Modèles d'équité pour l'amélioration de la qualité de service dans les réseaux sans fil en mode ad-hoc

Fairness models to improve the quality of service in ad-hoc wireless networks

• Auteur / Autrice : Hanal Abu Zanat
• Direction : Armand Abdoul Karim Toguyeni, Benoît Trouillet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Automatique et informatique industrielle
• Date : Soutenance le 10/12/2009
• Etablissement(s) : Ecole centrale de Lille
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'automatique, génie informatique et signal (LAGIS) (2004-2014)
• Jury : Président / Présidente : Hossam Afifi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christophe Chassot, Mohamed Ghazel, Jean Vareille
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Philippe Le Parc

Mots clés

Mots clés contrôlés

Commutation de paquets

Allocation de ressources (radiotéléphonie)

Files d'attente, Théorie des

Systèmes de communication sans fil

Réseaux ad hoc (informatique)

Qualité de Service (télécommunications)

IEEE 802.11 (norme)

Réseaux locaux sans fil

Mots clés libres

Qualité de service

Ad-hoc

Ordonnancement

Equité

Réseau sans fil

IEEE802.11e

Edca

Quality of service

Ad-hoc

Scheduling

Fairness

Wireless networks

IEEE802.11e

Edca

Résumé

L’objectif de ce travail est l’amélioration de la qualité de service (QdS) dans les réseaux sans fil ad-hoc avec équité. La QdS dans les réseaux sans fil ad-hoc est actuellement définie par la norme IEEE802.11e (EDCA). Elle permet de garantir l’accès prioritaire aux ressources pour le trafic de priorité élevé (trafic temps réel et trafic multimédia). Elle est mise en œuvre dans chaque station par la classification des paquets dans différentes file d'attente caractérisant chacune une classe de trafic à laquelle est associée une priorité de traitement. Toutefois, EDCA n’est pas un protocole équitable. En effet, lorsque un nœud participe au routage du trafic des ces voisins, son trafic propre se trouve réduit. Pour résoudre ce problème, nous proposons un nouveau modèle appelé F-EDCA. Ce modèle permet à un nœud routeur d’accéder plus régulièrement au réseau en fonction de son taux d’occupation. Une autre forme de non équité résulte de la position d’un nœud source par rapport au nœud destination. Plus le nœud source est éloigné, moins il a de bande passante. Pour résoudre ce problème, nous proposons FQ-EDCA. Il améliore la QdS en distinguant dans chaque classe de trafic, une file d’attente par source de trafic. Le modèle met alors en œuvre des techniques d’ordonnancement équitable en se basant sur la technique du temps virtuel. Ainsi, les ressources sont allouées équitablement entre tous les nœuds. F-EDCA et FQ-EDCA sont mis en œuvre et évaluées de manière comparative avec EDCA. Ce travail montre que chacun d'eux améliore EDCA et pourrait allouer équitablement les ressources dans des conditions différentes et augmenter la garantie de la QdS

This thesis aims to enhance the quality of service (QoS) in wireless ad-hoc networks with fairness. The QoS in wireless ad-hoc networks is referred to the standard IEEE802.11e (EDCA) to guarantee the high priority traffic (i.e. Multimedia and Real-time traffics). Further, the QoS is managed in each station by differentiating the packets in categories to be queued depending on their priorities. Then, these packets will access the channel in different waiting time. However, EDCA cannot control the heavy traffic caused by the ill-behaved users. So, if the traffic is regulated with fairness, it could resolve some of networks’ problems like the congestion and starvation. These problems degrade the QoS guarantee, because the ill-behaved sources consume the majority of the allocated resources. That leads to some of source nodes suffer from the lack of bandwidth and unfairness. So, without a proper control mechanism, it could decrease the QoS guarantees. Therefore, we propose (FQ-EDCA) that is a Fairness Queuing model for EDCA. It enhances the QoS by implementing scheduling techniques and improving the architecture of EDCA. Thereby, the traffic is regulated between the source nodes by separating the ill-behaved sources. Thus, the resources are allocated fairly between all the source nodes. Further, a fairness model (F-EDCA) is proposed to differentiate between two source nodes. One of them is routing packets of its neighbors and the other is only sending its packets. Both of these models are implemented and evaluated with EDCA. As a consequence, each of them enhances EDCA, could allocate the resources with fairness in different conditions and increase the QoS guarantee