1.2 Travaux sur l'adaptation en réseaux ad hoc
1.2.3 Adaptation à l'état de la liaison : métrique canal
1.2.3.2 Métrique sur le taux de perte
Les travaux précédents mesurent l'évolution de la force du signal. Nous indiquons à la suite une autre façon de représenter la variabilité des liens ad hoc en utilisant le taux de perte. Ce taux de perte est utilisé pour adapter le débit de la transmission. Le mécanisme d'adaptation de débit qui n'est pas normalisé par les spéci cations
802.11 [8], est conçu de diérentes manières selon l'information utilisée pour dé nir
le taux de perte. Les mécanismes sont divisés en deux catégories : boucle ouverte et boucle fermée. Dans une approche de boucle ouverte, l'expéditeur prend la décision seulement en se fondant sur sa propre perception, comme le résultat d'une transmis- sion précédente de donnée ou la qualité de réception d'un acquittement. Dans une conception en boucle fermée, l'expéditeur sollicite explicitement le récepteur pour qu'il estime la chaîne et lui renvoie cette information. En boucle ouverte la métrique est en vue locale, en boucle fermée elle a une portée voisinage.
Le premier exemple, ARF [31], est une auto-adaptation boucle ouverte de
la couche physique, elle utilise des informations, en vue locale. Après une perte de données, l'émetteur retransmet sa trame avec un débit plus faible. L'adaptation suppose implicitement que les problèmes de transmission sont dus à un mauvais état du canal de propagation et qu'ils peuvent être résolus par une diminution du débit. Mais il se peut que les données soient perdues suite à des collisions provoquées par les accès multiples au canal.
Les exemples suivants, LD-ARF [32], CARA [33] et DRA [34], proposent des
adaptations inter-couches qui utilisent un calcul sur des informations de la couche MAC pour diérentier les causes ayant provoqué la perte de données. En cas de perte de données l'émetteur ne diminuera son débit que s'il croit que la perte a été causée par une mauvaise qualité de la chaîne de transmission ; autrement, il retransmet simplement la trame au même débit.
Finalement, RBAR et DRA sont des adaptations avec boucle fermée qui né- cessitent une signalisation pour obtenir la métrique d'adaptation calculée au récepteur.
Auto-Rate Fallback (ARF) ARF de Lucent Technologies [31] est une adapta-
tion de débit en boucle ouverte très largement adoptée dans les appareils 802.11. Le mécanisme est analogue à celui de TCP qui augmente son débit d'émission tant qu'il n'y a pas de perte. Dans AFR, après un certain nombre (10 par défaut) de transmis- sions de données consécutives réussies à un débit xé, s'il y a un débit plus élevé de disponible, l'expéditeur l'utilise pour les transmissions suivantes. Si, une transmis- sion de données échoue (un nouvel essai est par défaut autorisé pour chaque débit) l'émetteur diminue ce débit pour retransmettre la même trame de données. Le débit est diminué jusqu'à ce que la transmission réussisse.
Loss-Dierentiating ARF (LD-ARF) [32] utilise deux méthodes de diéren-
ciation de perte, selon que le mécanisme RTS/CTS (Request to Send/Clear to Send) du 802.11 est ou non utilisé. Dans le mode de RTS/CTS, la perte d'une trame après une réception réussie d'un CTS est considérée comme étant due à une mauvaise qua- lité de chaîne, car, comme la bande passante a été réservée par l'échange RTS/CTS,
il ne peut y avoir de collision. Dans ce cas, un débit plus faible doit être utilisé. D'autre part, si un CTS attendu n'est pas reçu, ceci est interprété comme une col- lision qui ne doit pas entraîner une diminution de débit. Dans le mode normal où RTS/CTS est désactivé, en supposant qu'il n'y ait pas de terminaux cachés, une trame de données mal reçue mais dont l'entête a pu être décodée déclenche de la part du récepteur l'émission d'un acquittement négatif. Le raisonnement de LD-ARF est alors de dire que dans de mauvaises conditions de chaînes, en général le taux d'erreur binaire est tel que sur une série de bits très courte comme l'entête de la trame il est toujours possible de la reconstruire et donc d'envoyer un acquittement négatif ; sa réception est alors interprétée comme une mauvaise qualité de chaîne et déclenche une réduction de débit. Par contre, la perte d'une donnée sans récep- tion de non acquittement est interprétée comme une collision et ne provoque pas de baisse de débit.
Collision-Aware Rate Adaptation (CARA) L'idée clé de CARA [33] est que
la station émetteur combine adaptativement un échange RTS/CTS avec la fonction Clear Channel Assessment (CCA) qui détecte que le canal est libre ou occupé. CARA a deux méthodes pour détecter des collisions. La première est similaire à celle de LD- ARF, c'est-à-dire, un échange réussi de RTS/CTS suivi par une trame de données ; pour limiter l'utilisation du RTS/CTS (consommateur d'énergie, et généralement pas activé), celui-ci n'est activé que suite à un test de RTS eectué après une perte de données. La deuxième méthode pour diérencier les collisions des erreurs de transmission utilise CCA (c'est le mécanisme de base des algorithmes CSMA/CA : la chaîne est déclarée occupée lorsque le niveau d'énergie mesuré à l'antenne dépasse une valeur de seuil). Après la n de son émission, la station (après une durée SIFS) écoute le support. Si elle détecte que le canal est occupé alors qu'elle ne reçoit pas d'acquittement, elle en déduit qu'il y a eu collision ; le débit n'est alors pas diminué. Selon les longueurs de trames qui sont concernées par la collision, il est possible que ce mécanisme soit inutile car la collision ne sera pas entendue, le mécanisme de test de RTS est alors déclenché.
Receiver-Based Auto Rate (RBAR) [35] est un des premiers mécanisme d'adap-
tation par boucle fermé pour les réseaux IEEE 802.11. L'augmentation de débit est eectuée que si le récepteur indique sa faisabilité. Dans RBAR, l'expéditeur trans- met toujours une trame RTS avant d'émettre une trame de données. A sa réception, le récepteur mesure le SINR (Signal to Interference-plus-Noise Ratio) instantané et en se basant sur le taux d'erreur binaire acceptable (BER) il détermine le débit le plus élevé qui peut être utilisé. Cette information est retransmise à l'expéditeur par une trame CTS modi ée.
Dierential Rate Adaptation (DRA) [34] utilise une approche hybride de
boucle ouverte et fermée. Il y a un seul échange de RTS/CTS pour plusieurs échanges de trames de données, acquittement. Chaque acquittement contient un bit positionné par le récepteur pour indiquer à l'émetteur la possibilité d'augmenter le débit.
Ré exions : à propos du niveau protocolaire à l'origine de la mesure Nous avons décrit des mécanismes d'adaptation entre la couche MAC et la couche physique permettant de prendre en compte l'état du canal et de le faire évoluer. Si nous y ajoutons dans un même système des adaptations de routage reposant sur la mesure de liens telles que vues précédemment, se pose un problème de cohérence dans les adaptations : quand faut-il mesurer pour obtenir une mesure représentative et éviter les oscillations ? Nous proposons de simpli er ce problème en ne mesurant plus des paramètres de niveau 1 pour qu'ils soient utilisés par le niveau 3 mais des paramètres de niveau 2. Le routage s'adapte en fonction du taux d'erreur de niveau trame pour mesurer la stabilité du lien plutôt qu'en fonction de la force de signal. Ainsi l'adaptation de niveau 3 n'est pas liée à la mesure du canal mais à la mesure de la liaison. A charge pour cette mesure de re éter tant l'environnement que la mobilité. Un exemple d'adaptation du protocole de routage à partir de paramètres
de niveau 2 est proposé dans [36]. Il s'agit de choisir une route en fonction de
la qualité des liens représentée par la métrique ETX qui est mesurée à partir du nombre de paquets et d'aquittement 802.11 qui sont reçus. Plus généralement, nous proposons de lier le choix du niveau de la mesure pour des adaptations de niveau N à l'existence d'adaptations de niveau N-1.