Développement d’une métrique de routage à QoS basée sur plusieurs métriques à

MP-OLSR utilise le nombre de sauts comme unique métrique de routage. En utilisant cette métrique, MP-OLSR ne trouve pas les meilleurs chemins en terme de QoS. En générale, l’utilisation d’une seule métrique par un protocole de routage peut satisfaire un seul critère. Ainsi, un protocole de routage efficace doit sélectionner des routes tout en considérant multiples métriques à QoS. Cependant, la sélection d’une route qui satisfait plusieurs métriques de routage à QoS est un problème NP-complet [76]. Il n'existe pas de modèle mathématique précis pour le décrire. Pour cette raison, nous proposons une nouvelle métrique à QoS basée sur plusieurs métriques à qualité de lien tout en utilisant la logique floue. Cette technologie constitue un outil efficace pour résoudre un problème multi-contraint, il est capable de calculer les résultats rapidement et précisément. La logique floue a prouvé son efficacité dans de nombreuses applications telles que les systèmes de décision et de contrôle intelligent, en particulier là où le système est difficile à caractériser. Puisque les MANET ont besoin de méthodes simples et rapides pour prendre des décisions, la logique floue est qualifiée comme méthode appropriée pour prendre des décisions dans ce type de réseaux. Les paramètres d'entrée considérés par le système logique flou proposé sont le délai, le débit et le paramètre SINR (Signal to Interference plus Noise Ratio). Ainsi, chaque nœud peut construire un graphe pondéré où les poids des liens (coûts des liens) sont calculés par le système logique

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flou. En se basant sur ce graphe, l'algorithme multi-chemins de Dijkstra est utilisé pour trouver des chemins avec des coûts minimaux (où le coût d'un chemin est égale à la somme des coûts des liens appartenant à ce chemin).

Les stratégies utilisées pour calculer les métriques d'entrée à qualité de lien du système en logique floue proposé sont décrites dans les paragraphes suivants:

4.3.1.1 Estimation du délai de lien

Pour calculer la métrique délai de lien entre un nœud et son voisin, nous avons supposé que les nœuds du réseau sont synchronisés. Ainsi, le délai de lien est calculé comme suit: chaque nœud inclut dans le message HELLO, l’instant send_time de sa création. Au cours de la phase de découverte des voisins et quand un message HELLO est reçu à l’instant received_time, le délai est calculé par la différence received_time - sent_time, ce délai comprend le temps de transmission et le temps d'évitement de collision [77] effectué par le protocole MAC IEEE 802.11. Ainsi, le délai de lien est défini comme:

𝐷é𝑙𝑎𝑖 = (𝑡_𝑞+ (𝑡_𝑠+ 𝑡_𝑐𝑎 + 𝑡_{𝑜𝑣𝑒𝑟ℎ𝑒𝑎𝑑}) × 𝑅 + ∑ 𝐵_𝑇

𝑅 𝑅=1

) × 𝑆𝑀𝑇𝑈

𝑆_{𝐻𝐸𝐿𝐿𝑂} (4.1) Où 𝑡_𝑞 est le temps de la queue, 𝑡_𝑠 le temps d’envoi, 𝑡_𝑐𝑎 le temps d’évitement de collision, 𝑡_{𝑜𝑣𝑒𝑟ℎ𝑒𝑎𝑑} est le temps pris par les messages RTS, CTS and ACK, R est le nombre de retransmissions nécessaires, et 𝐵_𝑇 est le temps de Backoff. Comme, tous les paquets n'ont pas la même taille, le rapport 𝑀𝑇𝑈

𝑆ℎ𝑒𝑙𝑙𝑜 est utilisé pour fournir un délai mise à l'échelle [78]. Avec

SHELLO est la taille du message HELLO et MTU (Maximum Transmission Unit) est l'unité de

transmission maximal d’un paquet qui peut être transmis, sans fragmentation, par le protocole de routage.

Pour plus de précision, la méthode de lissage exponentiel est utilisée pour estimer le délai de transmission, Ainsi, chaque nœud maintient pour chaque nœud voisin le délai de transmission lissé STD (Smoothed Transmission Delay) qui est calculé par la formule suivante:

1 ) 1 (   _    _{n n} n D STD STD





Où n est le nombre de paquets HELLO reçus par le nœud voisin, STDn le délai de transmission

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α ≤ 1), Dn est le délai courant calculé par la formule (4.1) et STDn-1 est le délai de transmission

lissé précédemment et qui est calculé quand le (n-1)ième paquet HELLO est reçu à partir du nœud voisin.

4.3.1.2 Estimation du débit de lien

Le débit de lien peut être calculé à l'aide des mesures capturées sur le temps nécessaire pour transférer un message HELLO. Il exprime la bande passante de transmission de données effective sur le lien. Le débit de lien peut être défini de la façon suivante [79]:

𝐷é𝑏𝑖𝑡 =𝑆𝐻𝐸𝐿𝐿𝑂

𝐷é𝑙𝑎𝑖 (4.3)

Où SHELLO est la taille du message HELLO et Délai est le temps nécessaire pour transférer le

message HELLO. Le délai est calculé par la formule (4.2).

Comme pour l’estimation du délai de lien et pour plus de précision, nous utilisons la méthode de lissage exponentiel pour estimer le débit de lien comme suit:

𝑆𝑇𝑛= 𝛽𝑇𝑛+ (1 − 𝛽) × 𝑆𝑇𝑛−1 (4.4)

Où STn le débit lissé et qui est calculé quand le nième paquet HELLO est reçu, β est le

paramètre de lissage (0< β ≤ 1), Tn est le débit courant calculé par la formule (4.3) et STn-1 est

le débit lissé précédemment et qui est calculé quand le (n-1)ième paquet HELLO est reçu à partir du nœud voisin.

4.3.1.3 Estimation du SINR de lien

La métrique SINR (Signal to Interference plus Noise Ratio) est une métrique de qualité du lien inter-couche mesurée au niveau de la couche physique, elle est calculée en fonction de l'interférence, le bruit et la force du signal [80]. Si SINR est élevée alors le taux de paquets de données délivrés est élevé. Le SINR du lien est calculée comme suit: tant que le récepteur reçoit un paquet, d'autres paquets peuvent arriver au récepteur produisant des interférences. En conséquence, le SINR est calculée par:

𝑆𝐼𝑁𝑅 = 𝑃𝑊𝑟

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Où PWr est la puissance reçue (puissance du signal) du paquet, PWi représente la puissance

reçue des autres paquets reçus par le récepteur en même temps, et N est le bruit effectif détecté au niveau du récepteur.

Pour remédier aux imprécisions et de l'instabilité de la métrique SINR [81], nous utilisons la méthode de lissage exponentiel comme suit:

𝑆𝑆𝐼𝑁𝑅_𝑛 = 𝛾𝑆𝐼𝑁𝑅_𝑛+ (1 − 𝛾) × 𝑆𝑆𝐼𝑁𝑅_𝑛−1 (4.6) Où SSINRn le SINR lissé et qui est calculé quand le nième paquet est reçu, γ est le paramètre de

lissage (0< β ≤ 1), SINRn est le SINR courant calculé par la formule (4.5) et SSINRn-1 est le

SINR lissé précédemment et qui est calculée quand le (n-1)ième paquet est reçu à partir du nœud voisin.

Les métriques à QoS de lien décrits précédemment sont calculées par chaque nœud du réseau MANET, et elles sont diffusées à travers les paquets TC vers tous les nœuds du réseau.

Pour calculer les coûts des liens basés sur plusieurs métriques à QoS (délai, débit et SINR), nous avons développé un premier contrôleur en logique floue FLC (Fuzzy Logic Controller). Les paragraphes suivants décrivent les concepts de la logique floue et les composants nécessaires pour la construction du premier FLC pour le calcul des coûts des liens.