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Routing in
6LoWPAN
Présenté par :
Benamar Abed zine-Eddine
Korichi Abdessamie
Plan de travail
 Introduction
 6LoWPAN
 Couche d’adaptation de 6lowpan
 Routage dans 6LoWPAN
 6LoWPAN Protocoles existants
2
Introduction
 Les RCSFs sont actuellement les plus utilisés , mais
il utilise des protocols non-ip comme le ZigBee
 Pour introduire les réseaux à faible énergie (LLN
Lossy Low power Network) à l’IPV6 , la
technologie 6LoWPAN est proposé.
 Future RCSF compose des milliers de nœuds
peuvent se connecter via internet avec 6LowPAN ,
qui est standarisé par l’IETF.
3
Introduction (cont.)
 Protocoles de routage développés par la
communauté IETF
 LOAD (6LoWPAN Ad-Hoc On-Demand
Distance Vector Routing)
 DYMO-low (Dynamic MANET On-
demand for 6LoWPAN Routing)
 HiLow (Hierarchical Routing)
4
6LowPAN
Un réseau 6LoWPAN est un réseau de communication simple, à bas coût,
permettant d’avoir une connectivité sans fil utilisant une adaptation du
protocole IPv6. Il est formé par des équipements, en général compatibles
avec le standard IEEE 802.15.4.
5²
Afin de permettre l’utilisation IPv6 tout en préservant de l’espace pour les données
applicatives, l’IETF a défini une couche d’adaptation.
 réduire la taille des en-têtes en utilisant la compression.
 Compression de l’en-tête IPv6
utilisation d’un mécanisme de compression nommé HC1.
 Compression d’autres en-têtes
compression de l’en-tête UDP , Il permet de réduire la taille cet en-tête de 8 octets à 2
octets au maximum.
6
Couche d’adaptation de 6lowpan
Routage dans 6LoWPAN
Dans 6LoWPAN , deux approches sont utilisés pour regrouper les protocoles de
routage, l’approche MANET et l’approche ROLL.
L’approche MANET :
• Basé sur la technique de routage
• il peuvent être classés en deux catégories (Vecteur à distance, état de lien)
• Basé sur la découverte de chemin (Proactif, réactif)
• les protcoles qui sont actuellement utilisés pour les MANETs sont le
protcole AODV (Adhoc On-demand Distance Vector) , DYMO (Dynamic
Manet On-demand) et OLSR (Optimised Link State Routing)
• Ces protocoles doivent être modifiés pour les utiliser dans les 6LoWPAN
 (réduire l’overhead).
7
Routage dans 6LoWPAN
(suite)
8
L’approche ROLL :
un groupe IETF chargé developpé des protocoles pour les réseaux
à faible énergie (LLN : Low Lossy Network) , ce groupe a standarisé
un protcole nommé RPL (Routing Protocol for Low power and Lossy Networks)
Approche MANET
On peux distinguer deux classes de routage : Mesh-under et Route-over
 Routage Mesh-under :
• routage de niveau 2
• tous les hôtes à un saut IP du 6LBR (mesh)
• Adresses MAC (16bits ou 64bits)
• Ajout d’un entête (mesh header)
9
Routage mesh-under (cont.)
 L’entête (mesh header)
 Taille 4-5 octets
 La valeur de l’origine (O) et la destination (F) est
1  adresse 16 bits
 Valeur = 0  adresse 64 bits
 Le champs Hops lefts est utilisé pour compter le
nombre de sauts possible ( max 14 )
10
11
• Routage Route-over :
• Routage de couche 3 (Network Layer)
• 6LR ou 6LBR qui fait le routage
• Exemple : RPL (Routing Over Low power and Lossy
networks )
Classes de protocoles
6LoWPAN
12
Exigences de routage
(Requierements)
Il existe quatre conditions de base pour le routage dans
6LoWPAN : [6]
 Le nœud doit supporter le mode « sleep » pour
l’économie d’énergie.
 La génération de l’overhead des paquets donnés doit
être minimisée.
 Messages de contrôle pour le routage doit être
minimisé.
 Faible coût de traitement, calcul, et mémoire.
13
Exigences de routage (cont.)
14
Paramètres pour l’évaluation des
protocoles
 Nombre des nœuds et paramètres de
réseau,
 Connectivité,
 Mobilité,
 Vitesse de traitement et taille de mémoire,
 Consommation d’énergie ,
 Portée de transmission ,
 Modèle de traffic.
15
LOAD
 6LoWPAN Ad-Hoc On-demand Distance Vector Routing
 Basé sur AODV
 utilise le routage mesh-under
 N’utilise pas le numéro de séquence de la destination
 Le RREP est envoyé par la destination seulement.
 Il crée une topologie mesh au deuxième niveau , l’IPV6 le voit comme un
seul réseau.
 Maintenance de route locale (local repair).
 Implémenté sur les FFDs.
 Utilise le champ LQI (Link Quality Indictor ) pour choisir le chemin le plus
fort.
 Envoi d’un ACK  LLN (Link Layer Notification)
16
6LoWPAN Protocoles existants
LOAD (cont.)
 LOAD utilise les ACKs de la couche 2 au lieu des
messages HELLO pour économiser la consommation
d’énergie , pour assurer la connectivité des Chemins il
utilise les message LLN :
17
DYMO-low
 Dynamic MANET On-demand for 6LoWPAN Routing
 Like AODV, DYMO performs route discovery and maintenance by
using RREQ, RREP and RERR messages.
 Unlike AODV, the DYMO protocol does not use local repair although
it uses Hello message to keep track of the link connectivity.
 However, DYMO cannot be directly applied in 6LoWPAN routing due
to its increased memory and power consumption.
 Thus, DYMO-low is proposed in to suit DYMO into the 6LoWPAN
environment.
18
DYMO-low (cont.)
 Protocole réactif comme AODV
 Version DYMO optimisé pour l’économie d’énergie
 Message RM (Routing message) utilisé pour RREQ et
RREP
 Utilise le numéro de séquence ( 16 bit au lieu de 32 bits)
 Pas de maintenance locale des chemins
19
HiLow
 Routage Hiérarchique
 Pour augmenter la scalabilité , HiLow est propose pour le 6LoWPAN
 Utilise une adresse de 16 bits (pour minimiser l’usage de mémoire)
 Every child node receives a short address by the following equation
C = MC*AP+N (0 < N ≤ MC)
 C : adresse du noeud fils
 MC : nombre maximum des fils un noeud père peut avoir
 AP : adresse du noeud père
 N : noeud nème
20
HiLow (cont.)
21
Comparaison entres les protocoles :
22
Conclusion
 6LoWPAN : solution idéale pour IoT
 Interopérabilité entre les nœuds à faible énergie et les nœuds qui existent
déjà
 Les protocoles de routage ont des avantages et des inconvénients selon
l’application
 Un domaine très intéressant pour la recherche.
23
Reference
1. E. Kim, D. Kaspar, C. Gomez, and C. Bormann, “Problem Statement and
Requirements for 6LoWPAN Routing,” draft-ietf-6lowpan-routing-
requirements-10, November 2011.
2. Routing in IPv6 over Low-Power Wireless Personal Area Networks
(6LoWPAN): A Survey by Vinay Kumar and Sudarshan Tiwari, Department
of Electronics and Communication Engineering, Motilal Nehru National
Institute of Technology, Allahabad 211004, India.
3. 6LoWPAN Ad Hoc On-Demand Distance Vector Routing (LOAD)
draft-daniel-6lowpan-load-adhoc-routing-03
4. Dynamic MANET On-demand for 6LoWPAN (DYMO-low)
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  • 1. Routing in 6LoWPAN Présenté par : Benamar Abed zine-Eddine Korichi Abdessamie
  • 2. Plan de travail  Introduction  6LoWPAN  Couche d’adaptation de 6lowpan  Routage dans 6LoWPAN  6LoWPAN Protocoles existants 2
  • 3. Introduction  Les RCSFs sont actuellement les plus utilisés , mais il utilise des protocols non-ip comme le ZigBee  Pour introduire les réseaux à faible énergie (LLN Lossy Low power Network) à l’IPV6 , la technologie 6LoWPAN est proposé.  Future RCSF compose des milliers de nœuds peuvent se connecter via internet avec 6LowPAN , qui est standarisé par l’IETF. 3
  • 4. Introduction (cont.)  Protocoles de routage développés par la communauté IETF  LOAD (6LoWPAN Ad-Hoc On-Demand Distance Vector Routing)  DYMO-low (Dynamic MANET On- demand for 6LoWPAN Routing)  HiLow (Hierarchical Routing) 4
  • 5. 6LowPAN Un réseau 6LoWPAN est un réseau de communication simple, à bas coût, permettant d’avoir une connectivité sans fil utilisant une adaptation du protocole IPv6. Il est formé par des équipements, en général compatibles avec le standard IEEE 802.15.4. 5²
  • 6. Afin de permettre l’utilisation IPv6 tout en préservant de l’espace pour les données applicatives, l’IETF a défini une couche d’adaptation.  réduire la taille des en-têtes en utilisant la compression.  Compression de l’en-tête IPv6 utilisation d’un mécanisme de compression nommé HC1.  Compression d’autres en-têtes compression de l’en-tête UDP , Il permet de réduire la taille cet en-tête de 8 octets à 2 octets au maximum. 6 Couche d’adaptation de 6lowpan
  • 7. Routage dans 6LoWPAN Dans 6LoWPAN , deux approches sont utilisés pour regrouper les protocoles de routage, l’approche MANET et l’approche ROLL. L’approche MANET : • Basé sur la technique de routage • il peuvent être classés en deux catégories (Vecteur à distance, état de lien) • Basé sur la découverte de chemin (Proactif, réactif) • les protcoles qui sont actuellement utilisés pour les MANETs sont le protcole AODV (Adhoc On-demand Distance Vector) , DYMO (Dynamic Manet On-demand) et OLSR (Optimised Link State Routing) • Ces protocoles doivent être modifiés pour les utiliser dans les 6LoWPAN  (réduire l’overhead). 7
  • 8. Routage dans 6LoWPAN (suite) 8 L’approche ROLL : un groupe IETF chargé developpé des protocoles pour les réseaux à faible énergie (LLN : Low Lossy Network) , ce groupe a standarisé un protcole nommé RPL (Routing Protocol for Low power and Lossy Networks)
  • 9. Approche MANET On peux distinguer deux classes de routage : Mesh-under et Route-over  Routage Mesh-under : • routage de niveau 2 • tous les hôtes à un saut IP du 6LBR (mesh) • Adresses MAC (16bits ou 64bits) • Ajout d’un entête (mesh header) 9
  • 10. Routage mesh-under (cont.)  L’entête (mesh header)  Taille 4-5 octets  La valeur de l’origine (O) et la destination (F) est 1  adresse 16 bits  Valeur = 0  adresse 64 bits  Le champs Hops lefts est utilisé pour compter le nombre de sauts possible ( max 14 ) 10
  • 11. 11 • Routage Route-over : • Routage de couche 3 (Network Layer) • 6LR ou 6LBR qui fait le routage • Exemple : RPL (Routing Over Low power and Lossy networks )
  • 13. Exigences de routage (Requierements) Il existe quatre conditions de base pour le routage dans 6LoWPAN : [6]  Le nœud doit supporter le mode « sleep » pour l’économie d’énergie.  La génération de l’overhead des paquets donnés doit être minimisée.  Messages de contrôle pour le routage doit être minimisé.  Faible coût de traitement, calcul, et mémoire. 13
  • 14. Exigences de routage (cont.) 14
  • 15. Paramètres pour l’évaluation des protocoles  Nombre des nœuds et paramètres de réseau,  Connectivité,  Mobilité,  Vitesse de traitement et taille de mémoire,  Consommation d’énergie ,  Portée de transmission ,  Modèle de traffic. 15
  • 16. LOAD  6LoWPAN Ad-Hoc On-demand Distance Vector Routing  Basé sur AODV  utilise le routage mesh-under  N’utilise pas le numéro de séquence de la destination  Le RREP est envoyé par la destination seulement.  Il crée une topologie mesh au deuxième niveau , l’IPV6 le voit comme un seul réseau.  Maintenance de route locale (local repair).  Implémenté sur les FFDs.  Utilise le champ LQI (Link Quality Indictor ) pour choisir le chemin le plus fort.  Envoi d’un ACK  LLN (Link Layer Notification) 16 6LoWPAN Protocoles existants
  • 17. LOAD (cont.)  LOAD utilise les ACKs de la couche 2 au lieu des messages HELLO pour économiser la consommation d’énergie , pour assurer la connectivité des Chemins il utilise les message LLN : 17
  • 18. DYMO-low  Dynamic MANET On-demand for 6LoWPAN Routing  Like AODV, DYMO performs route discovery and maintenance by using RREQ, RREP and RERR messages.  Unlike AODV, the DYMO protocol does not use local repair although it uses Hello message to keep track of the link connectivity.  However, DYMO cannot be directly applied in 6LoWPAN routing due to its increased memory and power consumption.  Thus, DYMO-low is proposed in to suit DYMO into the 6LoWPAN environment. 18
  • 19. DYMO-low (cont.)  Protocole réactif comme AODV  Version DYMO optimisé pour l’économie d’énergie  Message RM (Routing message) utilisé pour RREQ et RREP  Utilise le numéro de séquence ( 16 bit au lieu de 32 bits)  Pas de maintenance locale des chemins 19
  • 20. HiLow  Routage Hiérarchique  Pour augmenter la scalabilité , HiLow est propose pour le 6LoWPAN  Utilise une adresse de 16 bits (pour minimiser l’usage de mémoire)  Every child node receives a short address by the following equation C = MC*AP+N (0 < N ≤ MC)  C : adresse du noeud fils  MC : nombre maximum des fils un noeud père peut avoir  AP : adresse du noeud père  N : noeud nème 20
  • 22. Comparaison entres les protocoles : 22
  • 23. Conclusion  6LoWPAN : solution idéale pour IoT  Interopérabilité entre les nœuds à faible énergie et les nœuds qui existent déjà  Les protocoles de routage ont des avantages et des inconvénients selon l’application  Un domaine très intéressant pour la recherche. 23
  • 24. Reference 1. E. Kim, D. Kaspar, C. Gomez, and C. Bormann, “Problem Statement and Requirements for 6LoWPAN Routing,” draft-ietf-6lowpan-routing- requirements-10, November 2011. 2. Routing in IPv6 over Low-Power Wireless Personal Area Networks (6LoWPAN): A Survey by Vinay Kumar and Sudarshan Tiwari, Department of Electronics and Communication Engineering, Motilal Nehru National Institute of Technology, Allahabad 211004, India. 3. 6LoWPAN Ad Hoc On-Demand Distance Vector Routing (LOAD) draft-daniel-6lowpan-load-adhoc-routing-03 4. Dynamic MANET On-demand for 6LoWPAN (DYMO-low) Routingdraft-montenegro-6lowpan-dymo-low-routing-03 24

Notes de l'éditeur

  1. Il est possible de distinguer trois acteurs dans un réseau 6LoWPAN le routeur de bordure, le routeur et l’hôte. Le routeur de bordure (6LBR) est la racine d’un réseau 6LoWPAN. Il connecte le réseau au reste de l’Internet et est responsable de la propagation des préfixes IPv6 au sein du réseau 6LoWPAN. Les routeurs (6LR) sont des équipements intermédiaires dont le but est d’étendre la superficie du réseau. Finalement, les hôtes sont les équipements feuilles du réseau.
  2. . Cette couche d’adaptation a pour objectif de réduire la surcharge de l’en-tête IPv6 et se place entre la couche MAC et la couche réseau , Cette couche chargée de réduire la taille des en-têtes en utilisant la compression
  3. le groupe MANET à mis en place plusieurs protocole de routage, basant sur la technique de routage
  4. . À la différence des réseaux traditionnels dans lequel le routage est effectué uniquement au niveau 3, il peut être effectué à deux niveaux différents 
  5. Routage minimal : code du protocole doit être entre 48 -128 kb Consommation d’énergie : réduire l’overhead Overhead minimal : taille de paquet overhead = taille de standard 802.15.4 Transmission des paquets garantit Mode en veille périodique : certains nœuds dans le réseau ne répondent pas à cause de la mise en veille périodique, dans 6LoWPAN, les nœuds peuvent se mettre en veille pour économiser la consommation d’énergie, après la transmission des paquets avec succès, les nœuds ferment leur transmission radio. Flexibilité, bilan énergétique, qualité de chemin : afin d’optimiser la sélection de chemin, ces métriques sont utilisés en considérant l’usage de l’énergie et la qualité de chemin. Le mécanisme simple de nombre de sauts (hop-count-only) peut être inefficace dans les 6LoWPANs, Il y a le champ LQI (Link Quality Indication) ou/et RSSI (Received Signal Strength Indication) du standard 802.15.4 qui peuvent être prise en compte pour des bonnes métriques
  6. il existe plusieurs protocoles de routage qui sont au cours de développement, les paramètres qui sont utilisés pour l’évaluation de ces protocoles sont
  7. Le tableau 1 montre une comparaison entre ces différents protocoles basant sur des multiples métriques comme la consommation d’énergie, l’usage du mémoire, mobilité, scalabilité, retard de routage, message RERR, message HELLO, et la maintenance locale des chemins, dans ce tableau on peut voir qu’ils existent des certains protocoles qui appartient à la classe de routage route-over et d’autres à la classe mesh-under, Il y a des protocoles qui ont des avantages par rapport à l’application dont ils sont utilisés, il y a un genre de compromis entre ces protocoles, par exemple le protocole de routage qui utilise les messages HELLO peut assurer la transmission des paquets mais ajoute un temps de retard de bout en bout (delay). Le protocole HILOW fournit un usage faible de mémoire et une haute scalabilité par rapport à les autres protocoles comme LOAD, S-AODV et DYMO-LOW. Ce dernier fournit un temps delay plus grand par rapport aux autres protocoles. S-AODV fournit des avantages en termes de réduction du trafic et consommation d’énergie.