Chapitre 1 : Etat de l’art
1.4. Les réseaux tolérants aux délais
Les réseaux traditionnels, tels qu’actuellement Internet, doivent satisfaire des contraintes pour assurer leur bon fonctionnement : existence d’un chemin de bout en bout, bande passante suffisante, alimentation permanente en énergie. Néanmoins, ces conditions ne sont pas toujours satisfaites pour certaines applications, comme des communications longues distances, spatiales ou interplanétaires. Les réseaux tolérants aux délais (en anglais DTN : Delay Tolerant Network) [37] proposent des architectures et des protocoles pour faciliter ces communications. Les réseaux DTN désignent des réseaux globaux interconnectant des sous-réseaux régionaux. Les réseaux de ce type sont conçus pour supporter des connexions intermittentes entre nœuds, ce qui induit des latences souvent longues et variables. Ces réseaux ont été conçus initialement pour fonctionner sur de très longues distances et où la latence peut atteindre des heures, voire des jours. La figure 11 illustre un exemple d’une communication DTN.
Figure 11 : Exemple d’une communication DTN.
Si nous considérons l’exemple de la figue 6, en fonction de la mobilité du nœud intermédiaire, il peut être connecté soit au nœud source, soit au nœud destination, mais jamais aux deux en même temps. En conséquence, aucune connexion de bout en bout n’est présente en permanence et des protocoles comme TCP/IP, ne sont plus fonctionnels dans ces conditions.
Ces réseaux ont une forte contrainte matérielle, car il nécessite une capacité mémoire importante pour un stockage persistant des données. En effet, quand un nœud est temporairement sans connexion avec le nœud à destination duquel il doit émettre, les paquets doivent être conservés dans des buffers jusqu’au prochain changement de topologie où ce nœud sera accessible. Ce procédé est assuré par une couche supplémentaire appelée Bundle située juste au-dessous de la couche applicative [37].
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1.4.2. Caractéristiques des DTN
Les caractéristiques d’un réseau DTN sont les suivantes :
Réseaux très étendus: Les distances parcourues par les données dans l’espace sont très importantes et peuvent atteindre des milliers de kilomètres. Cette technologie est capable d’offrir une solution pour des réseaux de grande envergure. Ces grandes distances associées au nécessaire stockage des paquets en attendant une connectivité favorable génèrent des très grands et très variables temps de transit.
Connectivité intermittente : Dans les réseaux DTN, il n’y a pas forcement de chemin de bout en bout entre le nœud source et le nœud destination en raison des difficultés rencontrées dans l’environnement à savoir : le climat, les pannes d’énergie, la mobilité, etc. Pour parvenir à livrer les données, une modification de la pile protocolaire usuelle a été proposée. Cette dernière consiste en l’ajout d’une couche supplémentaire appelée couche Bundle, dont le rôle principal est le stockage des données jusqu’à ce qu’une occasion de les transmettre se présente. Le concept utilisé ici fait référence au paradigme ‘Store & Forward’ [38].
Délais longs et variables : Les problèmes de propagation de l’information dû au temps d’attente dans les files des nœuds intermédiaires, font que les protocoles basés sur des acquittements instantanés de bout en bout sont difficilement fonctionnels.
Débits asymétriques : Le bon fonctionnement des protocoles conversationnels peut être altéré lorsque l’asymétrie est importante.
Taux d’erreurs élevé : L’intermittence des liens et leur éventuelle grande longueur ont pour conséquence de nombreuses erreurs de bit sur une liaison. La correction ou la retransmission d’un paquet corrompu sont aussi rendues plus complexes en raison de ces caractéristiques.
Multiplicité des protocoles : L’affluence d’une grande variété de protocoles de communication dans les DTN peut être une problématique à ne pas négliger.
1.4.3. Applications des réseaux tolérants aux délais
Dans les réseaux tolérants aux délais, nous pouvons distinguer trois grandes familles d’applications :
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ces environnements (distance, délais, vitesse, mobilité) ont été à l’origine des réseaux tolérants aux délais. En 2008, des tests sur les DTN ont été réalisés par la NASA [39] pour des communications spatiales. Ce projet consistait en un envoi d’un message d’une sonde spatiale équipée d’une implémentation du Bundle Protocol en direction de la Terre, ce message a été acheminé par neuf nœuds-relais en utilisant un réseau de type DTN. Ces tests ont rencontré un franc succès et ont permis de mettre en avant l’intérêt des DTN dans ce type de communication. Cependant, les travaux menés dans ce domaine sont encore au stade expérimental. Applications militaires : Une autre organisation qui suit de plus près les avancées des réseaux tolérants aux délais est l’armée américaine ou plus précisément la DARPA [40]. Sur un champ de bataille, les communications entre soldats et bases militaires sont souvent perturbées voire perdues (mobilité, brouillage, etc.). Cette situation de grand danger pour des soldats déployés souvent pour effectuer des tâches périlleuses, peut justifier l’usage d’une telle technologie.
Applications biologiques : Dans le domaine de la biologie, plusieurs projets utilisent des réseaux de capteurs pour le suivi d’espèces animales.
o
ZebraNet [41]. Le but de ce projet scientifique est d’étudier le comportement de zèbres équipés de colliers disposant de systèmes GPS (figure 12). Les données sont transférées automatiquement lorsqu’une voiture ou un avion passe à proximité. L’application effectue un échantillonnage des données GPS chaque trois minutes et la durée totale de l’expérimentation est d’une année sans aucune intervention humaine. A travers cette expérimentation, les biologistes tentent de répondre à des questions sur les impacts résultant de l’interaction entre des espèces animales et les activités humaines.41
o DakNet [42]. Ce projet tente de pallier le manque de moyens financiers nécessaires à l’installation des câbles téléphoniques dans des villages en Inde, Rwanda, Cambodge et Paraguay, entre autres, afin de permettre la communication entre ces villages et le monde extérieur (figure 13). DakNet est une solution ad-hoc sans fil fournissant une connectivité asynchrone avec un coût abordable pour laquelle des bus et des motos sont équipés de dispositifs Wi-Fi pour récupérer et faire circuler des courriels et des messages vidéo à travers les villages traversés.Figure 13 : Concept DakNet.