Variante sans busy tone

Une solution CSMA sans busy tone se heurte au problème suivant : comment éviter de

perdre le message émis dans la fréquence de réception d’un noeud alors que ce noeud est en train de transmettre dans une autre fréquence (i.e. la fréquence de réception d’un de ses voisins) ?. La figure 7 illustre ce cas. Un noeud transmet le message M1 au

noeud N qui est lui-même en train de transmettre le message M2 à un de ses voisins dans une fréquence différente. Le message M1 est alors perdu. En effet, dans ces conditions, bien qu’il n’y ait pas de porteuse détectée sur la fréquence d’émission, le destinataire n’est pas à l’écoute, car en train d’émettre sur une autre fréquence.

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | | - - | | | | - - |=----| |=--- |=--- |=----| | |= = | |=M1--- |=--- | | - -| | |=M2--- |=--- |=--- | | - - | | |=--- |=--- | |= = | | |=--- |=--- |=--- | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

TF1 TF1 TF2 TF2 Messages Utilisateur ou Hello ou TC

FIG. 7 – Allocation du médium en CSMA sans busy tone

Remarquons que ceci représente l’unique cas de perte. Si le destinataire est en train d’écou- ter, il écoute obligatoirement sur sa fréquence de réception, donc il entendra le message qui lui est destiné.

Le protocole CSMA pur ne permet pas d’éviter ce problème. Ce problème est d’autant plus crucial qu’il s’agit des messages Hellos ou TCs. Une étude de dimensionnement est alors nécessaire pour montrer que le taux de perte des messages Hellos ou TCs reste compatible avec un routage correct. Dans la négative, il faut enrichir le protocole CSMA pour mieux synchroniser les noeuds et éviter de se retrouver dans cette situation.

4.3.3 Variante avec busy tone

La variante avec busy tone permet de protéger les messages de signalisation et assure leur exclusivité par rapport aux messages utilisateur. Ainsi, avec le busy tone, le cas illustré par la figure 7 n’est plus possible.

• Lorsqu’un noeud transmet un message T F, Hello ou TC, il active le signal busy

tone. Ceci permet d’assurer l’exclusivité entre :

– messages de signalisation et messages utilisateur, – messages de signalisation eux-mêmes.

L’allocation du médium peut être illustrée par la figure 8. Le symbole ’*’ représente le busy tone.

• Chaque noeud reste en veille sur :

– sa fréquence de réception sur laquelle il reçoit les Hellos, les TCs et les messages utilisateur,

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | - -| | | - - |---| |---- |--- |---| | - - | |--- | | - - | |--- |-- |-- | | - - | |--- |--- | |- - | |---- |--- |--- | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ ****** *** *** ***** ************ ****** TF1 TF1 TF2 TF2 Hello Msg Utilisateur Hello Hello

ou TC ou TC ou TC

FIG. 8 – Allocation du médium CSMA avec busy tone

– le busy tone qui lui indique la transmission d’un message de contrôle (T F, Hello ou TC).

L’allocation du médium respecte la règle supplémentaire suivante :

• Un noeud ne peut émettre qu’en l’absence de busy tone.

Accès au médium

Si nous utilisons un signal de busy tone, nous sommes dans les conditions d’un protocole CSMA (Carrier Sense Multiple Access). La collision sur une transmission peut intervenir dans l’intervalle de temps où le signal se propage c’est-à-dire, dans notre cas, sur un aller retour de 2 fois 600 km. Celà représente une fenêtre de collision de 40 ms. A ce chiffre il convient d’ajouter les temps de détections électroniques, il nous paraît qu’une valeur conser- vative est 10 ms.

Si l’on appelleβle rapport de la fenêtre de collision à la durée du paquet, il est possible de montrer [3] que la capacité d’un protocole CSMA est au maximum égale à

Cmax=

1

1+p

2β.

Si l’on considère un slot de 112 ms et des paquets de 16 slots, on obtientβ= ₁₆50_∗112 et une capacité maximum Cmaxde 81 %.

Un noeud accède au canal avant de :

– émettre son T F sur toutes les fréquences éligibles,

– émettre son Hello sur les fréquences de réception de ses voisins, – émettre un TC sur les fréquences de réception de ses voisins,

– émettre un message utilisateur sur la fréquence de réception d’un voisin.

La figure 9 illustre les différents accès au médium, symbolisés par ’|’, tandis que le busy tone est symbolisé par ’+’.

| - - - -|---- |--- |--- | -| | - - - - | |--- |--- |---| - | | - - - | |---- |--- |---- | - | | - - | |--- --- --- | - | |- - |--- |- | TF Hi TC TF Messages Utilisateur TF ++++++ ++ +++ ++++++ +++++++ busy tone FIG. 9 – Accès au médium

L’accès au médium est effectué conformément aux règles suivantes :

• Ainsi avant d’émettre un message de contrôle, un noeud doit s’assurer de l’absence

du signal busy tone.

• Lors de l’émission d’un message de contrôle, un signal busy tone est activé durant

toute la transmission. Ce signal peut interrompre la transmission d’un message utili- sateur.

• Ainsi avant d’émettre un message utilisateur, un noeud doit s’assurer de l’absence du

signal busy tone et de la non-utilisation de la fréquence d’émission.

• En conséquence, plusieurs transmissions de message utilisateur sont possibles simul-

tanément sur des fréquences différentes et sous réserve qu’il n’y ait aucun noeud im- pliqué dans au moins deux transmissions. La transmission d’un message de contrôle est exclusive.

• Afin d’éviter la monopolisation du médium par un message utilisateur, un noeud ne

doit pas occuper le médium pendant une durée supérieure à Duree_Max.

4.3.4 Avantages et inconvénients

La solution CSMA / busy tone requiert un matériel capable d’être en veille sur une fré- quence de réception et le busy tone.

Cette solution présente les avantages suivants :

– A la différence de la solution basée sur du TDMA, il n’y a plus de plage temporelle réservée aux messages Hellos et TCs. Cependant, ces messages sont prioritaires par rapport aux messages utilisateur.

– L’allocation du médium s’adapte dynamiquement aux noeuds et aux trafics présents. Il convient cependant de s’assurer que la charge n’est pas trop importante. Une étude de dimensionnement est nécessaire.

– Par rapport à la solution basée sur du TDMA, cette solution offre l’avantage du pa- rallélisme de transmission des messages utilisateur.

Solution CSMA / sans busy tone

Une solution CSMA / sans busy tone requiert une étude plus approfondie afin de mon- trer que le taux de perte des messages Hellos et TCs reste compatible avec un routage correct.Dans la négative, il faut enrichir le protocole CSMA pour mieux synchroniser les noeuds.

5

Conclusion