux-sauts. Comme certans nœuds qu supportent la fonctonnalté

41 39 MDA peuvent potentellement nterférer les uns avec les autres, MDA met en place des pérodes de temps appelé MDAOPs dans le vosnage d nterférences. Ces MDAOPs sont d'abord négocés entre les MRs vosns va l'échange de messages de dffuson. Ensute, les réservatons MDAOPs sont effectuées dans les multples untés de tranches de temps, durant l'ntervalle pérodque DTIM (cf., Fg. 7). Quand une réservaton a été complétée avec succès, le proprétare de MDAOP peut accéder aux tranches de temps approprées en utlsant la méthode d accès EDCA ou celle DCF. Toutefos, EDCA n'établt pas une poltque de prorté strcte, mas seulement une prorté relatve à certans nœuds par rapport aux autres. Il est à noter que pour utlser la méthode d accès MDA, un nœud dot être synchronsé. Fg. 7. MDAOPs durant l ntervalle DTIM (802.11s) [So07] Lmtes des solutons basées sur MDA en termes de QdS Les nterférences en dehors du vosnage à deux-sauts peuvent encore se produre avec MDA, ce qu peut dégrader les performances des WMNs. Les contrbutons dans [CL08], [GM09] apportent une soluton au problème d nterférences à l'extéreur de deux-sauts rencontré par MDA. Dans [CL08], les auteurs s'attaquent à ce problème à l'ade d une réallocaton dynamque (appelée, MDA-DR) des tranches de temps MDA en conflt et à deux-sauts d une demande d un nœud. Dans la soluton proposée, s une nterférence est détectée à l'extéreur de deux-sauts, les flux sont déplacés de façon dynamque, en foncton de leurs durées écoulées dans le réseau. Toutefos, MDA-DR lmte son améloraton de la performance au débt ce qu le rend appropré unquement aux applcatons de données, tels que le transfert de fchers et la navgaton sur le Web, mas non aux applcatons avec des contrantes temporelles, par exemple la vox. En outre, l n ntègre pas un mécansme de contrôle d'admsson, qu lu permettra de lmter les pertes de paquets.