Performance evaluation of mobile wireless networks

• Auteur / Autrice : Ahmad Al Hanbali
• Direction : Eitan Altman, Philippe Nain
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Nice
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Nice ; 1992-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Calcul intensif (informatique)

Files d'attente, Théorie des

Markov, Processus de

TCP/IP (protocole de réseaux d'ordinateurs)

Réseaux ad hoc (informatique)

Résumé

Cette thèse s'intéresse à l'impact de la mobilité sur les performances des réseaux ad hoc mobiles (MANETs en anglais). Elle comporte deux parties. La première partie de la thèse dresse un état-de-l'art du protocole TCP dans MANETs. La principale conclusion est que la mobilité dégrade les performances de TCP, à cause de problèmes de routage et de partitions du réseau qu'elle occasionne. Partant de ce constat, dans la deuxième partie de la thèse nous proposons et analysons des schémas de transmission qui s'appuient sur la mobilité. Plus précisément, chaque noeud peut servir de relais en l'absence de route directe entre la source et la destination. Nous nous sommes tout d'abord intéressés aux performances des nœuds relais (débit et taille moyenne des files) en utilisant le formalisme des files d'attente. Un des résultats principaux est que le débit des nœuds relais est minimisé quand les noeuds bougent selon des modèles de mouvements aléatoires qui ont une distribution stationnaire uniforme de position. Pour optimiser les performances du protocole de relais à deux sauts, particulièrement le délai de transmission, nous avons ensuite étudié le cas où un paquet peut avoir plusieurs copies dans le réseau, sous l'hypothèse où ces copies ont des durées de vie limitée. Les performances (délai, énergie consommée) ont été obtenues en utilisant le formalisme des chaînes de Markov absorbantes, ainsi que des modèles fluides. Nous avons appliqué nos résultats pour optimiser la consommation d'énergie en présence de contraintes sur les délais.

This thesis deals with the mobility impact on the performance of mobile ad hoc network (MANET). It contains two parts. The first part surveys the TCP protocol over MANET. The main conclusion is that mobility degrades the TCP performance. Since it induces frequent route failures and extended network partitions. These implications were the motivation in the second part to introduce and evaluate new transmission schemes that rely on the mobility to improve the capacity of MANET. More precisely, in the absence of a direct route between two nodes the rest of the nodes in the network can serve as the relay nodes. In the beginning, the focus was on the performance of the relay nodes (throughput and relay buffer size) using a detailed queueing analysis. One of the main results was that random mobility models that have uniform stationary distribution of nodes location achieve the lowest throughput of relaying. Next, in order to optimize the performance of the two-hop relay protocol, especially the delivery delay of packets, we evaluated the multicopy extension under the assumption that the lifetime of the packets is limited. The performance results (delivery delay, round trip time, consumed energy) were derived using the theory of absorbing Markov chains and the fluid approximations. These results were exploited to optimize the total energy consumed subject to a constraint on the delivery delay.