Les réseaux ad hoc (1)

LES RÉSEAUX AD-HOC
Dr.A.Adouane
1

LES RÉSEAUX AD-HOC
 Un réseau Ad-hoc est un réseau éphémère sans
architecture fixe ni AP
 Les utilisateurs peuvent entrer et sortir du
réseau à tout moment
 Un réseau Ad-hoc avec des utilisateurs mobile est
appelé MANET ( Mobile Ad-hoc Network)
 Couche Mac et protocole de routage spécifique à
ce type de réseau
Dr.A.Adouane
2

LES RÉSEAUX AD-HOC
 Les Réseaux Ad-hoc souffrent des problèmes
d’accès et de partage du canal radio bien plus
qu’un réseau à infrastructure ( avec AP)
 Il est nécessaire d’adapter et/ou de proposer de
nouvelles techniques d’accès
 Un réseau Ad-hoc doit également pouvoir offrir
des services temps réels et la QoS qui est
nécessaire à leur transport
Dr.A.Adouane
3

LES RÉSEAUX AD-HOC
 Un réseau Ad-Hoc se caractérise par :
 Topologie dynamique
 Bande passante réduite, capacité de lien variable
entre les nœuds
 Énergie limitée au sein de certains nœuds
 Sécurité de la couche réseau physique limitée
4
Dr.A.Adouane

LES RÉSEAUX AD-HOC
 En plus du problème de la station cachée, le
réseaux Ad-hoc souffre du problème des stations
exposées
Dr.A.Adouane
5

LES RÉSEAUX AD-HOC
 Dans l’exemple S1 transmet à R1, sa zone de
couverture en bleu atteint le nœud S2
 S2 qui veut transmettre à R2 va sondé le canal et
voir que S1 transmet
 S2 va éviter de transmettre à R2 alors que la
porté de son signal (zone de couverture) ne va pas
jusqu’à R1
 Ici S2 a été empêché de communiquer avec R2
sans raison valable d’un point de vue propagation
d’onde
Dr.A.Adouane
6

LES RÉSEAUX AD-HOC
 Les réseaux Ad-hoc se basent principalement sur
le 802.11 pour leur fonctionnement
 La couche MAC utilise les techniques d’accès :
 ALOHA et SAloha
 CSMA/CA
 RTS/CTS
 Le fonctionnement se fait en mode DCF, le mode
PCF est impossible car il n’y a pas d’AP
Dr.A.Adouane
7

LES RÉSEAUX AD-HOC
 La technique ALOHA est la première a avoir été
utilisé et est apparu avant CSMA
 Première technique utilisé pour le Ad-hoc
 Toute STA qui souhaite transmettre va le faire si
le canal est libre
 Si il y a collision les STAs attendent un temps
aléatoire et refond la transmission
Dr.A.Adouane
8

LES RÉSEAUX AD-HOC
 Les performances de cette technique n’étant pas
bonne, une amélioration a été apportée Sloted
Aloha ou Saloha
 Se base sur le même principe à la différence que
les stations se synchronisent et n’ont le droit de
transmettre qu’au début d’un slot time
 La probabilité de collision est nettement
diminuée et les performances du réseaux sont
meilleurs
Dr.A.Adouane
9

LES RÉSEAUX AD-HOC
Dr.A.Adouane
10

LES RÉSEAUX AD-HOC ( PROTOCOLE MAC)
 Les protocoles MAC sont ici utilisés pour essayer
de garantir au mieux une bonne qualité de service
(QoS) aux flux considérés
 Les protocoles MAC peuvent être classés en :
 Protocoles à contention
 Protocoles à contention avec mécanisme de réservation
 Protocoles à contention avec mécanisme
d’ordonnancement
Dr.A.Adouane
11

 Protocoles à contention : une station qui souhaite
envoyer un paquet va essayer d’accéder au canal,
aucune garantie de QoS possible
 Protocoles à contention avec mécanisme de
réservation : avant toute communication une bande
passante ( débit) est réservée, cela permet d’avoir une
Qos, Deux type possibles :
 Synchrone avec la même horloge partout
 Asynchrone avec une horloge relative entre STA
 Protocoles à contention avec mécanisme
d’ordonnancement : ordonnancement équitable des
transmissions par :
 Ordre des paquets
 Ordre des STAs
12
Dr.A.Adouane

Dr.A.Adouane
13

LES RÉSEAUX AD-HOC ( PROTOCOLE MAC
À CONTENTION )
 MACAW (Multiple Access with Collision
Avoidance for Wireless):
 Utilisé également dans les réseaux de capteurs
 Introduit le concept des messages RTS/CTS
 Utilise également les messages :
 DS (Date to Send) avant l’envoie réel de données
 RRTS (Request for Request to Send) afin de
demander la confirmation d’un RTS
Dr.A.Adouane
14

À RÉSERVATION)
 D-PRMA (Distributed Packet Reservation
Multiple Access Protocol)
 Protocole qui fonctionne en TDMA, où le
mécanisme de contention n’est utilisé que durant
la réservation de bande passante
 Chaque trame est divisée en time slots et ensuite
en mini time slots
 Chaque mini time slot est composé de RTS/BI
(Busy Indication) et CTS/BI 15
Dr.A.Adouane

À RÉSERVATION)
 Les Nœuds accèdent en contention pour les mini
time slot
 Le nœud gagnant envoi un RTS/BI et attend un
CTS/BI
 Une fois le premier mini slot obtenue, le nœud
gagnant obtient tout le slot
 Les autres nœuds doivent attendre la fin du slot
pour tenter à nouveau de transmettre 16
Dr.A.Adouane

À RÉSERVATION)
 Le problème du terminal exposé est réglé car S2
peut lire dans le CTS/BI que S1 transmet à R1
 Donc R2 est libre et peut recevoir des données
17
Dr.A.Adouane

À RÉSERVATION)
 MACA/PR (Multiple Access Collision Avoidance with
Piggyback Reservation)
 Deux mode de fonctionnement différents selon le type de
donnée:
 Temps réel
 Non temps réel
 Garantir la bande passante pour les transmissions
temps réel en faisant une transmission rapide et fiable
des données non temps réel
18
Dr.A.Adouane

À RÉSERVATION)
 Transmission non temps réel :
 Le temps est divisé en slots de durées différentes
et asynchrones
 Chaque nœuds a une table dans la quelle il va
inscrire pour chaque slot le nœud qui la réservé
 Le nœuds cherche un slot libre et le choisit, il
attend de voir si il reste libre après un tour
19
Dr.A.Adouane

À RÉSERVATION)
 Si le slot reste libre il envoi un RTS et attend un
CTS sur le même slot
 Si il reçoit un CTS il va transmettre des données
et attendre un ACK le tout sur le même slot
 Les messages RTS et CTS contiennent
l’information sur la taille et le temps de
transmission sur ce slot
 Tous les nœuds qui peuvent voir le RTS/CTS vont
ajouter l’information dans leur table sur le slot
qui correspond à ce nœud
20
Dr.A.Adouane

À RÉSERVATION)
 Transmission temps réel
 La procédure est pratiquement la même jusqu’au
transfert du premier paquet de donnée
 Chaque envoie de donnée va contenir une
information sur la réservation à faire pour le
prochain slot
 Le récepteur confirme la réservation dans le
même message ACK
Dr.A.Adouane
21

À RÉSERVATION)
 Le nœud en communication s’assure de la
réservation du slot à chaque ACK
 Si plusieurs ACK indiquant la réservation ne
sont pas reçus le nœud comprend que la
réservation est annulée et reprend la procédure à
0
 Les autres nœuds qui reçoivent le ACK du nœud
concerné mettent à jour leur table de slot
 Dans le cas contraire le slot est marqué libre 22
Dr.A.Adouane

À RÉSERVATION)
 Les tables de réservation sont échangées entre
les nœuds pour éviter le problème des stations
cachées
 Si un nouveau nœud rentre dans le réseau il aura
automatiquement la table et pourra être actif
plus rapidement
 Une communication temps réel aura donc des
slots qui sont réservé, les slots qui reste libre sont
utilisé pour les communications non temps réel
23
Dr.A.Adouane

À ORDONNANCEMENT)
 Les stations ne communiquent pas librement, un
des nœuds s’occupe d’ordonnancer les
communications pour une solution optimale soit
pour une meilleur QoS ou pour une meilleur
équité
 Distributed Priority Scheduling (DPS):
 Ce protocole utilise également les messages
RTC/CTS et DATA-ACK
 Les paquets RTS vont avoir une information sur
la priorité des données à envoyer pour permettre
de faire l’ordonnancement
24
Dr.A.Adouane

À ORDONNANCEMENT)
 Le CTS en réponse à ce RTS va également contenir
cette priorité
 Les nœuds qui reçoivent un des deux messages sont
automatiquement au courant des priorités des
données et mettent à jour leur table
d’ordonnancement
 Dans chaque paquet de donnée envoyé, l’information
sur la priorité du prochain paquet est rajoutée
 Ainsi chaque nœud est au courant de sa priorité par
rapport aux autres nœuds 25
Dr.A.Adouane

LES RÉSEAUX AD-HOC ( LE ROUTAGE)
 Les protocoles de routage spécifique au réseaux
Ad-hoc sont différent des protocoles de routages
des réseaux conventionnels
 Un protocole comme OSPF ou RIP ne peuvent
pas fonctionner car les liens changent
constamment
 L’absence d’infrastructure oblige les nœuds à
mettre en place les routes par eux même
26
Dr.A.Adouane

 Les protocoles de routage Ad-Hoc peuvent être
divisé en fonction de:
 Protocoles proactifs :
 En fonction de la topologie
 En fonction de la position des nœuds
 Protocoles réactifs
 En fonction de la topologie
 En fonction de la position des nœuds
27
Dr.A.Adouane

29
Dr.A.Adouane

LES RÉSEAUX AD-HOC ( LE ROUTAGE
PROACTIF)
 Protocole Proactif
 Les routes sont mise en place à l’avance même si
aucun échange n’est initié
 Des messages périodique sont envoyés pour
maintenir les routes comme pour un protocole de
routage filaire
 Consommation d’énergie et de bande passante
importantes
 Protocole à état de liens ou à vecteur de distances
30
Dr.A.Adouane

PROACTIF)
 OLSR (Optimized Link State Routing Protocol):
 Des messages HELLO sont envoyés périodiquement
pour découvrir les liens, et diffuser aux voisins les
connaissances de chaque nœud
 Suite aux messages HELLO chaque nœud va
connaitre ses voisins direct et les routes avec deux
sauts maximum
 Pour avoir des échanges entre des nœuds plus loin
que deux sauts, OLSR utilise des relais multipoints
(MPR ) 31
Dr.A.Adouane

PROACTIF)
 Un lien n’est valide que si il est bidirectionnel, chaque
nœuds qui trouve son adresse dans un message
HELLO déclare le lien bidirectionnel
 Un message HELLO contient la liste des :
 Voisins qui ont été "entendus" mais pour lesquels la
communication bidirectionnelle n'a pas pu être établie
 Voisins avec qui le nœud a pu établir une liaison
bidirectionnelle
 Nœuds désignés comme MPR par le nœud originaire du
message HELLO 32
Dr.A.Adouane

PROACTIF)
 Pour construire et maintenir les tables de routages,
les nœuds s’envoient les messages HELLO
 Le nœud MPR est choisit de manière à se qu’il soit
le meilleur placé pour atteindre le plus de nœuds
en deux sauts
 Des messages TC (Topology Control) sont transmis
entre les MPRs pour diffuser l’état des liens sans
encombrer le réseau
33
Dr.A.Adouane

PROACTIF)
34
Dr.A.Adouane

PROACTIF)
 OLSR à l’avantage d’offrir des routes prêtes et
donc une connexion plus rapide pour les
applications au moment de communiquer
 Ce fonctionnement à un surcout au niveau de la
bande passante du réseau surtout quand il n’est
pas très utilisé
35
Dr.A.Adouane

PROACTIF)
 TBRPF (Topology Dissemination Based on
Reverse-Path Forwarding)
 Algorithme au fonctionnement proche de OLSR
 Calcul des routes à partir d’une topologie
construite grâce à l’algorithme de Dijktra modifié
 La diminution de la charge de message ne se fait
pas avec des relais (MPR) mais en diminuant
directement la taille des informations de chaque
message 36
Dr.A.Adouane

RÉACRIF)
 Protocole Réactif:
La route est créé au besoin et reste ensuite en mémoire
Quand une route est demandée, une procédure de
découverte globale est lancée par l’émetteur
La bande passante n’est pas surchargée par les échanges
de message de maintient des routes
37
Dr.A.Adouane

RÉACRIF)
 AODV (Ad hoc On-Demand Distance Vector
Routing):
 Protocole réactif basé sur la topologie du réseau
 Une fois les routes trouvées et sauvegardées, le
protocole reste en veille jusqu’à la détection d’une
erreur de transmission ou le besoin d’une
nouvelle route
 Le maintient et la découverte des routes est fait
grâce à UDP 38
Dr.A.Adouane

RÉACRIF)
 Afin de trouver une route, la source envoie un
message RREQ (Route Request ) à tous les
nœuds
 Les nœuds qui reçoivent ce message, font une
retransmission jusqu'à ce que la destination soit
trouvée
 Tous les nœuds sauvegardent une trace de cette
requête afin de mettre à jour leurs table une fois
la route trouvée
39
Dr.A.Adouane

RÉACTIF)
 Le nœud qui est le destinataire du RREQ va
répondre avec un RREP
 Le RREP est renvoyé vers le dernier nœuds qui a
renvoyé le RREQ et remonte d’un nœud a un
autre jusqu’à la source
 Dés que le message RREP revient à la source la
route est créée car marquée dans tous les nœuds
40
Dr.A.Adouane

RÉACTIF)
 Si une route n’est plus disponible un message
RERR (Route Error) est envoyé aux nœuds qui
utilisent cette route
 Une route peut être détectée Down de deux façons:
 AODV est configurer avec des messages HELLO,
périodique entre les nœuds, si trois HELLO ne sont
pas envoyé, la route à travers ce nœuds est Down
 L’utilisation du mécanisme RTS/CTS: si un nœud n’est
plus joignable ( pas de réponse) => donne lieu a
l’annulation de la route 41
Dr.A.Adouane

RÉACTIF)
 AODV choisit la route qui est trouvée le plus
rapidement et qui est souvent la plus courte
 Cela ne garantie pas d’avoir la meilleur route
 Par exemple une route avec 3 sauts et un débit
stable de 10Mbs peut être laisser pour une route
à 1Mbs ou instable avec de multiples coupures !
42
Dr.A.Adouane

RÉACTIF)
 DSR (Dynamic Source Routing protocol)
 Ce protocole considère le routage à partir de la
source jusqu'à la destination
 Contrairement à un routage traditionnel, l’entête
du message contient toute la route pour atteindre
la destination
 Au moment de transmettre, la source vérifie si
elle a dans sa table la route pour la destination, 43
Dr.A.Adouane

RÉACTIF)
 Si la destination n’existe pas, la source envoie un
message de découverte en Broadcast pour chercher un
chemin vers la destination,
 Si un nœud intermédiaire connais la destination ou si
le message l’atteint, la source est mise au courant
avec le chemin complet
 Ce protocole n’engendre pas beaucoup de message de
contrôle du réseau tant que les nœuds ne font pas
trop souvent de recherche de chemin
 Si la topologie est grande et qu’elle change souvent le
protocole ne sera plus intéressant
44
Dr.A.Adouane

LES RÉSEAUX AD-HOC ( LE ROUTAGE PAR
POSITION)
 LAR (Location-Aided Routing):
 Contrairement aux autres protocoles qui se
basent sur la topologie et donc une diffusion des
messages, le LAR utilise les positions et la
vitesse des nœuds
 En se basant sur la position d’un nœuds, le
message de recherche de route ( réactif) n’est
envoyé que dans la zone où le nœud peut être
trouvé
 Ainsi le réseau n’est pas saturé inutilement
45
Dr.A.Adouane

BIBLIOGRAPHIE
 MAC protocols, contention-based with reservation and
scheduling, Blerta Bishaj , Helsinki University of
Technology
 www.geeksforgeeks.org mars 2021
 la qualité de service des services multimédia sur les
réseaux ad hoc sans fil à multi-sauts, Younes Nadine, 2009
 stratégies de prévention de perte de route dans les réseaux
« ad hoc » mobiles, Éric Thibodeau, Décembre 2014
 Performances des couches MAC dans les réseaux sans fil
ad hoc : problèmes et solutions, Tahiry Razafindralambo
 Gestion de la mobilité dans les réseaux Ad Hoc par
anticipation des métriques de routage, Sabrine Naimi
 Routage multicast dans les réseaux ad hoc : l’approche
Jumbo, Guillaume Chelius, Eric Fleury 46
Dr.A.Adouane

Les réseaux ad hoc (1)

Recommandé

Recommandé

Contenu connexe

Tendances

Tendances (20)

Similaire à Les réseaux ad hoc (1)

Similaire à Les réseaux ad hoc (1) (20)

Plus de YasmineChihab

Plus de YasmineChihab (6)

Les réseaux ad hoc (1)