La mobilité dans les réseaux de communication

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Changement des caractéristiques du réseau d’accès

Le comportement des flux applicatifs dépend en grande partie des caractéristiques du réseau et des services proposés par le point d’accès. La bande passante, le délai, la gigue, la congestion ou encore la Qualité de Service ou « Quality of Service » (QdS/QoS) sont des caractéristiques qui impactent
fortement les communications. Leurs valeurs autant que leurs variations influent sur la Qualité d’Expérience ou « Quality of Experience » (QdE/QoE). L’impact des caractéristiques du réseau sur un lien stable dépend principalement du support utilisé par la communication. L’influence du support physique est discutée dans le Chapitre II, section II avec la présentation des trois technologies : le Wi- Fi, les réseaux cellulaires et les réseaux de communication par satellite. La discussion porte ici sur la modification brutale de ces caractéristiques et l’impact sur les communications.
Lorsqu’un nœud mobile change de point d’accès, le chemin utilisé par la communication est différent et ses caractéristiques sont brusquement modifiées. Les performances des applications peuvent être impactées de manière critique : perte de données, diminution du débit, augmentation du délai… Ces changements sont immédiats et peuvent être de grande ampleur. Si l’utilisation d’une solution de mobilité permet de réaliser le changement de réseau en résolvant les contraintes introduites précédemment (modification de l’identifiant réseau et introduction d’une latence), cette solution rend aussi souvent le changement de réseau transparent pour les protocoles de Transport situés dans les terminaux des utilisateurs. Si la mobilité est gérée par un routeur en amont, le nœud mobile est même incapable de détecter le changement de réseau.
Les protocoles de Transport gèrent les communications de bout-en-bout entre nœuds et sont donc en charge de transférer les données. Afin d’obtenir des performances optimales, ces protocoles utilisent des mécanismes tels que la gestion du flux et la prévention de la congestion. Ils permettent aux protocoles de Transport d’évaluer les conditions de la communication et de s’y adapter en se basant sur l’évaluation des caractéristiques du réseau et leur évolution. Ces fonctionnalités se révèlent particulièrement efficaces dans les réseaux filaires. Les liens utilisés pour les communications étant stables, la modification des caractéristiques du réseau perçues par la communication se fait en général de manière progressive et est souvent liée à l’apparition d’une congestion dans le réseau. L’impact sur les communications est alors limité car les protocoles de Transport sont en mesure de prévenir la congestion et de prendre des décisions permettant de la limiter.
La modification drastique des caractéristiques du réseau a un impact différent sur les protocoles de Transport. Immédiatement après le changement de réseau, les évaluations faites par le protocole de Transport ne sont plus valables et les mécanismes permettant d’améliorer les communications sur un lien stable vont alors être induits en erreur. Le temps nécessaire au protocole pour s’adapter au nouveau réseau est alors dépendant du support physique et du protocole de Transport utilisés, certains ayant été conçus pour supporter des modifications importantes des caractéristiques. L’impact du changement de réseau transparent sur un protocole de Transport comme TCP est discuté dans le Chapitre II, section V.1.2 avec la présentation d’études démontrant la faiblesse des
mécanismes actuels et comment les améliorer avec de nouvelles versions de TCP ou des mécanismes inter-couches. Le Chapitre V présente une de nos propositions qui permet de prévenir la dégradation de performances lors de la modification brutale des caractéristiques dans le contexte d’un réseau mobile en informant le nœud mobile lorsque le routeur mobile effectue un changement de réseau.

La multi-domiciliation pour faciliter la mobilité

Ces dernières années, les avancées scientifiques ont permis une évolution des réseaux de communication et surtout de leur utilisation. La miniaturisation des composants électroniques permet aux appareils mobiles de posséder plusieurs interfaces réseaux et la diversité des technologies de communication permet d’obtenir plusieurs moyens de connexion. Un nouveau concept est alors né : la multi-domiciliation ou « multi homing ». Il s’agit de l’activation simultanée de plusieurs interfaces réseaux pour se connecter à des points d’accès et permettre la mise en place de chemins multiples.
Cette technique est appelée à devenir courante notamment avec les protocoles de Transport de nouvelles génération dont l’architecture est adaptée à la gestion de plusieurs chemins. En 2008, les
documents [27] et [28] présentent les motivations poussant vers la multi-domiciliation et discutent de sa généralisation. Les bénéfices sont notamment l’augmentation de la connectivité, de la fiabilité ou encore de la bande passante. Nous allons voir que la multi-domiciliation peut aussi être utilisée pour améliorer la mobilité.

L’influence du support physique

Le support physique a une influence primordiale sur les performances atteignables dans les réseaux de communication car il peut fixer certaines contraintes. Le temps de propagation et la fréquence utilisée déterminent respectivement un délai et un débit d’émission qui sont alors immuables. D’autre part, la méthode d’accès au médium (niveau 2 du modèle OSI, voir Tableau 1) peut varier d’un réseau à l’autre pour le même support et impacte plusieurs facteurs : temps d’accès au support, gestion de la QoS, … Dans cette section, nous allons détailler les caractéristiques et les performances de trois technologies très différentes : les réseaux de communication par satellite, les réseaux Wi-Fi et les réseaux dits « cellulaires » 3G/UMTS ou GPRS.

Les Réseaux de Communication par Satellite

La deuxième moitié du 20° siècle a été marquée par la guerre froide et la rivalité est-ouest. La volonté d’observation des deux blocs les pousse dans une course à l’espace qui commence par la mise en orbite de satellites. Les recherches étant financées en grande partie par l’armée, les premières applications seront essentiellement militaires. Mais les avancées technologiques apportées dans le domaine des télécommunications ouvrent la voie à de nouvelles technologies. En 2007, plus de 5500 satellites ont été placés en orbite depuis le début de la conquête de l’espace et 700 étaient encore actifs d’après [10].
Le premier satellite mis en orbite est « Spoutnik I » en octobre 1957, sa seule utilité était d’émettre un bip sur les fréquences 20,005MHz et 40,002MHz [12]. Les premiers satellites non-militaires apparaissent en 1960 : « TIROS-1 » est dédié à l’observation météorologique et « Echo » permet de retransmettre des signaux sans amplification. Il a fallu attendre 1962 pour que soit mis en orbite un satellite régénérant les signaux et capable de les amplifier : « Telstar-1 ». Une antenne d’une dizaine de mètres est nécessaire pour recevoir le signal mais il s’agit là du début des télécommunications par satellite.
Suivant leur taille et leurs fonctionnalités, les satellites sont placés sur des orbites différentes et ne sont pas soumis aux mêmes contraintes. De nombreuses dénominations existent pour différencier les orbites entre elles [13], les plus connues sont :
• « Low Earth Orbit » : orbite basse au dessus de l’atmosphère terrestre, altitude comprise entre 80km et 2000km, révolution de 90min.
• « Middle Earth Orbit » : orbite circulaire intermédiaire, altitude comprise entre 2000km et 35786km, révolution entre 2h et 12h.
• « Geosynchronous Orbit » : ou orbite de Clarke, altitude 35786km, révolution de 1 jour exactement. L’orbite est dite géostationnaire si l’inclinaison est de 0°.

Les Réseaux Wi-Fi

Si la possession d’une connexion à Internet à domicile a commencé à se démocratiser à la fin des
années 90, les années 2000 ont vu la disparition des modems basiques au profit de boitiers plus complets. Ces « *-Box » des fournisseurs d’accès ont permis de faire entrer le Wi-Fi dans tous les foyers possédant une connexion ADSL. En effet, la connexion filaire à domicile a quasiment disparu, es téléphones intelligents et même certains ordinateurs portables ne possédant pas de prise Ethernet. Les fournisseurs d’accès proposent même d’interconnecter leurs différents appareils avec le Wi-Fi (entre Box et boîtier TV par exemple). Dans le cadre professionnel, cette technologie est omniprésente, la plupart des entreprises proposent un point d’accès chiffré pour leurs employés et souvent un deuxième point d’accès ouvert pour les invités, ce qui permet aux administrateurs réseau de définir plusieurs niveaux de sécurité.
Si à l’origine les performances de cette technologie étaient limitées, les derniers standards permettent d’atteindre des débits plus que satisfaisants. En effet, la norme 802.11 a hérité de plusieurs améliorations au fil des années dans le but d’améliorer les performances des réseaux Wi-Fi. Les différentes variations regroupées dans le Tableau 4 ne sont pas toutes de simples augmentations de débits. Les réseaux Wi-Fi étant soumis à des nombreuses perturbations et leurs utilisations étant très variées, certaines normes introduisent de nouveaux services comme le chiffrement des communications, la Qualité de Service ou encore l’itinérance. Ces différents services sont nés du besoin des utilisateurs et certains sont présents dans les normes récentes. Au vu des performances prometteuses de la norme 802.11n, il est clair que la seule limite restante des réseaux Wi-Fi est leur zone de couverture restreinte qui dépend de plusieurs facteurs :
• La puissance d’émission du point d’accès,
• Les antennes utilisées : taille, forme, fonctionnalités, …
• L’environnement : obstacles, interférences, …
• Les protocoles de routage utilisés

Les Réseaux de téléphonie mobile

Depuis la démocratisation de la téléphonie mobile à la fin des années 90, les appareils mobiles ont évolués pour proposer plus que le simple service d’appel. La miniaturisation ayant permis aux téléphones de devenir des ordinateurs de poche, les réseaux cellulaires permettent l’accès à des services à ceux accessibles à domicile via un équipement fixe. Nous ne détaillerons pas ici la première génération (1G) de téléphonie mobile qui était analogique, encombrante et qui a disparu en 2000.
La seconde génération (2G) marque le passage de l’analogique au numérique avec le « Global System for Mobile Communications » (GSM). Il était alors possible de transmettre des données autre que la voix : le protocole « Wireless Application Protocol » (WAP) pour accéder à Internet, l’envoi de messages textes « Short Message Service » (SMS) et même de messages multimédia «Multimédia Messaging Service » (MMS) contenant des photographies, des enregistrements audio ou vidéo. Néanmoins, le faible débit proposé (9,05kb/s) limite fortement les possibilités d’utilisation. Le développement de réseaux de téléphonie proposant une meilleure connexion fut alors nécessaire. La norme « General Packet Radio Service » (GPRS) est une extension du GSM pour la transmission de paquets et permet de fournir une connectivité IP. Cette norme se situe entre la seconde génération et la troisième génération, elle est donc souvent appelée 2,5G.
La troisième génération de téléphonie mobile (3G) est définit par la norme « Universal Mobile Telecommunications System » (UMTS) qui permet d’atteindre des débits bien supérieurs (2Mbps en théorie). Contrairement au GPRS qui utilisait les mêmes antennes que le GSM, l’UMTS n’est pas compatible et le coût relatif au déploiement d’antennes a freiné certains opérateurs à l’étranger, ceux-ci préférant passer directement aux réseaux de quatrième génération (4G). La France peut être considérée comme une exception, les opérateurs ayant opté pour la 3G dans les années 2000, la 4G est installée moins rapidement.
Les réseaux « Long Term Evolution Advanced» (LTE-Advanced) sont considérés comme les réseaux mobiles 4G et devraient permettre un débit de 1Gbps à l’arrêt est de 100Mbps en mouvement. Les implémentations de ces réseaux sont en cours et les téléphones les plus récents sont compatibles.
Les réseaux de téléphonie étant conçus pour supporter la mobilité, nous allons surtout traiter dans cette partie leurs performances et leur capacité à fournir des services de QdS. Les descriptions faites dans cette partie étant tirées des normes, il est plus difficile de savoir ce qui est réellement implémenté, les opérateurs installant leur propre infrastructure. La seule information disponible sur les réseaux déployés est la couverture, qui ne révèle ni les débits réellement atteignables ni les services disponibles.

Le GPRS

La norme GPRS est l’amélioration du GSM pour permettre la transmission de paquets. Comme pour tout réseau d’accès, les données qui sont amenées à y circuler possèdent des caractéristiques et des contraintes différentes. La norme GPRS doit donc être en mesure d’apprendre les caractéristiques de ces flux et de respecter leurs contraintes. Les besoins des applications des abonnés sont déterminés lors de l’utilisation du service. Le terminal de l’utilisateur communique à l’entité en charge du réseau un profil de QdS souhaité. Le serveur répond alors avec un profil adapté à la disponibilité du réseau.
Les types de trafic sont triés en classes suivant plusieurs critères :
• Classes de priorité : haute, normale ou basse,
• Classes de fiabilité de la transmission : dépendant des probabilités de pertes, de duplication, de l’ordre d’arrivée et de corruption des paquets,
• Classes de délai : garantissant un délai moyen suivant le service utilisé,
• Classes de débit : limité en moyenne (octets par heure) ou limité en pointe maximale (octets par seconde).
La prise en compte en compte des interférences présentes sur le réseau (obstacles, autres terminaux,….) permet la définition de profils précis répondant aux contraintes des applications dans la mesure du possible. Une fois le profil déterminé, le serveur d’accès peut alors allouer la bande passante aux différents utilisateurs en assignant un nombre d’intervalles temporels. Si le réseau est en surcharge, certains intervalles peuvent être partagés entre utilisateurs à condition que leurs demandes le permettent. Inversement, un seul abonné peut obtenir jusqu’à 8 slots. La bande passante disponible est alors définie en fonction du schéma de codage utilisé, soit pour 1 slot et 8 slots :
• CS1: 9.05kb/s/72kb/s,
• CS2: 13.6kb/s/108.8kb/s,
• CS3: 15.7kb/s/125.6kb/s,
• CS4: 21.4kb/s/171.2kb/s.
Le choix se fait en fonction notamment des conditions météorologiques, les débits les plus faibles permettant des taux de pertes moins élevés. En général, le schéma de codage est établi par le gérant du réseau et les terminaux doivent s’adapter.
Le principal avantage du GPRS est sa grande disponibilité, partout en France et avec un signal très fort en zone urbaine. Mais les différents services ainsi que le coût sont déterminés par le fournisseur et dépendent du contrat établi. Pour pouvoir établir une QoS sur GPRS, il faut donc se renseigner sur ce qui est implémenté sur le réseau, ce qui peut être utilisé et à quel prix.

La 3G

L’organisme 3GPP (3rd Generation Partnership Project) visait à standardiser la 3° génération de téléphonie mobile. La spécification technique 23.107 [19] traite des concepts et de l’architecture QoS.
La technologie utilisée est UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) qui est un dérivé de W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access).
Les « UMTS Bearer Services » sont définis pour l’accès au support radio et le réseau de cœur, ils ne prennent pas en compte l’architecture des terminaux. Les paquets sont triés dans 4 classes
correspondant à 4 besoins différents:
• Conversation: délai et gigue faible (voix, VoIP,…),
• Streaming Vidéo: gigue faible (Streaming Vidéo),
• Interactif: transfert de données (WebBrowsing requête/réponse),
• Background: transfert de données sans limitation dans le temps (télémétrie, emails).
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Les attributs des différents services donnés aux applications sont nombreux, débit maximum et débit garanti, SDU maximum, ordre d’arrivée respecté ou non… Comme pour le GPRS, les attributs des différents services permettent d’avoir une définition précise pour le fournisseur sur le type de trafic et pour l’utilisateur sur le comportement que va avoir la connexion.

La 3G+

Basé sur la technologie HSDPA (High Speed Downlink Packet Access), ce protocole pour la téléphonie mobile est censé offrir des performances 10 fois supérieures à la 3G.
Il s’agit d’une amélioration du lien descendant par rapport à UMTS, le DCH (Dedicated CHannel) qui était utilisé par un seul utilisateur est maintenant partagé. Les voies montantes et descendantes utilisent des nouveaux canaux physiques: UHS-DPCCH (Uplink High Speed Dedicated Physical Control CHannel) et HS-PDSCH (High Speed Physical Downlink Shared Channel). Les canaux de transport définissent dans le sens descendant sont: HS-DSCH (High Speed Dedicated Shared CHannel) pour la transmission des données et HS-SCCH (Shared Control CHannel) pour la signalisation. L’architecture QoS de HSDPA reprend les services définis dans UMTS, en ciblant particulièrement le streaming, l’interactif et le background.

La 4G

La 4° génération de réseau cellulaire est celle qui doit permettre d’atteindre le très haut débit et permettre l’utilisation de nouvelles applications. La différence majeure par rapport aux générations précédentes est la disparition du mode commuté pour les appels, ceux-ci reposant uniquement sur la voix sur IP. Le rapport [20] publié par l’ITU-R définit les pré-requis pour qu’un système soit « International Mobile Telecommunications-Advanced » (IMT-Advanced). Par exemple, les temps d’interruptions lors d’un changement de station de base sont définis : 27.5ms lorsque le changement intervient dans la même fréquence et 40ms lorsque le changement se passe entre 2 fréquences différentes (60ms si la bande spectrale diffère aussi). Deux technologies sont actuellement déployées et commercialisées : « Mobile Wimax » (IEEE802.16e) et « Long Term Evolution » (LTE). Elles sont tous les deux estampillés 4G même si les performances qu’elles proposent restent en-dessous des recommandations de l’ITU-R qui sont 1Gb/s en position stationnaire et 100Mb/s à haute vitesse. Mobile Wimax et LTE atteignent respectivement 128Mb/s et 100Mb/s sur le lien descendant.
Une amélioration du réseau LTE appelée LTE-Advanced permet d’atteindre 300Mb/s.

Hierarchical Mobile IPv6

Les mécanismes de MIPv6 se révèlent peu efficaces lorsque le déplacement du MN se fait à l’intérieur d’un domaine, surtout si la distance de déplacement est faible en comparaison avec les distances MN/HA et MN/CN. Chaque déplacement nécessite l’échange de messages entre le MN et son HA, ce qui peut résulter dans une charge du réseau et une latence due à la distance du réseau mère par rapport à la distance entre les deux réseaux visités.
Hierarchical Mobile IPv6 [23] a été proposée pour optimiser les déplacements à l’intérieur d’un domaine en ayant une gestion plus hiérarchique de la mobilité. Le protocole propose l’utilisation d’une nouvelle entité : le MAP (Mobility Anchor Point), qui gère la mobilité dans son domaine. Il est utilisé comme un « agent mère local » : si le MN se déplace en restant dans le domaine géré par le MAP, la signalisation concernant la mobilité se fait uniquement dans le domaine et est transparente pour le HA et le CN. Pour cela, HMIPv6 définit deux nouvelles adresses temporaires : la Regional CoA allouée par le MAP et la Local CoA allouée par le routeur d’accès courant auquel le MN est rattaché. Le MN prévient alors le nouveau MAP de l’association avec un message LBU (Local Binding Update), puis prévient aussi son HA et éventuellement son CN avec un BU/BA contenant la LCoA.
Cette solution est intéressante, mais il faut prendre en compte que l’utilisation d’une adresse locale oblige l’encapsulation des paquets entre le MAP et le MN, ce qui peut être pénalisant suivant le support sans fil utilisé. Tout comme pour FMIPv6, HMIPv6 est compatible avec MIPv6, et le MN peut choisir de l’utiliser ou pas. De plus HMIPv6 peut être utilisé sans HA, les différents routeurs MAP serviront alors de HA successifs.
Si HMIPv6 est avantageux pour des déplacements dans un même domaine, les déplacements inter-domaines génèrent un échange supplémentaire de LBU/BACK entre le MN et le MAP. Pour éviter cela, il est possible d’envoyer la nouvelle LCoA dans un LBU vers l’ancien MAP, celui-ci pourra alors transmettre les paquets vers la nouvelle destination. Ce principe rejoint le fonctionnement de FMIPv6, ce qui a conduit à des propositions combinant les deux solutions. Une proposition a été formulée dans [25] mais reste sous la forme « Draft ». Connue sous le nom de F-HMIPv6, cette combinaison propose la mise en place d’un tunnel de plusieurs manières :
• Entre le PAR et le NAR ce qui entraine un double passage par le lien PAR-NAR,
• Entre le MAP et le NAR.
La deuxième solution est la plus intéressante et permet de tirer parti des deux protocoles. Dans un même domaine, les associations ne sont mises à jour qu’avec le MAP et en déplacement inter-domaines le passage PAR/NAR va éviter le double échange de LBU.

la multi-domiciliation et Mobile IPv6

Comme expliqué brièvement dans le Chapitre II, section I.2, la multi-domiciliation peut améliorer la mobilité d’un nœud en facilitant le « Make Before Break ». Le document [30] définit les règles et mécanismes indispensables à l’utilisation de plusieurs interfaces réseaux avec mobile IPv6. Ce document reprend les règles définies par MIPv6 mais au lieu de déclarer une seule adresse IP CoA à son « Home Agent », le nœud mobile envoie un BU avec une liste de ses adresses IP actives, ce sont les « multiple Care-of-Addresses » (mCoA). Le nœud mobile et son HA s’accordent sur l’adresse à utiliser en priorité et l’interface correspondante est alors dédiée aux communications. Néanmoins, si les échanges d’adresses sont définis, aucune précision n’est faite sur la détermination du chemin à utiliser c.à.d. l’interface réseau à utiliser pour communiquer. Cette faille dans les définitions peut mener à un mauvais fonctionnement dépendant de l’implémentation si le chemin optimal n’est pas sélectionné en priorité.
Une étude des performances d’une application multimédia sur mCoA est faite dans [31]. Trois cas sont choisis MIPv6 classique, mCoA avec une interface choisie aléatoirement pour communiquer et mCoA avec plusieurs interfaces. Les simulations sont faites pour un nœud bougeant à 3km/h puis 30km/h et les paramètres analysés sont le « Mean Opinion Score » (MOS) de VoIP et les taux de pertes. Il est démontré que mCoA peut améliorer les performances, notamment en diminuant les pertes à haute vitesse. De plus, l’utilisation simultanée de plusieurs interfaces permet de diminuer encore le taux de pertes. Ces deux résultats étaient attendus ; ils permettent de soutenir l’intérêt croissant des chercheurs pour la multi-domiciliation.
Dans un contexte mobile, la bande passante offerte par un point d’accès varie suivant la distance entre le nœud mobile et la borne. En effet, pour pallier aux erreurs de transmission dues aux perturbations, plus la distance entre nœuds est importante, plus le codage utilisé est fort réduisant ainsi le débit maximal atteignable. Il est donc nécessaire de choisir le point d’accès en fonction des performances et pas seulement de changer de réseau en sortant de la zone de couverture. Ce cas est étudié dans [32], où il est montré par la simulation que choisir le lien en fonction de la bande passante permet d’obtenir un meilleur débit global et aussi moins de variations dans le débit. Effectivement, en ne communiquant pas en « bordure » de zone de couverture, le débit minimal est plus élevé.
La gestion de la mobilité par MIPv6 présentant certaines lacunes, ses extensions FMIPv6 ou HMIPv6 sont souvent implémentées car elles proposent de meilleures performances. Les améliorations à MIPv6 sont donc souvent conçues de manière à être compatibles avec les extensions d’IPv6.
Néanmoins, il arrive que le comportement particulier de ces extensions revienne à dégrader les performances des communications. Avec FMIPv6, l’utilisation de plusieurs interfaces réseau couplée avec l’établissement du tunnel entre le nœud mobile et le NAR provoque de nombreuses réceptions désordonnées. L’article [33] propose de nouveaux mécanismes permettant de supprimer cette dégradation en spécifiant l’interface réseau utilisée pour établir le tunnel.
Les possibilités introduites par la multi-domiciliation sont nombreuses et ne se limitent pas à faciliter la mobilité. La multi-domiciliation permet aussi la mise en place de nouveaux mécanismes. Le document [34] définit des mécanismes permettant de lier un flux à une interface réseau particulière et introduit de nouvelles opportunités :
• Grouper les flux avec des contraintes identiques sur les technologies adaptées,
• Limiter les changements de réseau non obligatoires pour les flux critiques,
• Améliorer les performances de certains flux en les privilégiant (mise à disposition d’une interface pour un seul flux).
Les objectifs visés avec ces mécanismes concernent la QdS mais diffèrent légèrement entre eux. Ils correspondent à proposer différents niveaux de QdS directement liés aux chemins disponibles ou encore à éviter l’introduction de latences inutiles pouvant impacter les flux critiques. La définition de la QdS va dépendre du nombre d’interfaces réseaux et des technologies de communication disponibles : par exemple le Wi-Fi pour les applications demandeuses en débit ou le satellite pour les applications nécessitant une connexion permanente. Il a été vu dans les parties précédentes qu’un changement de réseau peut provoquer de nombreux événements. Il peut être judicieux de ne pas soumettre une application critique à un changement brutal des caractéristiques du réseau tout en permettant aux applications non-critiques d’augmenter leur débit en les basculant temporairement sur un autre réseau proposant une bande passante plus large. Enfin, privilégier certains flux revient à établir une politique d’accès au réseau : en limitant le nombre de flux suivant les connexions disponibles, il est possible de « réserver » une certaine quantité de bande passante voire une interface complète pour un flux particulier. Nous reviendrons sur une implémentation de « Flow Binding » dans la partie suivante qui traite de la mobilité des réseaux.

Le support des réseaux mobiles

Les solutions présentées précédemment proposent des réponses aux problématiques présentées dans le Chapitre II, section I.1 pour un nœud mobile seul. Néanmoins, ces solutions ne permettent pas la mobilité d’un réseau entier : il est nécessaire pour cela de mettre en place des mécanismes supplémentaires. En 2002, la démocratisation des réseaux sans-fil et le développement des appareils mobiles ont poussé l’Internet Engineering Task Force (IETF) à ouvrir le groupe de travail Network Mobility (NEMO). Son objectif est la gestion de la mobilité d’un réseau entier et la gestion de l’accessibilité de ce réseau. Le vocabulaire relatif à NEMO utilisé ici et dans la suite de cette thèse est issu du document à caractère informatif [35] qui définit la terminologie à employer, nous en présentons les termes les plus courants dans cette section.

NEtwork Mobility (NEMO)

Défini en 2005 dans [36], NEMO repose sur des mécanismes similaires à MIPv6 et permet la mobilité d’un réseau avec IPv6. L’utilisation de techniques proches a deux avantages majeurs: il est possible de s’inspirer des avancées faites pour la mobilité des nœuds simples et la démocratisation des solutions est facilitée (déploiement, implémentation, …). Plusieurs propositions d’extensions à NEMO sont des adaptations des extensions de MIPv6. La Figure 10 présente un réseau comportant des entités similaires à celles introduites dans le Chapitre II, section III.1Chapitre IIIII.1 pour MIPv6 et adaptées pour la mobilité d’un réseau :
• « Mobile Router » (MR): Routeur mobile offrant une connexion entre le réseau mobile et le réseau de cœur,
• « Local Mobile Node » (LMN): Nœud connecté au MR pouvant changer de réseau d’accès,
• « Local Fixed Node » (LFN): Nœud connecté au MR ne pouvant changer de point d’accès,
• « Home Agent » : Entité gérant l’accessibilité du routeur mobile,
• « Correspondent Node » : Nœud communicant avec un des nœuds locaux, qu’il soit fixe ou mobile.

Table des matières

Chapitre I Les Transports en Commun comme Points d’accès
I Introduction
II Les Caractéristiques des Transport en Commun
III Exemple d’un Banc de Test grandeur nature avec des véhicules de Transport en Commun
III.1 Etudes des mesures faite sur DOME
III.2 Un DTN fait de véhicules de transport en commun
Chapitre II La mobilité dans les réseaux de communication
I Introduction aux problématiques de la mobilité et des réseaux sans-fils
I.1 Le changement de réseau horizontal et vertical
I.2 La multi-domiciliation pour faciliter la mobilité
I.3 Réseaux sans-fils, Mobilité et Contraintes Temporelles
II L’influence du support physique
II.1 Les Réseaux de Communication par Satellite
II.2 Les Réseaux Wi-Fi
II.3 Les Réseaux de téléphonie mobile
III La mobilité au niveau Réseau
III.1 Mobile IPv6
III.2 Fast Mobility IPv6
III.3 Hierarchical Mobile IPv6
III.4 La multi-domiciliation et Mobile IPv6
IV Le support des réseaux mobiles
IV.1 NEtwork Mobility (NEMO)
IV.2 NEMO et la multi-domiciliation
V Protocoles de Transport et mobilité
V.1 Le protocole TCP et ses variantes pour la mobilité
V.2 Multipath TCP : le TCP nouvelle génération ?
VI Conclusion
Chapitre III SCTP : un véritable concurrent à TCP ?
I SCTP : un protocole de Transport supportant la mobilité
II Performances de SCTP sur un réseau satellite avec architecture à Qualité de Service
II.1 Modèle utilisé et configuration de la simulation
II.2 Résultats
II.3 Conclusion
III Impact du changement de réseau sur les protocoles de Transport et mobilité avec SCTP
III.1 Le projet SAT-PERF : intérêts, plateforme et protocole de test
III.2 Développement d’un générateur de trafic SCTP supportant la mobilité et la prise de mesures
III.3 SCTP face au changement de réseau dans un contexte hybride
III.4 Comportement de SCTP dans les réseaux multi-domiciliés
III.5 Comparaison des différents protocoles
IV Bilan de l’étude de SCTP et de ses performances
Chapitre IV Amélioration de la mobilité de SCTP par la localisation
I Motivations
II Présentation de la solution
III Étude temporelle et comparaison avec l’algorithme DAC
IV Banc de test et scénario
V Analyse des résultats
VI Etude de performances en simulation
VII Bilan
Chapitre V Architecture pour réseau mobile diminuant l’impact du changement de réseau 
I Conception de l’architecture
I.1 Fonctionnement
I.2 Composants du réseau
I.3 Partage d’informations entre le router mobile et ses noeuds
I.4 Configuration d’adresse et partage d’information dans les réseaux IPv6
II Analyse
II.1 Banc de test et scénario
II.2 Comportement de la fenêtre de congestion
II.3 Impact sur les communications
II.4 Impact sur l’évaluation de l’état du réseau
III Bilan
Conclusion
Perspectives
Bibliographie

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