3.3.1
Simulateurs utilis´es dans les travaux r´ef´erenc´es au chapitre 1
Il existe deux familles de simulateurs selon qu’ils int`egrent ou non la mod´elisation de la mobilit´e des nœuds. Les simulateurs de r´eseaux simples mod´elisent uniquement les r´eseaux de communication et n´ecessitent donc l’usage de traces de v´ehicules qui ont ´et´e pr´ealablement g´en´er´ees avec un autre outil (section 3.4). Les simulateurs int´egr´es comportent en r´ealit´e un simulateur pour la mod´elisation du r´eseau de communication et un second pour la mod´elisation des trajectoires des nœuds. Selon le mode de synchronisation entre ces deux simulateurs, le simulateur int´egr´e est dit unidirectionnel lorsque seul le simulateur de mobilit´e interagit avec le simulateur de r´eseau en lui fournissant les trajectoires des nœuds au cours de la simulation ; il est dit bidirectionnel lorsque les deux simulateurs interagissent l’un avec l’autre et qu’ainsi les messages applicatifs re¸cus par les nœuds du r´eseau peuvent modifier la mobilit´e de ces derniers.
Nous nous int´eressons ici plus particuli`erement aux simulateurs de r´eseau couramment cit´es dans les ´etudes et ´evaluations des protocoles de routage r´ef´erenc´ees dans notre ´etat de l’art du chapitre 1 (voir aussi les tableaux 3.13, 3.14 et 3.15). Certaines des caract´eristiques de ces simulateurs sont r´esum´ees dans le tableau 3.1.
TABLEAU 3.1 – Simulateurs de communication utilis´es dans la litt´erature
Simulateurs NS2/NS3 MATLAB Omnet ++ OPNET NCTUns
[132] [133] [134] [135] [136] Car act ´eri sti q u es Simulateur int´egr´e X D´eveloppement en cours X X X X
Langage C++/OTCL C/C++/Java C++ C++/Java C
Multi-plateforme X X X X Licence libre X X Interface graphique X X X X X Animation X X X X X Usage Prise en main − ++ − + − Exemples fournis X X Installation + + + + + + ++ + − Facilit´e d’usage − + − − − F onc ti on Rapidit´e simulation X X X X X Passage `a l’´echelle − ++ + + ++ Mod`ele 802.11p X X X X
L’outil de d´eveloppement de r´eseau Network Simulator (NS) est un simulateur `a ´ev´enement discret modulaire `a licence libre ´ecrit en C++ qui a ´et´e d´evelopp´e pour la recherche sur les r´eseaux de commu- nication. Avec 20 citations (figure 3.16), ses versions NS2 ou NS3 sont tr`es utilis´ees dans la communaut´e scientifique des VANETs. Ce logiciel contient des biblioth`eques et des mod`eles permettant la g´en´eration de topologies r´eseau, des protocoles de routage et de trafics applicatifs. Il offre aussi des outils de visua- lisation. En particulier, il int`egre un mod`ele de la couche physique et MAC de la norme IEEE 802.11p. Les codes de NS n’´etant pas un produit fini mais le r´esultat de recherche et de d´eveloppement continus, les mod`eles propos´es doivent ˆetre v´erifi´es avant utilisation par les utilisateurs, afin d’en supprimer les ´eventuelles bogues [132]. Le simulateur NS2 est le simulateur de r´eseau de l’outil int´egr´e unidirectionnel Traffic and Network Simulation Environment (TraNS). Cet outil, d´evelopp´e en Java, utilise par ailleurs le simulateur de mobilit´e de v´ehicules Simulation of Urban MObility (SUMO) pour la g´en´eration de trajectoire (voir section 3.4.1).
Objective Modular Network Testbed in C++ (OMNeT++) est un simulateur modulaire de r´eseaux ´ecrit en C++ [134]. Il offre un environnement de d´eveloppement int´egr´e bas´e sur la plate-forme ´Eclipse
avec de nombreux outils et une interface graphique. Le simulateur OMNeT++ est utilis´e par le simulateur int´egr´e et bidirectionnel de communication inter-v´ehiculaire VEhicule In Network Simulation (VEINS) en association avec le simulateur de mobilit´e de v´ehicules SUMO. VEINS a notamment ´et´e utilis´e dans les ´etudes de performances des protocoles DBA-MAC [60] et CDS-SVB [67].
Optimized Network Engineering Tools (OPNET) Riverbed Modeler [135] (anciennement d´enomm´e “OPNET Modeler®Suite”) est un logiciel commercial de conception, de mod´elisation, et d’analyse des r´eseaux de communication qui propose des mod`eles valid´es par la soci´et´e ´editrice du logiciel des protocoles les plus utilis´es (OLSR, AODV, Transmission Control Protocol (TCP), User Datagram Protocol (UDP), IP, Ethernet, IEEE 802.11,etc.), et notamment depuis la version 18, une mod´elisation de l’interface 802.11p. OPNET Riverbed Modeler est un simulateur int´egr´e `a ´ev´enements discrets. Il donne la possibilit´e de g´en´erer manuellement les trajectoires de nœuds ou de faire appel `a des mod`eles de d´eplacements al´eatoires. Avec une seule citation (figure 3.16), il est moins utilis´e dans la recherche que NS et Objective Modular Network Testbed in C++(OMNET++) `a cause du coˆut de la licence. [114] s’en est servi pour la conception et l’´evaluation du protocole QOLSR [114] ou encore [55] pour le d´eveloppement du protocole GeoAODV.
NCTUns [136] est `a l’origine un simulateur de r´eseau de communication. N´eanmoins, il int`egre un simulateur de trafic routier `a partir des versions sup´erieures `a la v4.0, devenant ainsi un simulateur int´egr´e bi-directionnel. Ce simulateur qui n’est pas une multi-plateforme, n´ecessite l’utilisation d’un OS Linux. Avec une seule citation (figure 3.16), il a notamment ´et´e utilis´e dans [58] pour ´evaluer le protocole C-DRIVE.
MATrix LABoratory(MATLAB) est un environnement de d´eveloppement et un langage de program- mation ´emul´e pour l’analyse des donn´ees, le d´eveloppement d’algorithmes et la cr´eation de mod`eles. Il n’a pas ´et´e con¸cu pour la simulation des environnements des VANETs, ni pour l’´etude des r´eseaux de communication. Fortement utilis´e dans le monde acad´emique malgr´e une licence payante, il est avec 4 citations l’outil le plus utilis´e apr`es NS pour la mod´elisation et l’´evaluation de performances de protocoles pour les VANETs, tels que VWCA [88], PSO-C [91] ou encore QoS OLSR [115].
Synth`ese et choix retenu
En conclusion, notons que les ´etudes [137, 14] r´ealisent une comparaison plus approfondie des simu- lateurs de r´eseaux de communication utilis´es pour les VANETs, mais qu’au moment de l’´ecriture de ce manuscrit, aucun consensus ne se d´egage pour recommander l’usage d’un simulateur plutˆot qu’un autre. Notre choix s’est port´e sur deux outils de d´eveloppement : OPNET Riverbed Modeler et MATLAB.
3.3.2
Environnements de simulation
3.3.2.1 OPNET Riverbed Modeler
OPNET Riverbed Modeler se d´ecompose en plusieurs domaines pr´esent´es dans l’annexe C page 227. Nous avons utilis´e ce logiciel pour les ´evaluations syst`eme avec le module WIRELESS car l’IFSTTAR travaille avec ce logiciel depuis 2008 et dispose du mod`ele de nœud 802.11p de Riverbed Modeler. De plus, le laboratoire L´eost avait ´egalement enrichi ce mod`ele de nœud d’une option d’affectation automatique d’une trajectoire `a chaque nœud du r´eseau, trajectoires contenues dans des fichiers de donn´ees externes. Les comparaisons d’´evaluation de protocoles [138, 139, 140, 141, 8, 142, 143, 144] font ´egalement appel aux mod`eles fournis par OPNET tels que ceux de OLSR, AODV et GRP. L’int´erˆet de ces mod`eles est d’ˆetre commun aux utilisateurs d’OPNET Riverbed Modeler.
3.3.2.2 MATLAB
La version R2012b a ´et´e utilis´e en compl´ement et pr´ealablement `a la mise en œuvre du protocole CBL sous OPNET, pour l’´evaluation structurelle de CBL face `a celle d’OLSR [145, 8] en r´ealisant un simulateur simplifi´e de communication ne prenant en compte que deux aspects. Le premier concerne la mobilit´e des nœuds et le second concerne la port´ee de communication qui a ´et´e fix´ee par une distance maximale entre les nœuds.
De plus MATLAB a ´et´e utilis´e pour plusieurs tˆaches pr´esent´ees dans la figure 3.2. En particulier, il a permis d’afficher des animations pour visualiser la progression des nœuds du r´eseau. Cette visualisation a
notamment aid´e `a mettre en exergue les diff´erents exemples cit´es en section 2.4. Ces exemples ont montr´e les limites de la premi`ere version de CBL et ont permis de d´efinir des m´ecaniques de correction pour atteindre la seconde version de CBL pr´esent´ee dans ce manuscrit au chapitre 2. MATLAB a ´egalement ´et´e utilis´e pour g´en´erer automatiquement les fichiers TRJ, calculer a posteriori `a partir des fichiers journaux (log files) de simulation d’OPNET, le nombre de chaˆınes form´ees dans le r´eseau. Pour finir il nous a ´et´e utile pour r´ealiser les figures de r´esultats dont l’affichage sous OPNET n’est pas optimal.
Traces de v´ehicules Fichiers externes Simulation MATLAB Visualisation des vid´eos du r´eseau Calcul des m´etriques
et g´en´eration des courbes de r´esultats G´en´eration des fichiers TRJ Simulation OPNET Traces G´en´eration des courbes de r´esultats Visualisation des vid´eos du r´eseau Calcul du nombre de chaˆıne dans le r´eseau (Ms1)
Figure 3.2 – Diagramme d’utilisation de MATLAB. Les blocs en orange correspondent aux tˆaches ex´ecut´ees avec des scripts MATLAB.