Solutions existantes pour la couche MAC

Les propositions de protocole MAC les plus importantes basées sur les antennes directionnelles qui utilisent les mécanismes présentés auparavant sont présentés dans cette partie.

LE PROTOCOLE DMAC

Proposé par Choudhury et al [119], DMAC est un protocole qui utilise les paquets de type RTS/CTS, DATA et ACK pour accomplir un échange de données, où la paire RTS/CTS est transmise directionnellement. Après une phase de PCS (Physical Carrier Sensing), DMAC utilise le mécanisme DVCS pour déterminer la disponibilité du canal, avant de commencer la phase de transmission. Quand la couche MAC conclura que le canal est libre pour une émission dans la direction désirée, elle entre dans une phase de « backoff » après laquelle la transmission du paquet RTS peut commencer.

A la réception d’un paquet RTS, la couche Mac détermine la direction d’arrivée du paquet, et envoie un paquet CTS dans la direction inverse. Après l’échange de la paire RTS/CTS les paquets DATA et ACK sont envoyés de manière directive.

Les principaux avantages de ce protocole par rapport au standard 802.11 sont en termes de débit, de délai de transmission, et de diversité spatiale. Mais, en contre partie, il souffre des problèmes de nœuds cachés et de famine et il se présente inadapté aux topologies linéaires (nœuds alignés).

LE PROTOCOLE MMAC

Une autre proposition, le protocole MMAC [115], représente une amélioration de DMAC, dans le but d’accomplir de meilleures performances. Il utilise des paquets « Multi Hop RTS » pour établir des liens directionnel-directionnels. Le principe de fonctionnement est schématisé dans la Figure IV.7, où le nœud A essaye d’établir un lien directionnel- directionnel avec le nœud F.

110 IV.2 L’impact des antennes directives sur les différentes couches de communication

Figure IV.7 Le mécanisme de fonctionnement du MMAC protocole. L’intérêt d’établir ce type de liens est d’étendre le rayon de communication entre deux nœuds. Dans ce cas, la distance { laquelle deux nœuds peuvent communiquer est augmentée.

L’avantage par rapport au DMAC est que le protocole MMAC étend la distance à laquelle deux nœuds peuvent communiquer. Mais bien entendu, il y a aussi des inconvénients : c’est la plus faible probabilité que le Multi Hop paquet arrive à destination, auquel se rajoute le dépassement dû aux paquets « Forwarding RTS ».

LE PROTOCOLE DMAC CIRCULAIRE

Une autre proposition notable est celle de Korakis et al. [116], qui ont proposé un protocole MAC qui exploite les avantages des antennes directives tout en évitant les problèmes de nœuds cachés et de famine : c’est le DMAC Circulaire. Ce protocole est basé sur la transmission de paquets RTS d’une manière circulaire, cela veut dire sur toutes les antennes pour couvrir toute la zone autour de l’émetteur.

Figure IV.8 Le protocole DMAC Circulaire.

A travers ce mécanisme circulaire, un nœud voisin est découvert quelque soit sa position. Une fois le paquet RTS reçu, le récepteur détermine la direction d’arrivée du RTS et envoie un paquet CTS dans la direction inverse.

Le DMAC circulaire évite les problèmes de nœuds cachés et de famine, mais, en contre partie, le dépassement des paquets RTS circulaire dégrade ses performances.

Mise à part les solutions déjà présentées ci-dessus, nous retrouvons aussi dans la littérature des propositions pour l’amélioration du fonctionnement des différents types de couches MAC, toujours en présence d’antennes directives. Ainsi, dans [120], les auteurs proposent une interface radio IR-UWB reconfigurable avec des antennes directives, qui a la capacité d’assurer aussi la localisation. Leurs travaux sont basés sur la reconfiguration des paramètres (comme le nombre de slots par trame, la durée d’une trame, la durée d’un slot,

etc.) au niveau de la sortie de la couche MAC et de l’entrée au niveau PHY, en utilisant la technologie TH-IR-UWB (Time Hopping- Impulse Radio-Ultra Wide Band).

Dans un autre contexte plus critique, de réseaux ad-hoc véhiculaires [121], les auteurs de l’article proposent un modèle de niveau MAC pour faire de la localisation dans des conditions de mobilité. Les informations sur l’emplacement des nœuds mobiles sont ainsi utilisées pour fournir les liens de communication, en utilisant des faisceaux directionnels. Ils montrent aussi que, par l’exploitation de la directivité des antennes, nous pouvons améliorer la fiabilité des liens de communication, même lorsque les directions et les vitesses de déplacement des véhicules ont été modifiées.

Toujours dans le cadre des réseaux ad-hoc véhiculaires, [122] présente la conception et la mise en œuvre d’un protocole MAC multi-canal pour des réseaux très dense, en utilisant le principe de fonctionnement des antennes directionnelles avec un diagramme local de rayonnement d’antennes.

Nous pouvons donc conclure que, l’utilisation d’antennes directionnelles peut réduire considérablement les interférences radio, et se traduit par une meilleure utilisation du support sans fil. Dans les WSNs, les antennes directives peuvent augmenter la réutilisation spatiale du canal et leur gain plus élevé permet d’avoir moins de sauts jusqu’{ la destination.

Par conséquent, en tirant avantage des solutions existantes dans la littérature (par exemple le DMAC Circulaire) nous allons proposer un modèle d’antennes directives qui peut être adéquat pour le contexte de réseaux de capteurs sans fil.