Link-Quality aware routing in IEEE 802.11 multi-hop networks

Les réseaux sans fil multi-sauts grâce à leur flexibilité et leur rapidité de mise en œuvre permettent le déploiement à faible coût d'une infrastructure routage pouvant notamment servir à étendre la couverture des réseaux filaires. Leurs caractéristiques et les perspectives qu'ouvrent de tels réseaux ont attiré l'attention de la communauté de la recherche afin d'évaluer et de proposer des solutions notamment en termes de routage afin de permettre un développement efficace. La qualité des communications sans fil dépend de nombreux facteurs comme les effets de la propagation multi chemins ou les interférences entre les transmissions des différents utilisateurs. Aussi cette qualité de transmission peut varier de manière plus ou moins drastique au cours du temps en fonction des modifications de l'environnement d'exécution. Les singularités de ces transmissions radios ne permettent donc pas l'utilisation telle quelle des protocoles de routage développés originellement pour les réseaux filaires. En effet, ceux-ci se révèlent même extrêmement inefficaces dans ces nouveaux environnements. L'utilisation du nombre de sauts comme métrique de routage ne permet en effet pas de prendre en compte la diversité et la variabilité de la qualité des liens sans fil. Une solution prometteuse pour traiter ce problème consiste à intégrer au routage des informations relatives à la qualité des liens. Aussi, les protocoles des différentes couches doivent alors interagir pour s'échanger des informations. La couche réseau prend ainsi conscience du statut des couches inférieures et c'est que nous appellerons dans cette thèse le routage basé sur la qualité des liens. Le but principal de cette thèse est donc de montrer comment le routage inter-couche, au travers de l'utilisation d'une métrique adaptée et grâce à une méthode de mesure pertinente peut considérablement améliorer les performances du routage. Néanmoins, elle met en évidence également les effets secondaires de l'adaptation des chemins en montrant notamment en quoi une grande oscillation entre les chemins peut être nocif pour des applications sensibles aux délais.Après un court état de l'art sur les différents protocoles de routage, nous définissons dans ce mémoire différents critères pour définir une métrique pertinente basée sur la qualité des liens. Nous présentons ensuite une étude sur les méthodes de mesure de ces métriques, puis nous proposons une métrique réaliste de qualité des liens, basée sur l'efficacité de la transmission des trames (FTE) observée au niveau de la couche MAC. Cette nouvelle métrique reflète ainsi les variations du taux d'erreur de transmission liées soit à une faible qualité du lien, soit à un important taux de congestion dans la cellule. Nous montrons que l'utilisation de cette métrique inter-couche permet d'améliorer sensiblement les performances du routage. Nous proposons également un schéma de méthodes de mesures précises et générant un faible surcoût appelé QualRoute. Celui-ci utilise la nature en diffusion des supports de communication sans fil pour mettre en place un mécanisme coopératif de mesure de la qualité des liens pour lesquels on ne dispose de pas assez de trafic de données pour évaluer le taux d'erreur de transmission. Il utilise l'information observée par chaque noeud sur le trafic émis par ses voisins pour estimer à faible coût la qualité des liens avec ces derniers. Nous avons enfin évalué l'effet de la fluctuation du choix des chemins sur le routage basé sur la qualité des chemins. Nous avons défini et montré en quoi la sensibilité d'une métrique ou la fréquence de mise à jour de métrique pouvait augmenter le débit des applications. Cependant cette optimisation du débit se fait en modifiant fréquemment le choix du chemin, et peut conduire à une diminution importante de la gigue qui peut s'avérer néfaste pour les applications sensibles aux variations de délaisPARIS-BIUSJ-Thèses (751052125) / SudocPARIS-BIUSJ-Mathématiques rech (751052111) / SudocSudocFranceF