Protocoles de diffusion dans les réseaux sans fil multi-sauts utilisant des techniques de codage réseau.
Encadrants :
Cédric Adjih, Chargé de recherche Inria – équipe Hipercom2
Anthony Busson, Pr. Univ. Lyon 1 – Laboratoire : LIP (ENS-Lyon) – Inria équipe DANTE
Laboratoire : Le stage se déroulera sur le site Inria Rocquencourt.
Rémunération : 430 € / mois Durée : de 4 à 6 mois
Contexte scientifique:
Un grand nombre d’applications des réseaux sans fil multi-sauts nécessite la diffusion de messages dans l’intégralité du réseau. Même si il existe des algorithmes réduisant significativement le coût des diffusions/broadcasts dans les réseaux multi-sauts en sélectionnant intelligemment les retransmetteurs, ces diffusions sont encore très consommatrices de ressources. Des propositions récentes utilisant des techniques particulières de codage, et appelées codage réseau [1], permettent de combiner/coder des paquets en diffusion entre eux afin de gagner en efficacité et de consommer moins de bande passante, notamment dans les réseaux sans fil [2,3,4].
Problèmes :
Il existe encore un écart important entre les solutions de codage proposées tels que CCACK [5], et leur usage dans les réseaux multi-sauts. Un certain nombre de verrous non encore résolus sont un frein à leur mise en œuvre. Ces problèmes sont essentiellement pratiques, et touchent aux aspects algorithmiques/protocolaires du codage réseau. Les protocoles de diffusion utilisant le codage réseau doivent garantir des critères de performance. Ils doivent garantir un taux de réception important, c’est-à-dire garantir qu’un pourcentage élevé de nœuds recevra bien les paquets. Mais, ils doivent aussi présenter un taux de décodage élevé.
En effet, il se peut que la combinaison/ le codage d’un trop grand nombre de paquets nuise à leur décodage. Les paquets ne pouvant pas être décodés, ils ne seront jamais remis à l’application. À ce critère de fiabilité pour le décodage s’ajoutent les critères de fiabilité vis-à- vis du réseau lui-même, par rapport à la disparition des liens, des nœuds, voire à la mobilité des noeuds. Par ailleurs, les critères usuels de qualité de service comme le délai de bout en bout s’appliquent également. Le codage réseau s’appuie sur la combinaison de différents paquets ; les nœuds sont donc susceptibles de temporiser l’émission des paquets afin d’en attendre de nouveaux pour pouvoir les coder. Dans ce cas il y a un compromis à trouver entre le délai de bout en bout et cette temporisation. Enfin, il faut trouver des algorithmes et paramètres de codage qui soient adaptés aux capacités CPU des nœuds.
Projets/sujets :
Le but de ce projet est de proposer et d’évaluer des algorithmes pratiques de diffusion dans les réseaux ad hoc basés sur le codage réseau. Il ne traite pas des aspects codage proprement dit, mais traite de leur mise en œuvre protocolaire. Il viendra compléter une étude existante [5] sur ce type de solutions appliquées à la diffusion dans les réseaux ad hoc de véhicules. Il traitera des points suivants :
- les stratégies de choix de paquets codés ensemble, ainsi que des moments de transmission (ou non).
- le taux de décodage des paquets (certains paquets ne pourront être jamais décodés) - la fiabilité par rapport à l’évolution de la topologie du réseau
- les délais de bout en bout
- le taux de réception (pourcentage de nœuds ayant bien reçu le(s) paquet(s)) - le gain en terme de bande passante dans le réseau
Le stage se déroulera en plusieurs phases :
- une étude bibliographique sur le codage réseau et les solutions protocolaires associées
- un ensemble de proposition visant à améliorer les performances du protocole DONC [6]
- l’implémentation/intégration de ces solutions sur le simulateur NS-2 (le protocole DONC est déjà implémenté)
- l’amélioration / paramétrage des solutions proposés en fonction des résultats.
Références :
[1] R. Ahlswede, N. Cai, S.-Y. R. Li and R. W. Yeung, « Network Information Flow », IEEE Trans. on Information Theory, vol. 46, no.4, pp. 1204-1216, Jul. 2000
[2] S. Katti, H. Rahul, W. Hu, D. Katabi, M. Medard, J. Crowcroft "XORs in The Air:
Practical Wireless Network Coding", SIGCOMM'06
[3] C. Fragouli, J. Widmer, and J.-Y. L. Boudec, « A Network Coding Approach to Energy Efficient Broadcasting », Proceedings of INFOCOM 2006, Apr. 2006
[4] C. Adjih, S. Y. Cho and P. Jacquet, « Near Optimal Broadcast with Network Coding in Large Sensor Networks », First International Workshop on Information Theory for Sensor Networks, Sante Fe , Jun. 2007
[5] Dimitrios Koutsonikolas, Chih-Chun Wang, Y. Charlie Hu , « CCACK: Efficient Network Coding Based Opportunistic Routing Through Cumulative Coded Acknowledgments », Infocom 2010
[6] F. H. Mirani, A. Busson, C. Adjih, « DONC: Delay-based Opportunistic Network Coding Protocol », under submission.
