Mise en oeuvre des mécanismes de fiabilisation

Dans le système GPRS, il est possible d’implémenter des protocoles de fiabilisation aux niveaux RLC et LLC. L’acquittement au niveau RLC permet de fiabiliser la transmis- sion sur l'interface radio, c’est à dire la liaison entre le mobile et le BSC, tandis que l’acquittement au niveau LLC fiabilise le transport de données au niveau du réseau d'ac- cès, entre le mobile et le SGSN. L’activation de ces mécanismes de retransmission reste à l’appréciation des opérateurs.

L’utilisation du protocole TCP/IP sur Internet ajoute un troisième niveau de fiabilisa- tion : de bout en bout, entre le mobile et le serveur. Le serveur auquel l'utilisateur se connecte n'étant pas forcément sous le contrôle de l'opérateur, celui ci ne peut décider de l'activation d'un mécanisme de fiabilisation au dessus de la couche IP.

3.7.1. Analyse pratique

Le mécanisme de retransmission au niveau RLC/MAC permet de retransmettre la majo- rité des données erronées ou perdues lors de leur transmission sur le médium radio [Aji01].

Le mécanisme de retransmission au niveau LLC permet de fiabiliser la connexion entre le mobile et le SGSN. Cependant, quelques études, comme [Qix00] et [Pre02], mettent en évidence le fait que, dans le cas où le réseau GPRS est interconnecté avec un réseau de type TCP/IP, les mécanismes de retransmission au niveau LLC et au niveau TCP font souvent double emploi.

Les délais d’attente des acquittements peuvent conduire à ce que la couche TCP tente de réexpédier des paquets non acquittés par le mobile alors que la couche LLC est en train de les retransmettre. Ce conflit peut même parfois conduire à un résultat où la mise en place des acquittements au niveau LLC provoque une diminution des performances de la transmission. Il faut ici noter que le choix de ces délais est particulièrement délicat dans le sens où il n’est pas possible pour l’opérateur de définir le temporisateur de re- transmission (RTO) du serveur TCP et que le temps de latence du réseau est assez important. Au niveau LLC, un temporisateur de retransmission (T201) trop court conduit à des retransmissions fréquentes au niveau LLC, une valeur d’attente trop grande entraîne des retransmissions importantes au niveau TCP et à un engorgement in- utile du réseau.

La couche LLC peut cependant avoir une utilité si le réseau PDN n’implémente pas de mécanisme de retransmission (par exemple un réseau basé sur le protocole IP/UDP) ou dans le cas spécifique du transfert inter-cellulaire (comme nous le montrerons plus tard).

Chapitre II : Handover pour le Transport de Données dans les Réseaux E-GPRS

3.7.2. Illustration des interactions entre deux mécanismes de fiabilisation

Nous présentons ici quelques interactions qui peuvent survenir lorsque les mécanismes de retransmission sont activés aux niveaux LLC et TCP. Nous avons choisi ces deux mécanismes à titre d'illustration, mais ce type d'interaction peut survenir chaque fois que deux mécanismes de retransmission sont utilisés en parallèle : TCP avec LLC, LLC avec RLC, TCP avec LLC et RLC, TCP de bout en bout avec TCP au niveau de l'inter- face SGSN-GGSN.

Les figures 3.7.2.1 et 3.7.2.2 présentent la transmission réussie d'un paquet IP dans un réseau de type GPRS/UMTS, avec et sans mécanisme de retransmission au niveau LLC. En terme d'échange de messages, l'activation de la couche LLC n'a pas d'impact particu- lier sur la voie descendante. Par contre, sur la voie montante, il est nécessaire de remon- ter des informations d'acquittement au niveau LLC, ce qui induit du trafic, et donc une charge supplémentaire.

Figure 3.7.2.1. Transmission sans erreur d'un paquet IP, sans fiabilisation au niveau LLC

Figure 3.7.2.2. Transmission sans erreur d'un paquet IP, avec fiabilisation au niveau LLC

Optimisation des Réseaux d'Accès Mobiles pour les Systèmes E-GPRS et B3G

La figure 3.7.2.3 présente la transmission avec perte d'un paquet IP. Au bout d'un temps RTO, le serveur, n'ayant pas reçu d'acquittement, renvoie le paquet sur le réseau.

La figure 3.7.2.4, présente le même scénario de transmission de paquet IP avec perte, mais avec mise en place du mécanisme de retransmission LLC. Le paquet TCP perdu est repris grâce au mécanisme de retransmission LLC. La reprise de l'erreur est alors plus rapide que s'il avait fallu attendre l'expiration du RTO. Au niveau TCP, le RTT – Round Trip Time – risque d'être sensiblement plus grand que dans le cas où il n'y a pas d'erreur de transmission. La mise en place du mécanisme de retransmission LLC peut donc induire une variation importante du RTT au niveau TCP. Dans la plupart des im- plémentations de TCP, le calcul du RTO tient heureusement compte de cette variance. La figure 3.7.2.5 présente le cas de la perte d'un segment TCP dans le cas où l'interac- tion entre les couches LLC et TCP conduit à une duplication des retransmissions. On as- siste ici à une perte de paquet IP qui est reprise au niveau LLC. Le paquet arrive au ni- veau du récepteur, puis est acquitté (aux niveaux LLC et TCP). Cependant, le RTO ex- pire avant que l'acquittement TCP n'ait le temps d'arriver jusqu'au serveur. Le serveur IP renvoie donc le paquet IP. Ce dernier va être à nouveau transmis jusqu'au récepteur, qui générera un second acquittement LLC et un second acquittement TCP (non représentés sur la figure). Au lien d'être transmis deux fois (et acquitté une fois) sur l'interface radio, le paquet est transmis donc trois fois (et acquitté deux fois).

Cet exemple illustre parfaitement le problème évoqué précédemment du choix du tem- porisateur T201 (timer LLC).

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Figure 3.7.2.3. Transmission avec perte d'un paquet IP, sans mécanisme de fiabilisation LLC

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