- 2 Le réseau de substituion 8. - 2.2 Avantages d'un réseau de substitution. - 3 Etat de l'art sur les placements des n÷uds relais 11 3.1 Placement des n÷uds relais dans un réseau de capteur. - 3.2 Déploiement d'un réseau maillé sans l. - 3.3 Déploiement des n÷uds relais dans un réseau de substitution. - 4 Solution proposée 13 4.1 Mesure de la qualité du lien. - 4.2 Calcul de la nouvelle position. - 2.2 Déploiement d'un réseau de substitution avec la mobilité contrôlée. - 2.3 Cas d'utilisation typique pour un réseau de base et un réseau de substitution[19] 9 5.1 Scénario d'évaluation simple. - 5.14 Comparaison de la consommation d'énergie. - Je tiens à exprimer ma profonde gratitude et mes sincères remerciements à mes encadreurs Tahiry Razandralambo et Dimitrios Zorbas pour tout le temps qu'ils m'ont consacré, pour leurs directives précieuses et pour la qualité de leur suivi tout au long de la réalisation de ce travail.. - L e déploiement d'un réseau de substitution avec des routeurs mobiles sans l est devenu un nouveau challenge dans les domaines des réseaux et de la robotique. - Dans ce travail, nous avons proposé un algorithme ecace pour déployer/redéployer les routeurs mobiles en tenant compte d'une approche de dé- ploiement rapide, de la consommation d'énergie et d'une métrique hybride. - Nous avons considéré un scénario où nous avons deux routeurs dans un réseau xe et dont la con- nectivité entre ces deux routeurs doit être restaurée par un ou plusieurs routeurs mobiles sans l. - A ce jour, notre travail est accepté à la 10ème conférence internationale d'ACM sur l'évaluation de la performance des réseaux ad hoc sans l , des réseaux de capteurs et des réseaux ubiquitaires (PE-WASUN 2013).. - Réseau de substitution, déploiement d'un robot mobile, ecacité énergétique. - D e nos jours, presque toutes les entités publiques et privées dépendent de la disponi- bilité des réseaux de communication. - Pour pallier à ce manque de réseaux de secours, l'utilisation d'un réseau de substitution s'avère être une alternative possible et intéressante.. - Un réseau de substitution est un réseau constitué par un ensemble de routeurs mo- biles pouvant être déployés de manière opportune et pendant une durée limitée pour assister un réseau (dit réseau de base) subissant des dicultés dues à une insusance de capacité, à une surcharge du réseau ou à une défaillance d'un élément du réseau. - Contrairement à d'autres solutions (réseaux ad hoc ou réseaux maillés), un réseau de substitution ne vise pas à fournir des nouveaux services aux clients, mais plutôt de rétablir et maintenir au moins quelques-uns des services disponibles avant la panne du réseau de base. - En outre, un réseau de substitution n'est pas déployé directement pour les clients mais est utilisé pour aider le réseau de base à fournir les services aux clients.. - Lors de la panne du réseau de base, les emplacements optimaux des routeurs mobiles sans l ou la topologie optimale du réseau sont inconnus. - De ce fait, le déploiement d'un réseau de substitution avec des routeurs mobiles est devenu un nouveau challenge et con- stitue l'objet de notre travail. - En outre, les contraintes énergétiques devraient être également considérées vu que les routeurs mobiles sans l sont autonomes et doivent fonctionner jusqu'à ce que le réseau de base soit réparé.. - Ce présent rapport est organisé comme suit : la section 2 présente, avec plus de détaille, le concept du réseau de substitution. - 2 Le réseau de substituion. - Le concept d'un réseau de substitution a été initialement proposé dans [19] et a été également l'objectif de base du projet ANR VERSO RESCUE(ANR-10-VERS- 003) 1 . - Dans ce contexte, le réseau de substitution est déni comme une solution sans l dont le but est de restaurer la connectivité ou maintenir le service d'un réseau (dit réseau de base) subissant une défaillance d'élément ou une surcharge du réseau.. - Le réseau de base peut être un réseau d'accès ou un réseau métropolitain et peut être basé sur la technologie sans l ou laire. - Contrairement, aux réseau ad hoc et réseau maillé, le réseau de substitution ne fournit pas de nouveau service aux clients. - L'approche derrière le réseau de substitution est de déployer, dans un temps limité, un réseau sans l constitué de routeurs mobiles (appelés routeurs mobiles de substitution) de façon à maintenir le réseau de base opérationnel. - Les routeurs mobiles de substitution sont donc les pièces maîtresses du réseau de substitution. - Figure 2.1) peuvent assurer le rôle des routeurs mobiles sans l.. - Basés sur la mobilité contrôlée, les routeurs mobiles de substitution peuvent se dé- placer pour adapter leur topologie à l'évolution du trac ou aux exigences de qualité de service (QoS). - La gure ci-dessous illustre un exemple du déploiement d'un réseau de substitution avec l'utilisation de la mobilité contrôlée. - Un réseau de substitution a été déployé pour aider à transporter le trac. - En rai- son de la nature dynamique du trac, le réseau de substitution adapte sa topologie pour continuer à fournir la meilleure qualité de service possible.. - Figure 2.2: Déploiement d'un réseau de substitution avec la mobilité contrôlée Il a été prouvé dans [1] que la capacité atteinte par le réseau de substitution, dont la technologie devrait être intégrée dans les routeurs mobiles, est très basse. - Il est donc important de contrôler le trac passant par le réseau de substitution, ce qui suscite la mise en place des politiques de qualité de service (QoS) pour les ux entrants et sortants (tels que le contrôle d'admission, les mécanismes de hiérarchisation, etc). - Ainsi, pour améliorer la capacité et assurer la QoS dans le réseau de substitution, [19] a proposé une nouvelle architecture du réseau de substitution en introduisant un nouveau type de routeur appelé bridge router. - Les bridge router sont essentiellement des passerelles reliant le réseau de base et le réseau de substitution et ils sont responsables de la fourniture, la maintenance et l'adaptation de la QoS à l'intérieur et entre le réseau de base et le réseau de substitution. - La gure 2.3 ci-dessous illustre un exemple de déploiement possible d'un réseau de substitution avec la nouvelle architecture proposée dans [19]. - Les bridge router sont déployés en même temps que le réseau de base. - En cas de panne, les routeurs mobiles de substitution sont déployés pour former un réseau de substitution aidant le réseau de base à rétablir les services de base tel que la connectivité.. - Figure 2.3: Cas d'utilisation typique pour un réseau de base et un réseau de substitution[19]. - La gure 2.3 ci-dessus illustre un exemple de l'utilisation d'un réseau de substitution.. - Dans cette gure, les bridge router sont déployés conjointement avec le réseau de base (Fig. - Au départ, le réseau de base fonctionne sans l'aide des routeurs mobiles de substitution. - En cas de problème dans le réseau de base (gure 2.3b), les routeurs mobiles de substitution sont déployés. - Annexe), la détection de défaillance et le déploiement sont eectués de façon autonome par le réseau de base lui-même. - Les routeurs mobiles de substitution essayent de trouver une position optimale pour rétablir la connectivité des services et assurer la qualité de service pour certains ux (Fig. - Nous pouvons cité plusieurs avantages d'un réseau de substitution. - La réutilisation et la réduction des coûts : les ressources du réseau de substi- tution sont utilisées uniquement lorsque cela est nécessaire ce qui est diérent d'un réseau de secours permanent qui ne sera même pas utilisé très souvent.. - La capacité de déploiement : le réseau de substitution a la capacité d'aider les parties du réseau de base où il n'y a pas de redondance. - Le déploiement de réseaux de substitution n'est pas opposé au fait d'avoir des réseaux de secours traditionnels.. - Au contraire, le réseau de substitution doit être considéré comme étant un réseau complémentaire.. - Capacité d'adaptation : la topologie du réseau de substitution peut être adapté à l'évolution du trac de sorte qu'un service ecace peut être fourni.. - Ces recherches ont été étudiées dans diérents domaines d'application à savoir les réseaux de capteurs, les réseaux maillés sans l et le plus récem- ment le réseau de substitution sur lequel un robot mobile joue le rôle de relais pour assurer la connectivité du réseau de base.. - 3.1 Placement des n÷uds relais dans un réseau de capteur. - Le placement des n÷uds dans le réseau de capteur est considéré comme un problème d'optimisation. - La plupart des travaux de recherches dans ce domaine se focalisent sur la consommation d'énergie et la maximisation de la zone de couverture. - Dans [26] et [4], les auteurs ont mis l'accent sur l'utilisation de la mobilité contrôlée an d'optimiser les paramètres de QoS. - Dans [3], les auteurs ont présenté une méthode permettant de déployer rapidement un réseau backbone ad hoc sans aucune planication préalable. - Les auteurs de [23] ont proposé un algorithme basé sur une évaluation rapide de la couche physique eectuée par un mobile sans l. - Toutes les approches que nous avons vu jusqu'ici ne sont pas adaptées au réseau de substitution étant donné qu'elles dépendent sur un déploiement pré-planié des n÷uds mobiles.. - dans [12, 13] ont présenté une autre approche de déploiement pour les robots mobiles de substitution. - Un des problèmes de déploiement qui a été soulevé est de savoir la direction de déplacement du robot mobile pour éviter la déconnexion ou la dégradation de la qualité du service. - Cette nouvelle approche s'adapte aux changements de la topologie et à l'évolution des caractéristiques du réseau grâce à la connaissance du voisinage à un saut.. - En eet, la corrélation entre les paramètres du lien et de la position repose sur plusieurs changements environnementaux. - Nous espérons donc, avec notre solution, obtenir des gains en terme de temps, de débit et de la consommation énergétique. - Pendant la durée de vie du réseau, chaque routeur mobile sans l du réseau de substitution détermine sa nouvelle position en se basant sur les informations de la qualité du lien provenant de ses voisins. - Ainsi les routeurs sans l de substitution se déplacent de manière dynamique dans le scénario et agissent comme des relais. - 4.1 Mesure de la qualité du lien. - An d'améliorer la prédiction de la qualité du lien et améliorer ainsi la QoS, nous avons utilisé aussi un paramètre hybride qui combine les points forts (et atténue les faiblesses) de tous ces paramètres.. - Plus précisément, lorsqu'un paquet sonde est généré, il sera mis à la tête de la le d'attente de la couche de liaison. - Chaque noeud calcule sa nouvelle position sur la base des paramètres du lien de ses voisins chaque kÖt secondes, où k est le nombre de paquet sonde permettant d'assurer que des mesures susantes sont utilisées pour obtenir des statistiques cohérentes sur la prédic- tion de la qualité du lien. - Il est intéressant de souligner que le routeur fait la moitié de la distance maximale à la n du premier déplacement.. - où k correspond à k diérents paramètres de la qualité de lien (RSS, RTT, TxRate).. - RSS est une métrique de la couche physique, Txrate est une métrique de la couche liaison, RTT est une métrique de la couche réseau et hybride est une métrique qui combine les trois.. - Algorithme 4.1 Algorithme F-APA Partie I : Mesure de la qualité du lien (1) for i = 1 to n do. - Partie II : Calcul de la nouvelle position (1) Calculer α en utilisant la formule (4.2) ou (4.3) (2) Calculer step en utilisant la formule (4.1) (3) if step >. - AARF adapte le taux de transmission en fonction de l'état du réseau an d'augmenter la abilité de la liaison. - Au début de la simulation, le robot mobile est placé à 10 mètres du n÷ud source et il commence à se déplacer en utilisant notre algorithme F-APA.. - La performance dégrade quand le routeur est placé plus près de la source (exemples 20, 40 mètres).. - Temps de la simulation [s]. - La gure 5.3 illustre l'évolution du relais mobile, en utilisant RSS, pendant toute la durée de la simulation. - Ce déploiement rapide conduit à une amélioration de la performance du débit (cf. - On peut constater aussi que les métriques de la couche 3 ne présentent pas une bonne performance en terme de débit vu qu' il prend en compte implicitement les métriques des autres couches.. - Trois métriques ont été utilisées au total : une métrique de la couche physique (RSS), une métrique de la couche réseau (RTT) et une métrique de la couche liaison (TxRate).. - Figure 5.14: Comparaison de la consommation d'énergie. - Ainsi, nous voulons savoir s'il est nécessaire de faire du load balancing dans le cas d'un réseau de substitution. - À cause de la contention d'accès , conformément au standard 802.11, les robots R1 et R2 partagent le médium et ne peuvent pas y accéder en même temps. - Nous avons présenté des nouvelles stratégies pour trouver l'emplacement des routeurs mobiles sans l dans un réseau de substitution. - Il est par exemple intéressant d'évaluer notre algorithme sur des robots réels et recréer un véritable scénario de réseau de substitution.. - RESCUE a pour but d'étudier le déploiement d'un réseau de substitution composé d'une otte de routeurs mobiles sans l.. - Objectif 1 : Déploiement d'un réseau de substitution. - Objectif 2 : Surveillance du réseau de base et du réseau de substitution Le déploiement et le redéploiement des routeurs mobiles sans l dépendent des mod- èles de trac dans les réseaux. - Il est donc important de prévoir une mise à jour de vue de la circulation à l'intérieur des réseaux de base et substitution et fournir cette information à chaque dispositif de routage dans le réseau (base ou substitution). - Le concept du réseaux de substitution et tous les mécanismes liés au déploiement et au système de surveillance doivent être validées. - Ce troisième objectif se concentre donc sur l'évaluation expérimentale et sur la mise en ÷uvre d'un réseau de substitution sur un environnement réel.