Caractéristiques des réseaux ad hoc

 Définition : La RFC 2501[15] de IETF (Internet Engineering Task Force),

définit les réseaux mobiles ad hoc (appelés généralement MANETs pour Mobiles Ad hoc NETwork) de la manière suivante :

" Un réseau ad hoc est un système autonome de plates-formes mobiles (par exemple un routeur interconnectant différents hôtes et équipements sans fil) appelées nœuds qui sont libres de se déplacer aléatoirement et sans contraintes. Ceci provoque des changements rapides et prédictibles de la topologie du réseau. Ce système peut fonctionner d‟une manière isolée ou s‟interfacer à des réseaux fixes à travers des passerelles. Dans ce dernier cas, un réseau ad hoc est un réseau d‟extrémité".

 Modélisation : Un réseau mobile ad hoc peut être modélisé par un graphe

Gt = (Vt, Et) où :

Vt : représente l'ensemble des nœuds (les unités ou les hôtes mobiles) du réseau.

Et : modélise l'ensemble des connexions qui existent entre ces nœuds. (Figure 2.3).

Si e = (u, v) Є Et, cela veut dire que les nœuds u et v sont en mesure de communiquer

directement à l'instant t [11].

Figure 2.3- Modélisation d’un réseau ad hoc

1 2 3 5 6 7 4 Liens de communication Nœuds

Partie 1 Etat de l’art

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 Domaines d’applications des réseaux ad hoc : Les premières applications

des réseaux ad hoc concernaient les communications et les opérations dans le domaine militaire. Cependant, avec l‟avancement des recherches dans le domaine des réseaux, et l‟émergence des technologies sans fil (ex : Bluetooth, IEEE 802.11 et Hiperlan), d‟autres applications civiles sont apparues. Ainsi on distingue [12] :

· Les services d’urgence : opérations de recherche et de secours des personnes, tremblements de terre, incendies, inondations, dans le but de remplacer l‟infrastructure filaire.

· Le travail collaboratif et les communications dans des entreprises ou bâtiments : dans le cadre d‟une réunion ou d‟une conférence par exemple.

· Home network : partage d‟applications et de communications des équipements mobiles.

· Applications commerciales : pour un paiement électronique distant (taxi) ou pour

l‟accès mobile à l‟Internet, ou service de guide en fonction de la position de l‟utilisateur.

· Réseaux de senseurs : pour des applications environnementales (climat, activité de la

terre, suivi des mouvements des animaux, etc.) ou domestiques (contrôle des équipements à distance).

· Réseaux en mouvement : informatique embarquée et véhicules communicants.

D'une façon générale, les réseaux ad hoc sont utilisés dans toute application où le déploiement d'une infrastructure filaire est trop contraignant, soit parce que difficile à mettre en place, soit parce que la durée d'installation du réseau ne justifie pas le recours au câblage à demeure.

 Les caractéristiques des réseaux ad hoc : Les MANETs ont plusieurs

caractéristiques particulières [15]. De tels réseaux peuvent être autonomes ou connectés à une infrastructure fixe. Le chemin entre un nœud source et un nœud destination peut impliquer plusieurs sauts sans fil, d‟où l‟appellation de ‟réseaux sans fil multi-sauts‟. Un nœud mobile peut communiquer directement avec un autre nœud s‟il est dans sa portée de transmission. Au delà de cette portée, les nœuds intermédiaires jouent le rôle de routeurs (relayeurs) pour relayer les messages saut par saut.

Les réseaux ad hoc héritent des mêmes propriétés et problèmes liés aux réseaux sans fil. Particulièrement, le fait que le canal radio soit limité en termes de capacité, plus exposé aux pertes (comparé au médium filaire), et sujet à des variations dans le temps. Le canal est confronté aux problèmes de ‟station cachée‟ et ‟station exposée‟. En outre, les liens sans fil sont asymétriques et pas sécurisés. D‟autres caractéristiques spécifiques aux réseaux ad hoc conduisent à ajouter une complexité et des contraintes supplémentaires qui doivent être prises en compte lors de la conception des algorithmes et des protocoles réseaux, à savoir :

Une topologie dynamique : les nœuds sont libres de se déplacer arbitrairement, ce qui

fait que la topologie du réseau peut changer aléatoirement et rapidement à n‟importe quel moment, et peut être constituée à la fois de liaisons unidirectionnelles ou bidirectionnelles. Ce déplacement a naturellement un impact sur la morphologie du réseau et peut modifier le comportement du canal de communication. Ajoutons à cela la nature des communications (longues et synchrones, courtes et asynchrones.).

Chapitre 2 Les réseaux ad hoc

15 Les algorithmes de routage doivent ainsi résoudre ces problèmes, supporter la maintenance des routes et prendre en charge en un temps limité la reconstruction des routes tout en minimisant la surcharge (anglais : overhead) générée par les messages de contrôle.

Liaisons à débit variable et à bande passante limitée : les liaisons sans fil auront toujours une capacité inférieure à leurs homologues filaires. En plus, le débit réel des communications sans fil après avoir déduit les effets des accès multiples, du bruit et des interférences, etc., est souvent inférieur au débit de transfert maximum de la liaison radio. Utilisation limitée de l'énergie : Une partie des nœuds d'un MANET voire l'ensemble des nœuds, peut reposer sur des batteries ou un autre moyen limité pour leur énergie. Pour ces nœuds, le plus important est sans doute de mettre en place des critères d'optimisation pour la conservation de l‟énergie. Sachant qu‟une partie de l‟énergie est déjà consommée par la fonctionnalité du routage. Cela limite les services et les applications supportées par chaque nœud.

Sécurité physique limitée : Les réseaux sans fil sont généralement plus sensibles aux menaces physiques que les réseaux câblés. Les techniques existantes pour la sécurité des liaisons sont souvent appliquées au sein des réseaux sans fil pour réduire les risques d'attaques. Notons, cependant, un avantage dans le fait que le contrôle des réseaux MANET soit décentralisé s‟ajoute à sa robustesse, contrairement aux problèmes pouvant survenir sur les points centraux dans les approches plus centralisées [15].

L'absence d'infrastructure : Les réseaux ad hoc se distinguent des autres réseaux

mobiles par la propriété d'absence d'infrastructures préexistantes et de tout genre d'administration centralisée. Les hôtes mobiles sont responsables de l'établissement et le maintien de la connectivité du réseau d'une manière continue [13]. La gestion du réseau est ainsi distribuée sur l‟ensemble des éléments du réseau. Si un élément n‟assure plus sa fonction, il remet en question l‟interconnexion dans le réseau, et par la suite l‟acheminement des données.

L’hétérogénéité des nœuds : un nœud mobile peut être équipé d‟une ou plusieurs

interfaces radio ayant des capacités de transmission variées et opérant dans des plages de fréquences différentes. Cette hétérogénéité de capacité peut engendrer des liens asymétriques dans le réseau. De plus, les nœuds peuvent avoir des différences en termes de capacité de traitement (CPU, mémoire), de logiciel, de taille (petit, grand) et de mobilité (lent, rapide). Dans ce cas, une adaptation dynamique des protocoles s‟avère nécessaire pour supporter de telles situations.

La taille des réseaux ad hoc : elle est souvent de petite ou moyenne taille (une centaine

de nœuds) ; le réseau est utilisé pour étendre temporairement un réseau filaire, comme pour une conférence ou des situations où le déploiement du réseau fixe n‟est pas approprié (ex : catastrophes naturelles). Cependant, quelques applications des réseaux ad hoc nécessitent une utilisation allant jusqu‟à des dizaines de milliers de nœuds, comme dans les réseaux de senseurs [16]. Des problèmes liés au passage à l‟échelle tels que : l‟adressage, le routage, la gestion de la localisation des senseurs et la configuration du réseau, la sécurité, etc., doivent être résolus pour une meilleure gestion du réseau.

Partie 1 Etat de l’art

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