Optimisation de l'utilisation de la bande passante dans les réseaux multi-sauts sans-fil

Ioptimizing bandwidth allocation in wireless multi-hop networks

• Auteur / Autrice : Simon Odou
• Direction : Khaldoun Al Agha
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Interconnexion de réseaux (télécommunications)

Réseaux de capteurs (technologie)

Réseaux locaux sans fil

Mots clés libres

Réseaux sans fil, multi-sauts, capacité, contrôle d'admission, contrôle de topologie, routage

Résumé

Dans cette thèse, nous proposons plusieurs algorithmes permettant d’optimiser l’utilisation de la bande passante dans les réseaux sans-fil multi-sauts et ainsi augmenter les débits atteignables. Les réseaux sans-fil multi-sauts sont des réseaux sans-fil dans lesquels les stations communiquent directement entre elles lorsque leurs portées respectives sont suffisantes ou, le cas échéant, via des stations intermédiaires chargées de relayer les flux de façon transparente. Les résultats théoriques prouvent que de tels réseaux disposent d’une capacité par station plus faible que les réseaux traditionnels et obligent ainsi à disposer de mécanismes avancés de gestion et d’optimisation des ressources disponibles. Nous présentons dans une première partie un algorithme d’estimation de la bande passante disponible calculant, pour une station donnée, l’espérance du trafic attendu sur son canal en fonction de la connaissance des flux transitant dans sa zone d’interférence. Cette estimation nous permet ensuite de déterminer un ensemble de contraintes dynamiques sur les débits des flux qui doivent être satisfaites pour que les flux puissent être acceptés sans risquer de surcharger le réseau. Enfin, toujours en gardant les contraintes précédentes satisfaites, nous proposons plusieurs algorithmes pour maximiser les débits atteignables des flux dans le réseau soit en contournant les zones surchargées, soit en adaptant dynamiquement les puissances d’émission. Ces résultats de simulation montrent une amélioration significative par rapport aux travaux existants.

In this thesis, we present several algorithms to evaluate precisely the resources in wireless multi-hop networks and to improve the achievable bitrates. Wireless multi-hop networks are networks where nodes are able to join the others transparently in a direct way if they are closed enough, or by engaging intermediate nodes to relay messages if not. This relaying ability makes then very popular. Nevertheless, it has been shown in previous work that such networks cannot compete with traditional wireless networks in terms of bitrates. Consequently, the resources must be used and shared as efficiently as possible. We propose a probabilistic analysis to estimate the expected channel traffic of a given station based on the traffic reservation in its neighbourhood. From this estimation, we determine constraints on the flow bitrates that must be satisfied in order for the flows to be accepted without overloading the network. Then, given the previous constraints, we present several algorithms to maximum the flow bitrates by avoiding congested areas and by computing dynamically the emitting power of each station. The simulation results show a significant improvement over existing approaches.