Dans cette phase, les relais potentiels utilisent un mécanisme de résolution de contention afin de permettre au meilleur relais d'être le premier à accéder au canal. Le mécanisme de résolution de contention classe les relais potentiels en six classes en fonction de leurs débits 𝑅𝑅𝑆𝑆𝑅𝑅𝑅𝑅𝑖𝑖 et 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑖𝑖𝐷𝐷.
Notons que les six classes sont obtenues en dénombrant les combinaisons de débits possibles sur les deux sauts. Notre ensemble est composé de trois débits (élément), à savoir, 12, 24, 54Mbits/s. En raison des symétries, nous avons en fait six possibilités (tableau 3.1).
Classe Aj Débit 𝐑𝐑𝐒𝐒𝐑𝐑𝐑𝐑𝐢𝐢-𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐑𝐢𝐢𝐃𝐃 Mbit/s
A
154-54
A
254-24
A
324-24
A
454-12
A
524-12
A
612-12
Tableau 3.1 : Les différentes classes (modes) de relais potentiel
Figure 3.2 : Comparaison de la durée de transmission d’un paquet pour différents modes de transmission (coopératif et direct)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 6 Mbps 54-54 Mbps 54-24 Mbps 24-24 Mbps 54-12 Mbps 24-12 Mbps 12-12 Mbps Du ré e d e t ra ns mi ss io n d' un p aq ue t (µ s)
Différents modes de transmission
6 Mbps 54-54 Mbps
54-24 Mbps 24-24 Mbps 54-12 Mbps 24-12 Mbps
B.1. Classification des relais potentiels
Les classes sont présentées dans le tableau 3.1 par ordre croissant de la durée de transmission du lien relayé S-𝑅𝑅𝑅𝑅𝑖𝑖-D (source-relais-destination). Chaque classe correspond à un mode de transmission coopératif (relayé). L'ordre de classement est obtenu en calculant la durée de transmission d’une trame avec différents modes relayés. La figure 3.2 montre la comparaison de la durée de transmission pour les différents modes de transmission coopératifs et le mode de transmission direct à 6Mbit/s. Tous les modes relayés (excepté le mode 12Mbit/s-12Mbit/s) ont une durée de transmission inférieure à celle de la transmission directe. Les relais potentiels qui appartiennent à la classe A6, n'améliorent pas le délai de transmission de la liaison directe. Par conséquent, ils ne sont jamais utilisés dans une transmission relayée. Notons que nous avons pris en compte dans nos calculs l’overhead introduit par les relais. Cet overhead comprend deux durées SIFS (Short Inter Frame Space) et la durée de transmission de la trame CFC (Clear For Cooperation) envoyée par le meilleur relais pour signaler sa participation à la coopération.
Pour chaque relais 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑖𝑖, la mesure du SINR (SINR𝑆𝑆𝑅𝑅𝑅𝑅𝑖𝑖, SINR𝑅𝑅𝑅𝑅𝑖𝑖𝐷𝐷) des signaux décrit la qualité de la liaison relayé S-𝑅𝑅𝑅𝑅𝑖𝑖-D entre la source-relais-destination. Étant donné que les deux sauts sont importants pour les performances de bout en bout, chaque relais doit quantifier son adéquation comme relais actif en utilisant une fonction qui implique la qualité de la liaison des deux sauts. Deux fonctions intéressantes ont été proposées dans [BlLR05]. Dans la première fonction, le minimum des deux valeurs est sélectionné, tandis que dans la seconde, la moyenne harmonique des deux valeurs est utilisée. La première fonction sélectionne le "goulot d'étranglement" des deux voies, tandis que la deuxième équilibre entre la qualité des deux liens. Les fonctions obtenues dans ces deux cas sont les suivantes :
ℎ𝑖𝑖 = 𝑚𝑚𝑖𝑖𝑚𝑚{𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑅𝑅𝑆𝑆𝑅𝑅𝑅𝑅𝑖𝑖, 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑖𝑖𝐷𝐷} (3.1) ℎ𝑖𝑖 = 2 × (𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑅𝑅𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑅𝑅𝑆𝑆𝑅𝑅𝑅𝑅 𝑖𝑖× 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅 𝑖𝑖𝐷𝐷
𝑆𝑆𝑅𝑅𝑅𝑅 𝑖𝑖+ 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅 𝑖𝑖𝐷𝐷) (3.2) Dans notre travail, nous avons mis en place ces deux fonctions mais nous n’utilisons que la deuxième fonction car elle prend en considération la qualité de canal des deux sauts.
B.2. Résolution de contention entre relais potentiels
Après classification, chaque relais potentiel 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑖𝑖 calcule une valeur 𝛿𝛿𝑖𝑖 qui est inversement proportionnelle à la valeur de la fonction ℎ𝑖𝑖 selon:
𝛿𝛿𝑖𝑖 = 𝑘𝑘𝐴𝐴𝑗𝑗
ℎ𝑖𝑖
(3.3)
𝛿𝛿𝑖𝑖 ∈ [𝛿𝛿𝑚𝑚𝑖𝑖𝑚𝑚 , 𝛿𝛿𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 ], où 𝛿𝛿𝑚𝑚𝑖𝑖𝑚𝑚 est la valeur minimale de 𝛿𝛿𝑖𝑖 qu'un relais potentiel pourrait avoir. La constante 𝑘𝑘𝐴𝐴𝑗𝑗 est choisie pour chaque classe de telle sorte que la valeur maximale de 𝛿𝛿𝑖𝑖 notée 𝛿𝛿𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 soit égale à 8μs.
Par la suite chaque relais potentiel calcule une durée 𝛽𝛽𝑗𝑗:
𝛽𝛽𝑗𝑗 = (𝑗𝑗 − 1) × (𝛿𝛿𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 + 𝜀𝜀) (3.4) où j est l'indice de la classe du relais et ε représente le temps de propagation maximal. La durée 𝛽𝛽𝑗𝑗 représente le délai que chaque relais potentiel doit attendre avant de déclencher son temporisateur 𝛿𝛿𝑖𝑖. Notons que 𝛽𝛽𝑗𝑗 a une valeur constante pour une classe donnée.
Ainsi, le temporisateur final que chaque relais potentiel dans chaque classe doit déclencher est : 𝑇𝑇𝑖𝑖 = 𝛽𝛽𝑗𝑗 + 𝛿𝛿𝑖𝑖 soit encore :
𝑇𝑇𝑖𝑖 = (𝑗𝑗 − 1) × (𝛿𝛿𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 + 𝜀𝜀) + 𝑘𝑘𝐴𝐴𝑗𝑗
ℎ𝑖𝑖
(3.5)
D'après (3.5), les relais potentiels de la première classe déclenchent leurs temporisateurs𝛿𝛿𝑖𝑖 immédiatement puisque 𝛽𝛽0 est égal à zéro. Les relais potentiels de la seconde classe doivent attendre la durée 𝛽𝛽1 qui est égale à (𝛿𝛿𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 + 𝜀𝜀) avant de déclencher le temporisateur 𝛿𝛿𝑖𝑖. Ainsi les nœuds de la classe Aj sont favorisés par rapport aux nœuds de la classe Aj+1 en ajoutant à chaque fois une durée 𝛽𝛽𝑗𝑗+1 au temporisateur 𝛿𝛿𝑖𝑖des nœuds de la classe Aj+1.
En général, il existe un compromis entre l'efficacité de la sélection de relais et la probabilité de collision. Une longue période de sélection de relais se traduit par une plus faible probabilité de collision, et vice versa. Cependant, une longue période de sélection affecte le gain de durée de transmission obtenue par la coopération. Ainsi, il est difficile de choisir le meilleur relais efficacement tout en conservant une faible probabilité de collision.
B.3. La sélection du meilleur relais
A partir des équations (3.3) et (3.6), nous pouvons remarquer que le temporisateur 𝛿𝛿𝑅𝑅𝑅𝑅𝑏𝑏 du meilleur relais 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑏𝑏 sera le premier à expirer.
ℎ𝑅𝑅𝑅𝑅𝑏𝑏 = max {ℎ𝑖𝑖} ⇔ 𝛿𝛿𝑅𝑅𝑅𝑅𝑏𝑏 = min {𝛿𝛿𝑖𝑖} 𝑖𝑖 = [1, … , 𝑀𝑀 − 2] (3.6) où ℎ𝑅𝑅𝑅𝑅𝑏𝑏est la valeur de ℎ𝑖𝑖 pour le meilleur relais 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑏𝑏 et M est le nombre de nœuds dans le réseau.
Le meilleur relais 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑏𝑏 envoie une trame CFC (Clear For Cooperation frame) pour indiquer sa volonté de participer à la transmission des données de S vers D (figure 3.3a). Les autres relais arrêtent la phase de sélection de relais une fois qu'ils observent que le canal est occupé (état du canal passe de idle à Busy). Ils mettent à jour leurs NAV (Network Allocation Vector) à la réception la trame CFC envoyée par 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑏𝑏. L'annulation de la phase de sélection de relais s’effectue dès que l’état du canal passe de libre à occupé au lieu d'attendre la fin de la trame CFC réduit la probabilité de collision entre les relais. Dans la section 3.2.5 nous présentons le format des trames de contrôle CFC et CCTS.