Les méthodes de contrôle d’admission couplé avec un protocole de routage

Selon la classification des méthodes de CA illustrée par la figure 10, il existe deux types de CA ; les CAs couplés a ve c un protocole de routage et ceux non couplés a vec un protocole de routage. Ce tte partie présente des CAs couplés ave c un protocole de routage.

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CACP (Yang et Kra ve ts 2005) (Contention-aware Admission Control Protocol) est un CA couplé avec le protocole de routage DSR dans un MANET basé sur un accès au canal à compétition. Ce protocole est une référence dans le domaine, il est ci té dans la majorité des articles de CA. CACP a été le premier protocole à considére r les phénomènes de contention intra -flux et de blocage de nœuds. Lors du CA d’un flux, chaque nœud 𝑗 calcule sa BP disponible notée 𝐵_𝑗 en considérant le problème de blocage et é value la BP que consommerait ce nouveau flux notée 𝐵_𝑐^𝑓(𝑗). Pour calculer sa BP disponible, chaque nœud é value dans un premier temps sa BP disponible locale selon la formule sui vante :

𝐵_{𝑙𝑜𝑐 ,𝑗} =^{𝑇𝑖𝑑𝑙𝑒}

𝑇_𝑝 *C ^{Équation 5}

a vec 𝑇_{𝑖𝑑𝑙𝑒} le temps de silence du canal sur la pé riode d’écoute 𝑇_𝑝, et C la bande passante du canal. Afin d’évi ter le blocage d’un nœud, la BP disponible d’un nœud 𝑗 équi vaut à la plus peti te BP disponible locale parmi l’ensemble 𝑁_𝑗⁺, c.à.d. l’ensemble formé du nœud 𝑗 et des nœuds situés dans sa zone d’écoute, ainsi :

𝐵_𝑗 = min 𝐵_{𝑙𝑜𝑐 ,𝑦} ∀𝑗 ∈ 𝑁_𝑗+ Équation 6

Afin que chaque nœud puisse découvri r la BP locale des nœuds de sa zone d’écoute, les auteurs proposent 3 méthodes de découve rte de ressources différentes, déclinant ainsi CACP en trois ve rsions ; CACP-Multihop basé sur une méthode de découve rte de ressources s’effectuant à la demande, CACP-Powe r basé sur une mé thode de découverte de ressources s’effe ctuant sur des données locales et CACP-CS basé sur une méthode de découve rte de ressources passi ve. Afin d’estime r la BP nécessai re à un flux le long d’une route, CACP considère la compétition intra -flux des nœuds. Il calcule la BP consommée pa r un flux 𝑓 de débit 𝑟 au niveau d’un nœud 𝑗 notée 𝐵_𝑐^𝑓 𝑗 selon la formule sui vante :

𝐵_𝑐^𝑓(𝑗) = Route − Destination ∩ N_j⁺ ∗ r Équation 7

a vec 𝑁_𝑗⁺ l ’ensemble formé de 𝑗 et des nœuds situés dans sa zone d’é coute. Ainsi, la BP consommée au niveau d’un nœud 𝑗 par un flux 𝑓 équi vaut au nombre de fois qu’il est émis dans la zone d’écoute de 𝑗 par son débit 𝑟. Le CA d’un flux se déroule en deux phases. La première phase s’appelle le contrôle d’admission partiel ; la source envoie un paquet RREQ pour découvri r la route, un nœud qui

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re çoi t le message vé rifie si sa BP locale est suffisante par rapport à la BP consommée du flux, sa chant que ce tte dernière est cal culée pa rtiellement puisque seule une partie de la route a été préalablement découve rte. Si elle est suffisante, il diffuse à son tour le RREQ. La seconde phase est appelée le CA total, pendant cette phase le destinatai re envoie un RREP le long de la route sui vie par le RREQ. Les nœuds inte rmédiaires connaissent ce tte fois entièrement la route empruntée par le flux et peuvent donc vé rifier si leur BP disponible est supérieure à la BP que consomme rait le flux à son ni veau. Si elle est supérieure, alors, il fait suivre le RREP, sinon il le rejette. Le flux est totalement admis lorsque la source re çoit le RREP. CACP a été validé par analyse mathématique et simulation sur NS-2. Les résultats montrent qu’il est effi cace en termes de surcharge et respecte les contraintes de flux. Cependant, CACP ne considè re pas la parallélisation des flux ce qui entraine une sous-estimation de la BP disponible des nœuds.

Figure 14 : Zone d'écoute et zone d'écoute élargie d'un nœud

MRCACP (Multi-rate and Contention Aware Admission Control) (Luo, et al. 2006) est un CA basé sur un protocole de routage réactif a vec des enti tés à débits multiples. C’est un des premiers tra vaux à considérer la parallélisation des flux lors d’un CA. Chaque nœud 𝑖, lors de l’estimation du taux d’occupation 𝜌_𝑐^𝑓 𝑖 de son canal par un flux 𝑓, considère la contention intra-flux, c’est-à-dire le fait que le flux est émis pa r le nœud 𝑖 e t les nœuds de sa zone de portée d’écoute appartenant au chemin du flux. Ce t ensemble est noté 𝑁_𝑖^𝑓, ainsi :

𝜌_𝑐^𝑓 𝑖 = 𝑅. (^𝐿 𝐵_𝑗 ^{+ 𝑇)} 𝑁_𝑖^𝑓

𝑗 =1 Équation 8

a vec 𝐿 la taille d’un paquet, 𝐵𝑗 le débit du nœud 𝑗, 𝑅 le nombre de paquets émis par seconde par le flux et 𝑇 le temps moyen d’attente et d’envoi de paquets de contrôle. Afin d’estimer leur taux d e BP

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disponible, les nœuds modifient, comme suggé ré dans CACP-Power (Yang e t Kra ve ts 2005), la portée de leur zone d’écoute afin d’englober la zone d’écoute de l’ensemble des nœuds appartenant à leur zone d’écoute (voir figure 14). Ce tte nouvelle zone est la zone d’écoute élargie. Un nœud 𝑖 obtient, en écoutant passi vement sa zone d’écoute élargie sur une péri ode de temps notée 𝑇𝑝, le temps d’occupation de cette zone 𝑇_{𝑏𝑢𝑠𝑦}^𝑐𝑠𝑛 (𝑖) et en écoutant sa zone d’écoute originel sur une même période 𝑇_𝑝, le temps d’occupation de son canal noté 𝑇_{𝑏𝑢𝑠𝑦}^{𝑙𝑜𝑐𝑎𝑙}(𝑖). Il peut ainsi établir le taux d’utilisation de sa zone d’écoute éla rgie 𝜌_{𝑙𝑜𝑐𝑎𝑙} (𝑖) et de sa zone d’écoute originel 𝜌_𝑐𝑠𝑛(𝑖) :

𝜌_{𝑙𝑜𝑐𝑎𝑙} 𝑖 =^{𝑇𝑏𝑢𝑠𝑦} 𝑙𝑜𝑐𝑎𝑙(i) 𝑇_𝑝, and 𝜌𝑐𝑠𝑛 𝑖 =^{𝑇𝑏𝑢𝑠𝑦} 𝑐𝑠𝑛 (i) 𝑇_𝑝, Équation 9

La période 𝑇_{𝑏𝑢𝑠𝑦}^𝑐𝑠𝑛 (𝑖) -𝑇_{𝑏𝑢𝑠𝑦}^{𝑙𝑜𝑐𝑎𝑙} (𝑖) représente le temps pendant lequel le nœud 𝑖 peut émettre car sa zone d’écoute originelle est silencieuse. D’après la figure 14, le nœud 𝑖 peut ainsi émettre simultanément a vec A, B, G ou H. Ainsi, le taux de BP pendant lequel 𝑖 peut émettre 𝑓 en parallèle a vec un nœud de sa zone d’écoute élargie est de :

𝜌_{𝑜𝑣𝑒𝑟𝑙𝑎𝑝}^𝑓 (𝑖) =^{𝑇𝑏𝑢𝑠𝑦} 𝑙𝑜𝑐𝑎𝑙 − 𝑇_{𝑏𝑢𝑠𝑦}^𝑐𝑠𝑛 𝑇_𝑝 ^{∗ 𝑅. (} 𝐿 𝐵_𝑖^{+ 𝑇)} Équation 10 où 𝑅. ^𝐿

𝐵_𝑖 + 𝑇 représente le temps de transmission du flux par le nœud 𝑖. Un nœud 𝑖 a ccepte un nouveau flux 𝑓, si son taux de BP disponible est suffisant, et s’il vérifie donc l ’inéquation sui vante :

𝜌_𝑐𝑠𝑛 𝑖 ≥ 𝜌_𝑐^𝑓 𝑖 − 𝜌_{𝑜𝑣𝑒𝑟𝑙𝑎𝑝}^𝑓 (𝑖) Équation 11

A la manière de CACP, le CA est partiel lors de la diffusion du RREQ par la source et est total lors de l’envoi par le destinataire du RREP. Bien que les auteurs considèrent la parallélisation de flux dans leur approche, la BP disponible des nœuds reste sous-é valuée. En effet, les auteurs ne considèrent pas le fait qu’un ensemble 𝐸 de nœuds de la zone d’é coute d’un nœud 𝑖 peuvent émettre simultanément un flux si, chaque nœud 𝑗 de 𝐸 n’appartient pas à la zone d’é coute d’aucun autre nœud de l’ensemble 𝐸, ainsi, par exemple sur la figure 14, les nœuds C e t F peuvent émettre simultanément.

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ACA (Admission Control Algori thm) (Shen, et al. 2009) est un CA pour les WMNs basé sur un schéma de routage réactif qui différentie les flux temps réels des flux non temps réels et où la découve rte des ressources des nœuds s’effectue localement via une étude probabiliste considérant le phénomène des nœuds cachés dans le protocole DCF. Dans leur é tude et contrairement aux tra vaux précédents (Calafate, et al. 2007) (Yang et Kra vets 2005) (Guimares, et al. 2009), les auteurs considèrent qu’une transmission échoue sur un lien lorsqu’un nœud de la zone d’écoute de l’émetteur ou du récepteur émet simultanément a ve c le lien. Pa r l’observa tion du canal et en considérant son nombre de nœuds ca chés et de nœuds dans sa zone d’é coute, chaque nœud évalue la probabilité qu’un des slots de sa zone d’é coute soit libre 𝑝𝑖, subisse une collision 𝑝𝑐 ou transmette a vec succès des données 𝑝_𝑠 . Un nœud peut dès lors en déduire le taux de silence de son canal 𝑅_𝑖, le taux d’occupation de son canal 𝑅𝑏, et le taux d’utilisation du canal 𝑅𝑠 après a voir estimé la durée d’une transmission réussie 𝑇_𝑠, d’une transmission ave c collision 𝑇_𝑐 et d’un slot 𝜎 selon le protocole DCF : 𝑅_𝑖= ^𝑝𝑖𝜎 𝑝_𝑖𝜎 + 𝑝_𝑠𝑇_𝑠+ 𝑝_𝑐𝑇_𝑐 ^{𝑒𝑡 𝑅𝑏= 1 − 𝑅𝑖, 𝑒𝑡 𝑅𝑠=} 𝑝_𝑠𝑇_𝑠 𝑝_𝑖𝜎 + 𝑝_𝑠𝑇_𝑠+ 𝑝_𝑐𝑇_𝑐 Équation 12

Ainsi, un nœud peut estime r pour un taux d’occupation du canal donné 𝑅𝑏, le taux de données utiles envoyées sur son canal 𝑅_𝑠. Ainsi, le taux de BP maxi mum notée 𝐵𝑃_𝑚𝑎𝑥 utilisée pour transmettre des données a vec succès sur son canal équi vaut pour un nœud à la valeur de 𝑅𝑠lorsque son canal est totalement occupé, c.à.d. lorsque 𝑅𝑏=1. Ainsi, 𝐵𝑃𝑚𝑎𝑥 =𝑅𝑠, lorsque 𝑅𝑏=1. Dans ACA, un nœud ne peut pas utiliser toute sa 𝐵𝑃_𝑚𝑎𝑥 pour envoye r des données temps réel, un taux minimum de BP de 𝐵𝑃_𝑚𝑎𝑥 est réservé aux paquets de contrôle, un autre taux aux flux non temps réel et un taux minimum de BP, 𝐵_𝑚𝑎𝑥 est dédié aux flux temps réel. Pour estimer le taux de BP consommée , noté 𝐵_𝑐, par un flux 𝑓 au niveau d’un nœud, les nœuds considèrent la contention intra -flux. Un flux temps réel sera admis le long d’une route si tous les nœuds de la route ont une bande passante maximum, disponible pour les flux temps réel, supérieure à 𝐵_𝑐 plus la BP déjà consommée par l’ensemble des flux temps réel admis au ni veau de son canal :

𝑅_𝑏∗ 𝑐 ∗ 𝑅_{𝑟𝑒𝑎𝑙} + 𝐵_𝑐≤ 𝐵_𝑚𝑎𝑥 Équation 13

Ave c 𝑅𝑟𝑒𝑎𝑙 le taux de BP utilisé au niveau du nœud pour l’envoi de flux temps réel et C la capacité du canal. Le taux de BP envoyé pour les flux non temps réel est également ajusté selon la quantité de données temps réel.

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3.2.3. Limites des solutions existantes de contrôle