Etude des Protocoles de routage

Etude des Protocoles de routage

Introduction :

Les technologies sans fil connaissent ces dernières années un essor prodigieux, ce qui a favorisé une utilisation massive d’appareils mobiles tels que les téléphones intelligents, les ordinateurs portables etc. Ces technologies ont permis la mise en place de réseaux de télécommunications sans fil à large bande avec une large couverture comme les réseaux maillés sans fil (RMSF). En phase de recherche depuis quelques années, les RMSF sont une nouvelle classe de réseau sans fil. Comme leurs noms l’indiquent, ce sont des réseaux basés sur une ou plusieurs technologies sans fil telles qu’IEEE 802.11 (WLAN) et IEEE 802.16 (WIMAX). Ces réseaux ont une architecture maillée où tous les routeurs sont connectés de proche en proche sans hiérarchie centrale et où chaque nœud peut jouer le rôle d’émetteur, de récepteur ou de relai. Ainsi, chaque communication entre une source et une destination se fait à travers un acheminement à plusieurs sauts.

Les RMSF conviennent à tout type d’environnement. Ils peuvent bien être déployés sur de petites surfaces comme des maisons ou sur de plus grandes surfaces telles que des campus, des entreprises, ou même des villes entières. L’un des plus grand avantage de l’utilisation des RMSF, est que ces technologies offrent des liaisons à hauts débits. De plus,ces environnements mobiles offrent une grande flexibilité d’emploi, en particulier ils permettent la mise en réseau de sites pour lesquels le câblage serait trop onéreux ou complexe à déployer, voire même impossible.

Les caractéristiques des réseaux maillés sans fil :

Les architectures sans fil maillées ont une approche différente des réseaux sans fil déjà existants. Elles portent de nombreuses caractéristiques :
· Réseau multi sauts :
L’objectif principal des réseaux maillés est d’élargir la zone de connectivité (couverture) offerte par les autres types de réseaux sans fil sans sacrifier la capacité du réseau. Dans un réseau en multi sauts, deux nœuds qui ne sont pas liés directement peuvent communiquer par l’intermédiaire des nœuds qui assurent le routage saut par saut. Cette caractéristique permet à un nœud d’atteindre la totalité des nœuds du réseau [5].
Par conséquent, le multi saut est indispensable pour réaliser cet objectif, il offre un débit important en utilisant des liens de courtes distances et qui présentent moins d’interférence et en déployant des canaux de transmission différents [4].
· Support des fonctionnalités des réseaux ad hoc :
Les réseaux maillés améliorent les performances des réseaux ad hoc par la flexibilité de l’infrastructure, le déploiement facile, la tolérance à la rupture de lien, la connectivité et la communication multipoint à multipoint. De ce fait, l’installation et l’extensibilité d’un réseau maillé sont faciles [4]. En plus de cela ils ont d’autres fonctionnalités essentielles comme, la capacité d’auto-configuration et d’auto-organisation.
· La mobilité :
La mobilité dans les réseaux maillés varie selon le type de nœud : les routeurs maillés ont généralement une mobilité très réduite, tandis que les clients peuvent être stationnaires ou mobiles.
· La contrainte d’énergie dépend du type de nœuds :
Le problème d’énergie n’est pas cruciale pour les réseaux maillés, vue que les routeurs
qui forment le squelette du réseau sont branchés aux ressources énergétiques, par contre les clients mobiles souffrent toujours de ce problème [5].
· Compatibilité et interopérabilité :
Les réseaux maillés basés sur les technologies IEEE802.11 donnent la possibilité de supporter les clients conventionnels wifi. Ils doivent aussi inter-opérer avec d’autres technologies sans fil comme le wimax ou le zigbee Les WMN contiennent de nombreuses différences par rapport aux réseaux ad hoc. Toutefois, les réseaux ad hoc peuvent être considérés comme un sous-ensemble de WMN. Plus précisément, les techniques existantes développées pour les réseaux Ad- hoc sont déjà applicables aux WMN, a titre d’exemple les protocoles de routages que nous allonsdétailler dans le
· La qualité de service :
Les réseaux maillés sans fil permettent d’intégrer plusieurs technologies sans fil et ont donc pour vocation de jouer le rôle d’un réseau d’accès vers l’Internet ou vers différents types de réseaux sans fil. Ils sont donc amenés à être le support de communication d’une grande diversité d’applications ayant des exigences différentes de qualité de service (QoS). Ces besoins peuvent être exprimés en termes de débit, délai ou taux de perte. Les réseaux ad hoc trouvent des difficultés pour garantir une QoS minimale à cause des problèmes de mobilité,partage de la bande passante et limitation des ressources. Par ailleurs, les réseaux Wifi souffrent aussi des problèmes de liaison filaire entre les points d’accès. De ce fait les réseaux maillés sans fil semblent plus adaptés pour offrir la QoS. En effet, les réseaux maillés sont caractérisés par une infrastructure partiellement stable à l’inverse des réseaux ad hoc où les nœuds sont constamment mobiles.
· Plusieurs interfaces de transmission radio :
Les routeurs sont dotés de deux types d’interfaces de transmission : une pour les transmissions inter-mesh routeurs et l’autre pour les transmissions maillé routeur clients, par contre les clients sont dotés d’une seule interface de transmission utilisée pour les transmissions inter client ou client-routeur [5].
· Plusieurs fonctionnalités des routeurs :
Certains routeurs sont chargés de fonctions supplémentaires (le rôle d’une passerelle, pont), en plus de leur tâche principale qui est le routage.
· Le débit :
Les réseaux maillés en générale et la norme 802.11s en particulier est actuellement en cours d’élaboration. Le débit de wifi mesh varie avec la technologie utilisé mais il atteint en moyenne 100Mo.

Fonctionnement du Wifi maillé IEEE 802.11s

Comme tous les standards de l’IEEE. L’IEEE 802.11b couvre les deux premières couches du modèle OSI (Open System Interconnexion). Le fonctionnement du 802.11s est similaire à la norme 802.11b sauf que le 802.11s utilise les trois couches basses du modèle OSI. Dans la section suivante nous allons détailler les trois niveaux de telle sorte que nous aurons une idée très précise du fonctionnement du réseau maillé.

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Table des matières

Introduction générale
Chapitre I : La norme 802.11s
I.1.Introduction
I.2.Définition
I.3.Architecture des réseaux maillés sans fil
I.3.1.Architecture client
I.3.2. Architecture en infrastructure « backbone »
I.3.3.Architecture Hybride
I.4. Les caractéristiques des réseaux aillés sans fil
I.5. Fonctionnement du Wifi maillé IEEE 802.11s
I.5.1. Couche physique
I.5.1.1La sous couche PLCP
I.5.1.2 La sous couche PMD
I.5.2. Couche liaison de données
I.5.2.1 La sous couche LLC
I.5.2.2 La sous couche MAC
I.5.3. Couche réseau
I.6. Les applications des réseaux maillés sans fil
I.7. Avantages des réseaux maillés sans fil
I.8. Inconvénients des réseaux maillés sans fil
I.9. Conclusion
Chapitre II : Routage et QOS dans les WMNs
II.1. Introduction
II.2. Routage
II.2.1. Définition du routage
II.2.2. Problématique et contrainte du routage dans le réseau Wifi maillé
II.2.3. Les objectifs des protocoles de routage dans les réseaux maillés sans fil
II.2.4. notions sur le routage dans les réseaux maillés sans fil
II.2.4.1. L’inondation
II.2.4.2. Multihoping
II.2.4.3. Le concept de groupe
II.2.5. Les méthodes de routage
II.2.5.1. Routage à vecteur de distance
II.2.5.2. Routage à état des liens
II.2.5.3. Routage par la source
II.2.5.4. Routage Saut par saut
II.2.6. Classification des protocoles de routage
II.2.6.1. Selon le moment d’établissement de route
II.2.6.1.1. Les protocoles de routage proactifs
II.2.6.1.2. Les protocoles de routage réactifs
II.2.6.1.3. Les protocoles de routage hybrides
II.2.6.2. Selon la participation des nœuds dans le routage
II.2.6.2.1. Les protocoles uniformes
II.2.6.2.2. Les protocoles non uniformes
II.2.7. Exemples de protocoles de routage
II.2.7.1. Le protocole de routage proactif OLSR
II.2.7.2. Le protocole de routage proactif DSDV
II.2.7.3. Le protocole de routage réactif DSR
II.2.7.4. Le protocole de routage réactif AODV
II.2.7.5. Le protocole de routage hybride ZRP
II.3. Qualité de service
II.3.1. Définition de la qualité de service
II.3.2. Les classes de services
II.3.3. Niveaux de service
II.3.4. paramètres de la qualité de service
II.3.5. La QOS dans les réseaux maillés sans fil
II.4. Conclusion
Chapitre III : Etude comparative entre les protocoles AODV et DSR
III.1. Introduction
III.2. Motivation
III.3. Etude des Protocoles de routage
III.3.1. Le protocole AODV
III.3.1.1. Tables de routage et paquets de contrôle
III.3.1.2. Gestion des numéros de séquenc
III.3.1.3. La découverte de rout
III.3.1.4. La maintenance de route
III.3.1.5. Analyse du protocole AODV
III.3.2. Le protocole DSR
III.3.2.1. La découverte de route
III.3.2.2. La maintenance de route
III.3.2.3. Analyse du protocole DSR
III.3.3. Comparaison entre les protocoles AODV et DSR
III.4. Conclusion
Chapitre IV : Analyse et simulation
IV.1. Introduction
IV.2. Présentation du simulateur NS2
IV.2.1. Généralit
IV.2.2. Principe de base
IV.2.3. Visualisation des résultats
IV.2.3.1. Fichier trace
IV.2.3.2. Interface graphique NAM
IV.2.3.3. L’Interface XGRAPH
IV.2.4. Comment créer un scénario de simulation avec NS2.29
IV.2.5. Composition d’un modèle en NS
IV.2.6. Principaux composants disponible dans NS
IV.3. Simulation et interprétation des résultats
IV.3.1. Modèle de simulation
IV.3.2. Modèle de trafic
IV.3.3. Métrique
IV.3.3.1. Taux de perte des paquets
IV.3.3.2. Délai moyen de transfert des paquets
IV.3.3.3 Le débit
IV.3.4. Scénario de simulation
IV.3.5. Résultats et discussion
IV.4 proposition d’un protocole hybride entre AODV et DSR (ODSR)
IV.5 Problèmes rencontrés et perspectives :
IV.5. Conclusion
Conclusion générale