Nœud
Figure 1.8 – Pr´esentation du fonctionnement global des m´ethodes proactives - figure inspir´ee de [43] Les m´ethodes de diss´emination proactive mettent `a disposition, `a tout moment, une route vers tout nœud du r´eseau. Cependant, la gestion des tables de routage n´ecessite la mise en œuvre d’un trafic de routage p´eriodique permanent.
1.2.4.2 Approche r´eactive
Dans une approche r´eactive, les recherches de routes sont r´ealis´ees `a chaque consigne d’´emission de paquets applicatifs `a l’aide de messages Route Requests (RREQ) et Route Replies (RREP) (figure 1.9). Un paquet RREQ est envoy´e en mode broadcast et retransmis de nœud en nœud jusqu’`a atteindre le nœud destinataire.
S
D
Recherche de route
Paquet de recherche RREQ Paquet de r´eponse RREP Nœud destinataire Nœud exp´editeur Nœud ordinaire
Figure 1.9 – Pr´esentation du fonctionnement global des m´ethodes r´eactives - figure inspir´ee de [43]
avant retransmission, chaque nœud interm´ediaire y ajoute son adresse. Le nœud destinataire retourne alors un paquet de routage RREP au nœud source contenant la liste des adresses des nœuds interm´ediaires qui lui ont transmis le paquet RREQ. Ce nœud destinataire peut recevoir plusieurs copies du message RREQ qui ont suivi diff´erentes routes. Le nœud destinataire peut ensuite s´electionner une des routes
pour construire le paquet de r´eponse RREP. `A r´eception du paquet RREP le nœud source reconstitue la
route n´ecessaire au transfert de ces paquets applicatifs vers le destinataire.
Dans d’autres protocoles tel que Ad-hoc On Demand Distance Vector Protocol (AODV) [44], le paquet RREQ ne contient pas de liste d’adresses des nœuds interm´ediaires. Ces adresses interm´ediaires sont
enregistr´ees localement dans des tables de routage. `A r´eception d’un paquet RREP ou RREQ, les nœuds
m´emorisent un ensemble de trois adresses : l’adresse du nœud source `a l’origine du paquet de requˆete, celle du nœud voisin qui a relay´e ce paquet et celle du nœud destinataire final. Selon les protocoles r´eactifs, une m´etrique de coˆut peut ˆetre associ´ee `a chaque route.
Contrairement aux approches proactives, les m´ethodes de diss´emination r´eactives ne n´ecessitent pas, pour leur fonctionnement, des envois p´eriodiques de paquets de routage dans le r´eseau. Cependant, un d´elai de recherche de route est n´ecessaire `a chaque consigne d’´emission de paquets, ce qui retarde le moment de transmission des paquets applicatifs.
La figure 1.10 extraite de la r´ef´erence [45] (annot´ee en rouge par nos soins) compare analytiquement le trafic de routage g´en´er´e par le protocole proactif OLSR et le protocole r´eactif AODV en fonction du nombre de nœuds dans le r´eseau pour des param`etres intrins`eques identiques. Seuls deux param`etres τ et θ sont sp´ecifiques. τ quantifie la fr´equence d’envoi des messages de contrˆole de topologie du protocole OLSR (section 2.5.1) et θ les perturbations des requˆetes RREP et RREQ du protocole AODV. Nous observons des points de d´ecrochage pour lesquels le trafic de routage d’AODV devient sup´erieur `a celui d’OLSR `a partir d’un certain nombre de nœuds dans le r´eseau, quel que soit le param´etrage des deux protocoles. OLSR g´en`ere moins de trafic de routage pour un grand nombre de nœuds dans le r´eseau pour des param`etres intrins`eques ´equivalents.
1e-05 1.5e-05 2e-05 2.5e-05 3e-05 3.5e-05 4e-05 0 20 40 60 80 100 Traffic density
Number of active connections
AODV theta=1/100 000 AODV theta=1/10 000 OLSR tau=1/20 000 OLSR tau=1/10 000
Figure 1.10 – Comparatif du trafic de routage g´en´er´e entre OLSR et AODV - source [45]
1.2.4.3 Approche hybride
Une approche hybride combine les approches r´eactives et proactives. Selon [43], une approche proac-tive est adopt´ee dans une r´egion proche du nœud, et une approche r´eacproac-tive pour les nœuds les plus ´eloign´es. La r´egion proche est d´efinie en nombre de sauts entre les nœuds (soit en nombre de nœuds relais interm´ediaires). Au del`a de ce nombre de nœuds relais, les nœuds sont consid´er´es comme hors de
la r´egion proche. Selon ce principe, la figure 1.11 montre une r´egion proche d´efinie par un voisinage d’un saut autour du nœud source S. Le nœud destinataire D, `a deux sauts, est lui `a l’ext´erieur de cette r´egion proche. Pour connaˆıtre les routes vers les nœuds voisins de leur r´egion proche, chaque nœud transmet p´eriodiquement des paquets de routage. Pour atteindre des nœuds hors de cette r´egion, une recherche de route est d´eclench´ee au moment de la consigne d’´emission des paquets applicatifs et est r´ealis´ee via des ´echanges de paquets RREQ-RREP.
Dest Nœud relais
S D M´ethode R´eactive M´ethode Pro-active Table de routage Nœud R´egion proche Message HELLO Recherche de route Paquet RREQ Paquet RREP
1.3 Strat´egies de routage pour le contexte v´ehiculaire
L’environnement de travail des MANETs a un impact sur leur topologie et parfois leurs performances. Comme le montre l’abondance des solutions protocolaires de la litt´erature (tableaux 1.2 et 1.3), il n’existe pas de protocole de routage adapt´e `a l’ensemble des topologies et des diff´erentes contraintes environne-mentales s’exer¸cant sur les MANETs. Dans cette section, nous nous int´eressons aux contraintes subies par les Vehicular Ad Hoc Network (VANET). En particulier en section 1.3.1, nous ´etudierons les m´etriques contextuelles li´ees aux r´eseaux v´ehiculaires, ces m´etriques ´etant utilis´ees dans les protocoles de routage pour les VANETs de la litt´erature, puis en section 1.3.2, aux m´etriques de Quality of Service (QoS) exploit´ees dans les protocoles de routage pour les VANETs.
1.3.1 Strat´egies et informations contextuelles propres aux syst`emes routiers
Les diff´erentes strat´egies de routage peuvent ˆetre dissoci´ees en fonction des donn´ees dont elles ont besoin pour fonctionner. Nous proposons de distinguer en trois cat´egories les donn´ees issues du contexte v´ehiculaire (voir figure 1.12) :
− les caract´eristiques internes aux v´ehicules, par exemple la position, la vitesse ou l’acc´el´eration ; − les caract´eristiques externes aux v´ehicules propres `a l’environnement comme le type de route, le
nombre de voies ou le r´eseau routier ;
− les caract´eristiques hybrides en interaction entre le v´ehicule et l’environnement telles que la densit´e ou l’itin´eraire.
Caract´eristiques internes aux v´ehicules
Position Vitesse Acc´el´eration
Caract´eristiques externes propre `a l’environnement
Type de route Nombre de voies R´eseau routier
Caract´eristiques en interaction v´ehicule-environnement
Densit´e Direction Itin´eraire
Figure 1.12 – Classification des informations propres au contexte v´ehiculaire
1.3.1.1 Information de position de v´ehicules
L’information de positionnement provient en g´en´eral d’un syst`eme de localisation satellitaire int´egr´e au v´ehicule. Le nœud partage cette information p´eriodiquement avec ses voisins `a un saut en l’ins´erant dans ses messages de d´ecouverte du voisinage (section 1.2.2). Elle est alors utilisable par les algorithmes de routage des nœuds `a port´ee directe de communication.
Cependant, certains algorithmes de routage n´ecessitent la connaissance de la position du nœud des-tinataire. Or, ce nœud peut ˆetre hors de la port´ee de communication. La mise en place d’un “service de localisation” (Location Service) est alors n´ecessaire pour renseigner chaque nœud du r´eseau sur la position des autres nœuds. Cette position reste approximative compte tenu de la dynamique des r´eseaux VANETs. L’´etat de l’art [46] distingue les services de localisation exploitant une m´ethode par inondation de ceux reposant sur une m´ethode “sur rendez-vous”. Les m´ethodes par inondation (section 1.2.1), proactives ou r´eactives, sont support´ees par une topologie horizontale. Celles proactives transmettent p´eriodiquement des paquets contenant l’information de position des nœuds, paquets qui sont alors relay´es dans le r´eseau. Celles r´eactives ´emettent dans le r´eseau un paquet de recherche de position du destinataire au moment o`u cette information est n´ecessaire. Les m´ethodes sur rendez-vous attribuent un rˆole de “serveur de lo-calisation” `a certains nœuds du r´eseau, ´etablissant ainsi une topologie hi´erarchique. L’obtention d’une position d’un nœud du r´eseau est alors r´ealis´ee par l’´emission d’une requˆete au nœud le plus proche qui remplit le rˆole de serveur de localisation.
`
A noter, quelle que soit la m´ethode d’´echanges de l’information de position adopt´ee (par inondation ou sur rendez-vous), la mise en œuvre d’un service de localisation n´ecessite un trafic de communication d´edi´e `a ces ´echanges, trafic gourmand en ressources de communication [46]. Cependant, ce trafic n’est g´en´eralement pas pris en compte (il est alors n´eglig´e) lors de l’´evaluation des performances des protocoles de routage qui n´ecessitent la connaissance de la position des nœuds pour leur fonctionnement.
De nombreuses strat´egies de routage exploitent depuis les ann´ees 2000 cette information de position des v´ehicules. Les protocoles de routage g´eographiques, qui l’utilisent pour leur fonctionnement, montrent de bonnes performances pour les VANETs [47, 48, 49]. Des protocoles de routage mettent en œuvre des strat´egies de recherche de route contraintes spatialement `a l’int´erieur de zones de recherche [50, 51, 52, 53] ou relativement `a un axe source-destination de recherche [54, 53] (paragraphe a.). D’autres l’exploitent pour la cr´eation de clusters et de responsables de groupe. (paragraphe b.)
a. Recherche de route sous contraintes g´eographiques de surfaces et d’axes
Des restrictions par zones g´eographiques peuvent ˆetre employ´ees de mani`ere globale au r´eseau lors de la recherche d’une route de mani`ere r´eactive ou de mani`ere locale `a chaque nœud lors du choix du nœud relais suivant.
Les protocoles r´eactifs Distance Routing Effect Algorithm for Mobility (DREAM) et Location-Aided Routing (LAR) [50, 51] restreignent globalement le m´ecanisme de recherche de route `a une zone g´eogra-phique. Celle-ci est d´elimit´ee `a partir des positions du nœud source et du nœud destinataire. Le protocole LAR d´efinit une zone rectangulaire (figure 1.13), le protocole DREAM une zone triangulaire (figure 1.13). La forme de la zone a un impact non n´egligeable. Ainsi, dans l’exemple de la figure 1.13, le protocole DREAM ne trouve pas de route entre le nœud exp´editeur S et destinataire D en raison de l’absence de nœuds interm´ediaires, hormis N1, dans la zone de recherche de route, contrairement au protocole LAR dont la zone rectangulaire comporte plus de nœuds. Le protocole DREAM doit alors ´elargir la surface de sa zone de recherche triangulaire initiale. Cette restriction g´eographique de recherche de route introduite dans le protocole LAR a ´et´e ensuite reprise dans la version Geographic Ad-hoc On Demand Distance
Vector Protocol (GeoAODV) [55] du protocole AODV.
S N1 N2 N3 D N4 Zone DREAM Zone LAR