HAL Id: hal-00342646
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Content-Based Communication in Disconnected Mobile
Ad Hoc Networks
Julien Haillot, Frédéric Guidec
To cite this version:
Julien Haillot, Frédéric Guidec. Content-Based Communication in Disconnected Mobile Ad Hoc
Net-works. 8e conférence internationale sur les nouvelles technologies de la répartition (NOTERE’08), Jun
2008, Lyon, France. pp.162-173. �hal-00342646�
Communication « basée contenus »
dans les réseaux mobiles ad hoc discontinus
Julien Haillot
Laboratoire VALORIA
Université de Bretagne Sud
Vannes, France
Julien.Haillot@univ-ubs.fr
Frédéric Guidec
Laboratoire VALORIA
Université de Bretagne Sud
Vannes, France
Frederic.Guidec@univ-ubs.fr
RÉSUMÉ
Danslemodèledela ommuni ationditebasée ontenus (CBN:Content-BasedCommuni ation),l'informationest a he-minéeverslesré epteursintéressés,plut tqueversdes des-tinatairesidenti és.Cestylede ommuni ationrépond par-faitementauxbesoinsdesappli ationsné essitantuneAPI de ommuni ationdetypepublish-subs ribe. Dans et arti- lenous nousintéressons ausupportdela ommuni ation basée ontenus dans un réseau mobile ad ho (MANET) à onnexitépartielleouintermittente. Nousprésentons un proto ole apabled'assurerl'a heminementdel'information entredesterminauxmobilesprodu teurset onsommateurs de etteinformation, endépitdel'absen e de onne tivité debout-en-boutentre esterminaux. Desrésultatsde sim-ulationsontprésentés,quiattestentdel'e a itéde e pro-to oledansunréseaumobileadho onstituédeterminaux portéspardesindividusévoluantdansunenvironnementde type ampus.
Mots-clés
ommuni ation,réseau,mobile,adho ,basée ontenus, op-portuniste,tolérantlesdélais
1.
INTRODUCTION
Lesréseauxmobiles adho ouMANETs(Mobile Ad ho NETworks)ontfaitl'objetdenombreuxtravauxdere her he au ours deladernière dé ennie. Ces travauxontdansun premiertempsétémenésessentiellement àdes ns d'appli- ationsmilitaires,maisdepuisquelquesannéesdes appli a-tions iviles sontégalement envisagées. La ommuni ation enmodeadho peuteneetsejusti erdèslorsquele re- oursàunréseaud'infrastru tures'avèresoitte hniquement di ile,soité onomiquementpeurentable(e.g. se ouristes intervenant àla suite d'une atastrophe naturelle, équipes des ienti questravaillantenterraindésertique,systèmesde ommuni ationinter-véhi ules,réseauxde apteurs,et .).
Lespremierstravauxdere her hemenésdans edomaine onteupourobje tifprin ipaldedé nirdesméthodespour
Article soumis à NOTERE’08 23-27 juin 2008, Lyon, France
.
Figure 1: Illustration d'un réseau ad ho dis on-tinu, onstituédeterminaux mobilesportés pardes individus évoluantdansetentreles bâtiments d'un ampus
assurer l'a heminement demessages ou, plus lassique-ment,depaquetsIPdeboutenboutdansunMANET. Dans etteoptique,l'appro he ommunémentadoptée on-sisteà onsidérer haqueterminalmobile ommeunrouteur potentiel. Latopologied'unréseau onstituéd'équipements mobiles pouvant varier en ontinu, un hemin de bout en bout,exploitableàunmomentpré isentredeuxh tesAet B,neseraplusné essairementdisponiblequelquesinstants plus tard. Leroutage dansun MANETimplique don de remettresans esseenquestion les hemins deroutage qui ont puêtreidenti és jusqu'alors, es hemins ayantpu de-venirinutilisablesouine a es.
Lestravauxréalisédans edomaineontinitialement on-sidéréle asdesréseauxprésentantdespropriétésdedensité etde onnexité favorables. Des proto oles deroutage dy-namiquetelsqueOLSR[7℄,DYMO[5℄,et . nepeuventen eetêtremisen÷uvre,etdonnerdesrésultatssatisfaisants, que dans des réseaux onnexes. Des études omparatives desdiversproto olesderoutagedynamiquedéveloppésdans etteoptiquesontdisponiblesdans[20℄et[6℄.
Depuisquelquesannées,l'a tivitédere her heaété éten-due a n de prendre en ompte les problèmes spé i ques posés par des réseauxà onne tivitépartielle ou intermit-tente[3℄. La gure 1 présente, enguise d'exemple, le as d'un réseau ad ho onstitué de terminaux mobiles (e.g. ordinateurs portablesouassistantsnumériques personnels) transportéspardesindividusévoluantdansunenvironnement de type ampus. Dans etexemple onpeut onstater que le graphe représentant le réseau global n'est pas onnexe. La densitédesterminauxestinsu santepourqu'onpuisse trouverun heminrelianttoutepairedeterminauxduréseau. On voit don apparaître des sous-graphes onnexes on
Figure2: Détaildela gure1,illustrantles dépla e-mentsde quelquesindividus surle ampus
parlera d'îlots ausein desquelsles ommuni ations sont possibles (en utilisant éventuellement du routage dy-namiquemulti-sauts),maisentrelesquelsau une ommuni- ationn'estaprioripossible.
Denombreuxtravauxontétélan és esdernièresannées envuedes'a ommoderdel'absen ede onne tivitédebout enboutdanslesréseauxmobilesadho dis ontinustelsque eluiprésentédansla gure1. Uneétude omparativedes travauxles plusré entsest disponibledans [23℄. En règle générale,l'appro hepr néepar es diverstravaux onsiste àrempla erou ompléter lesmé anismesderoutage dynamique onçuspourles réseauxdensespar des mé an-ismespermettantdetolérerlesrupturesde onne tivité o - asionnellesou hroniques. Lamobilitédesterminaux eux-mêmesestenoutremiseàpro tpourleurfairetransporter physiquementdesmessages(oupaquets)àtraversleréseau, ontribuant ainsi à rétablir une ertaine forme de on-ne tivitéentredesfragmentsautrementnon onne tésdu réseau.
Les on eptsde ommuni ationopportuniste (Oppor-tunisti Networking [17℄) et de ommuni ation tolérant lesdélais(Delay-TolerantNetworking
1
[11℄)sont fréquem-ment utilisés dans la littérature pour désigner le mode de ommuni ation résultant de ette appro he. En eet les é hanges entre terminaux mobiles s'ee tuent de manière opportuniste,àl'o asionde onta tsfugitifsetsouvent non plani és entre es terminaux. En outre le fait de faire transporter physiquement des messages par des ter-minaux enmouvement impliquedes temps delaten e im-portants,quiné essitentdelapartdesappli ations sus ep-tiblesd'exploiter e modede ommuni ation atypique une toléran e ertainevis-à-visde esdélaisdetransmission.
Demanièregénérale, etteappro hené essitededoterles terminauxmobilesdela apa itédesto kerdesmessagesen transitdansun a heavantdelesréémettreaumoment op-portun. L'expressionStore,Carry,andForward estutilisée pourdésigner etypeparti ulierdetraitementdesmessages impliquant leur sto kage, leur transport éventuel par des terminauxenmouvement,etleurrenvoi nalversd'autres terminauxrelaisouverslesterminauxdestinataires.
La gure2illustreun astypiquedanslequelunterminal mobiletransportéparun individusedéplaçant entre deux groupesdepersonnes( esgroupesn'étantpasàportéeradio l'undel'autre) peut ontribueràtransporterdesmessages d'ungroupeàl'autre,assurantainsiune ertaineforme de onne tiviténon instantanée, etjusti antdon une appro hetolérantlesdélaisentre esdeuxgroupes.
Enappliquantlemodèledela ommuni ationopportuniste 1
L'expression Disruption-Tolerant Networking est
égale-vred'intéressantesperspe tivesdanslamesureoù ette ap-pro he permetde s'aran hir del'exigen ede onne tivité deboutenboutimposéejusqu'alorsparlesalgorithmesde routagedynamiquetraditionnels.
Danslasuitede etarti lenousnousintéressonsau sup-port de la ommuni ationdite basée ontenus (CBN: Content-BasedCommuni ation
2
[4℄)danslesMANETs dis- ontinus. Dans e modèlede ommuni ation, haqueunité d'information (paquet, message, do ument, et .) inje tée dans le réseau est ensée atteindre l'ensemble des ré ep-teursintéressés,plut tquedesdestinatairesspé i quement désignésparl'émetteur. L'information ir uledon dansle réseauenfon tiondel'intérêtquelesn÷udsduréseauy por-tent, plut tque versunedestinationbienétablie. Ce nou-veaustyle de ommuni ationrépondparfaitement aux be-soins des appli ationsdepartage d'information,d'annon e etdedé ouvertedeservi es,etplusgénéralementàtoutes les appli ations né essitant uneAPIde ommuni ationde typepublish-subs ribe.
Detrès nombreux arti les on ernant la ommuni ation basée ontenusontdéjàétépubliés,mais esarti lesdé rivent pour la plupart des méthodes appli ables, soit dans des réseaux âblésetstables,soitdansdesMANETs onnexes[9, 14, 18℄. Ilsproposent engénéralde onstruire etde main-tenir une stru turederoutage dirigé parle ontenu, ette stru ture permettant alors de router les messages depuis leursprodu teursverstouslesré epteursintéressés.
Une ex eptionnotable vis-à-vis de ette appro heest le proto oledé ritdans[2℄. Ceproto olene her hepasàbâtir unequel onquestru turea ndesupporterlesdé isionsde routage. Ils'appuie au ontraire suruneutilisation systé-matique des transmissions en diusion, laissant aux h tes quireçoiventun messagediuséparl'undeleursvoisinsla dé isiond'a epterounon emessageenvuedelerediuser àleurtour. Cettedé isiondoitêtrepriseenfon tiond'une estimationdeladistan eséparantl'h te onsidérédes ré ep-teursintéressés. Ceproto olenepeutdon fon tionnerque dans un environnement onnexe, dans lequel des hemins existenttoujoursentreémetteuretré epteurs.
Le as parti ulier des MANETs dis ontinus est pris en omptedans[8℄. Cetarti ledé rituneappro hedans laque-lleunestru turederoutagemulti-sautsenfon tiondu on-tenu(limitéeàun ertainhorizon )estbâtieautourde haqueh temobile. Unefon tiondited'utilité(utility fun tion) est utilisée pour séle tionner les meilleurs relais pour haquetypedemessage,etdesrelaismobilespeuvent aider à disséminer des messages entre des fragments non onne tésduréseau.
Les se tions suivantes présentent le proto ole que nous avons développé, et qui reprend ertaines des ara téris-tiques des deux proto oles évoqués i-dessus. Plut t que d'essayerde onstruireunestru turederoutage,notre pro-to oleutilisedes diusionspériodiques(également limitées à un ertain horizon autourde haque émetteur) per-mettant à haque h te mobilede sefaire onnaître de ses voisins, de leur faire savoir à quel type de do uments ils s'intéresse(vialades riptiondesonpro ld'intérêt),et en ndeleurproposerdesdo umentsdontildispose etqui orrespondentàleursproprespro lsd'intérêt.
2
util-2.
VUE D’ENSEMBLE DU PROTOCOLE
Leproto olequenousavonsdé nireposesurleprin ipe généraldugossiping(oupapotage),danslequeldesh tes mobilespro tentde onta tso asionnelspouré hangerdes informationsdiverses,enfon tiondeleurs entresd'intérêts respe tifs. Ce type de proto ole a d'ailleurs été formal-isé ave l'algorithme Autonomous Gossipping (A/G) [10℄. Dansladé nitionde etalgorithme,les hémade dissémina-tiondel'informationestassimiléàunpro essusd'épidémie, haque h te étant plus ou moins sus eptible d'être in-fe tépartelouteltyped'information(lemodèlede dis-séminationépidémique,introduitdans[21℄,reposed'ailleurs surunprin ipesimilaire). Unediéren e fondamentale en-trenotre proto oleet l'algorithmeA/G est que e dernier repose ex lusivement sur des transmissions à un saut (et don des é hanges s'ee tuant ex lusivement entre voisins dire ts),alorsquenotreproto olepeutexploiterdes trans-missionsmulti-sautsauseind'unîlot onnexe.Pour efaire,notreproto olesedé omposeendeux ou hes. La ou hesupérieure supporteladisséminationbasée on-tenus, et dans un mode opportuniste tolérant les délais, d'élémentsd'informationstru turésquenousdésignonspar letermegénériquededo uments. Cette ou heassure lesto kagededo umentsdansle a helo ald'unh te mo-bile,detelle sorteque eth tefasse o edetransporteur pour les do uments maintenus dans son a he lorsqu'il se dépla e dans le réseau. Elle dé nit également les modal-itésd'intera tionentredesh tesvoisinsdansleréseau,a n que es h tes puissent é hanger des do uments en fon -tion de leur pro ls d'intérêt respe tifs. Des h tes voisins sont des h tesqui résident a priori temporairement dans le mêmefragment onne té du réseau (ou îlot ). L'intera tionentredesh tesd'unmêmeîlotné essitequ'ils soientenmesurede ommuniquer,enutilisantpour efaire destransmissionsàunsautouàplusieurssauts. La ou he inférieuredenotreproto olefournitlesmé anismes perme-ttantd'assurerlerelaismulti-sautsauseind'unîlot.
Utilisation frugale du médium radio. Notre proto- oleaété onçudemanièreàêtreaussifrugalquepossible vis-à-visdesressour esqu'il onsomme,etenparti ulier vis-à-visdel'utilisation dumédiumradio. Dans etteoptique, ilminimisesystématiquementlaquantitédedonnées trans-misespar haqueterminalsurle analradio,toutenévitant les retransmissions inutilesde esdonnées. Ils'appuie no-tamment, haquefoisque 'estpossible,surdestranmissions endiusion(broad ast)plut tquesurdestransmissionsen modeuni ast. Ainsi,lorsqu'un h tedoit faireparvenir un messageàtoussesvoisinsdire ts, etteopérationestréalisée en une seule diusion de e message, plut t qu'en adres-sant une opie de e message su essivement à ha un de sesvoisins. De epoint devue notreappro hes'apparente à elle pr née dans [2℄ et dans [22℄, par exemple. Cette appro he peut d'ailleurs paraître assez naturelle dans un environnement danslequelles transmissionssefont viaun médiumradio,puisqu'ave etypedemédiumtoute trans-missionsetraduitbienparunediusiondansl'éther. Pour-tant,dansdenombreuxtravauxré entsonressentdelapart desauteursune ertaineréti en eàexploiterdes transmis-sions en diusion. Cette réti en e est motivée par le fait qu'ave une te hnologie detransmission sans ls telle que Wi-Fi (alias IEEE 802.11), par exemple, l'émission d'une trame enmode broad ast (i.e. verstous les h tesvoisins)
en mode uni ast (i.e. vers un h te voisin expli itement désigné). Cettediéren erésultedufaitque,dansle proto- ole MAC802.11, l'émission d'une trame enmodeuni ast impliquel'utilisation d'unmé anismed'a quittement,ave réémission en as dedéfautd'a quittement[1℄. L'émission d'une trame en mode broad ast, en revan he, n'implique au un mé anismede e type. Ave la te hnologie Wi-Fi, l'émissiondetramesenmodebroad ast estdon nettement plushasardeuse quel'émission detramesenmodeuni ast. En asd'interféren espendantl'émissiond'unetrame, elle- ipeutnepasêtrereçuesansquenil'émetteur,nile(s) des-tinataire(s)ensoient informés. En ontrepartie,l'émission d'unetrame802.11enmodebroad ast estnettementmoins oûteuse qu'uneémissionenmodeuni ast, danslamesure oùellen'impliquenitramesd'a quittement,niréémissions éventuelles. Il en résulte une onsommation moindre des ressour esmisesenjeulorsdelatransmission(i.e. o upa-tion moindredu médiumradio, et onsommation moindre d'énergieauniveaudesh tesimpliqués).
En on evant notreproto olenous avons don hoiside privilégierune onsommationréduitedesressour es,au détri-ment de la abilité des transmissions. Nous utilisons des transmissionsenmodebroad ast haquefois que 'est pos-sible, tout en faisant en sorte que le proto ole puisse ré-sister aux é he s de transmissions. De manière générale les intera tions entreh tesvoisins reposent suruns héma d'é hangesopportunistesplut tquesuruns héma transa -tionnelstri t. Ainsi,lorsqu'unh tediuseparexempleune annon eàl'intentiondesesvoisins( etaspe tduproto ole sera détailléplusloin, ertains d'entreeux peuvent nepas re evoir etteannon e,sansque ephénomène ompromette enau une façon lebonfon tionnementde l'h teémetteur oudesré epteurspotentiels.
3.
VUE DÉTAILLÉE DU PROTOCOLE
3.1
Couche supérieure : support de la
com-munication basée contenus
Entitésmanipuléesparleproto ole. Lesprin ipales entitésmanipuléesparla ou hesupérieuredenotre pro o-tolesontdé rites i-dessous.
Do uments, des ripteurs,etidenti antsUndo ument estuneunitéd'informationstru turée,qu'un h tepeut in-je ter dansleréseaua n qu'il s'ypropage,etsoit àterme ré eptionné partouth te a hantun intérêt pourletype parti ulier d'information ontenuedans e do ument. Un do umentestenfait onstituédedeuxparties:son des rip-teur, et son ontenu. Ledes ripteur peut être vu omme une olle tion d'attributs fournissant n'importe quel type d'information àpropos du do ument, ommepar exemple son identi ant, sonorigine, sa datede produ tion, letype etla nature de son ontenu,une liste de mots- lés le ar-a térisant, et . Le seul attribut dont la présen e est ab-solumentrequisedansledes ripteurd'undo umentestson identi ant. Cetidenti antdoitenoutreêtreunique, arilva permettred'assurerlesé hangesentreh tesdansleréseau, toutenleurévitantdesto keroud'é hangerdesdoublons. Demanièregénérale,nousfaisons l'hypothèseque lepoids d'undo umentdépassetrèsnettement eluideson des rip-teur, qui estlui-mêmesupérieurà eluideson identi ant. Des ordresdegrandeurstypiquessont : O(10 ko)pourun
id=254d3g64z36 d servi e=filesharing type=appli ation/pdf
date=Fri O t 12 09:52:11 CEST 2007 deadline=Sat O t 13 14:00:00 CEST 2007 from=Fred
keywords=mobile,ad ho ,delay-tolerant, opportunisti ,gossip-based />
Figure3: Exemplede des ripteurde do ument
identi ant. Ce ontrastemarquéentrelespoidsrelatifsdes entités manipulées dansnotre proto ole est systématique-ment mis àpro t a n delimiter les quantités de données é hangéesentrelesh tesmobiles.
Unexemplededes ripteurdedo umentsestprésentédans la gure 3. Ce des ripteur on erne un do ument diusé dans le adre d'un servi e de partage de hiers. Le de-s ripteur spé i e notamment quel est le type du ontenu de e do ument (undo ument PDFen l'o urren e), etil ontientdesmots- lés ara térisant edo ument. Onpeut noterquel'identitédel'émetteurest indiquée(bienque e nesoitpasuneobligation),ainsiquelesdatesdeprodu tion etdepéremptionde e do ument. Dansle as présent, le do umentn'estpas ensésepropagerdansleréseauaudelà desdateetheureindiquées.
Ca heNousnefaisonsau unehypothèsequantàla a-pa itédesto kagede haqueh temobile.Enrevan heilest admisque ette apa itéestapriorilimitée,etqu'ellepeut êtrediérented'unh te àl'autre. Plusieurstravaux om-parantlesméritesrespe tifsdediversesstratégiesdegestion de a hedanslesréseauxtolérantlesdélaisontfait l'objet de publi ations esdernières années (e.g. [12℄). Dansnos proprestravaux,nousne her hons don pas àdévelopper denouvellesméthodesdegestionde a he. Noussupposons simplement que haque h te applique une politique quel- onque a n de gérer son propre a he. Par ailleurs nous nefaisons pasnonplusl'hypothèsequetous lesh tesd'un réseauappliquentné essairementlamêmepolitiquede ges-tionde a he.
Pro lsd'intérêtLepro ld'intérêtd'unh te ara térise le type de do uments qui l'intéressent et don , impli ite-ment,letypededo umentsqu'il souhaitere evoir,etpour lesquelsilestégalementprêtàjouerler ledetransporteur mobile.Pourdesraisonspratiques,nousdé nissonslepro l d'unh te ommeunprédi atappli able àdesdes ripteurs de do uments. En appliquant e prédi at au des ripteur d'undo ument, un h tepeut ainsidé ider s'il doit ré ep-tionner e do ument etle pla er dans son a he. Un ex-emple depro ld'intérêt basique estreproduitdans la g-ure4.Cepro lspé i equel'h te onsidéréestintéressépar tout do umentdiusé dansle adre du servi e departage de hiers,dès lorsque edo umentest ara tériséparau moinsl'undestroismots- lésindiqués. Unh tea hant e pro ld'intérêtse onsidèreraitdon ommeétantintéressé par le do ument dont le des ripteur est présenté dans la gure3.
Onpeutnoterquelepro l d'intérêt d'unh tepeutêtre
servi e=filesharing
keywords=sensor|vehi ular|opportunist i />
Figure 4: Exemple de spé i ation du pro l d'intérêt d'unh te mobile
administrateurde etéquipement.Dansd'autres as esont lesappli ationss'exé utantsur etéquipementquipeuvent être amenéesàajusterd'elles-mêmes lepro ldel'h te, en fon tion de leurs propres besoins. En fait de nombreuses stratégiesdedé nitionetdegestiondupro ld'intérêtd'un h temobilesontenvisageables. Pourl'heurenousnous on-tentons de dé rire un proto ole qui a été développé tout spé ialementa ndepouvoirsupporterladisséminationde do umentsdansleréseau,toutentenant omptedespro ls desh tes onstituant eréseau.
Commeindiquépré édemment,notreproto oleaété onçu demanièreàêtreparti ulièrementfrugalvis-à-visdes ressour- es onsommées a n d'assurer la dissémination de do u-ments dans le réseau. Nous nous sommes notamment ef-for ésdeminimiserlevolumedesdonnéestransmisessurle médium radio, tout en évitant les retransmissions inutiles de esdonnées. L'intera tionentreh tesmobilesreposesur un s héma extrêmement simple, dans lequel haque h te informe périodiquement son voisinage de son propre pro- l intérêt, tout en proposant à ses voisins de leur fournir les do uments qui sont déjà disponibles dans son propre a he. Lorsqu'unh tedé ouvreainsiquel'undesesvoisins est en mesure de lui fournir un do ument qui l'intéresse ( 'est-à-direun do umentqui orrespondàsonpropre pro- ld'intérêt,maisquinesetrouvepasdéjàdansson a he lo al), ilpeut adresser unerequêteauvoisin on erné a n desepro urerledo umentenquestion. Des onta ts tran-sitoires entre h tesmobiles sontainsiexploitésdemanière opportunistea nd'é hangerdesdo umentsentre esh tes, entenant omptedeleurspro lsd'intérêtrespe tifs,etdes do umentsdontilsdisposentdéjà.
Annon epériodiquedu atalogueetdupro l d'inté-rêt personnel d'un h te. Chaque h te
n
i
diuse péri-odiquementuneannon equi ombine:•
unedes riptiondesonproprepro ld'intérêtprof (n
i
)
•
un ataloguecat(n
i
)
, ontenantlesdes ripteursde do -umentsqui sont disponibles dans son a he lo al, et qu'ilestimeêtresus eptibled'intéressersesvoisins Cette annon eest diuséesous laforme d'ununique mes-sagede ontr le,dontlaportéedediusionpeutêtre xée expli itement par l'h te émetteur ( et aspe t est expliqué plusendétailsdanslase tion 3.2).Endiusantpériodiquementunedes riptiondeson pro-prepro ld'intérêt,unh tepermetàsesvoisinsdedé ouvrir queltypededo umentsl'intéresse. Inversement,enre evant lemêmegenred'informationde ha undesesvoisins,l'h te en question est enmesure demaintenir unevision pré ise de e qui les intéresse. Le ontenudu ataloguequ'il dif-fuse périodiquement peut ainsi être ajusté en ontinu, de manièreàne ontenirquelesdes ripteursdedo umentsqui
réduit auminimum, lataille du atalogue lui-mêmeétant ajustée auplus bas a n de ne jamais proposer aux h tes voisinsdesdo umentsqui,detoutefaçon,ne orrespondent au unementàleurspro lsd'intérêtrespe tifs. Unh te dis-posantdansson a hed'untrèsgrandnombrededo uments s'abstiendra de diuser un atalogue portant sur tous es do umentssiseulementuntrèspetitnombred'entreeux voire au un présenteee tivementde l'intérêt pourses voisins.
Ré eptiondu atalogue émispar unvoisin. Lorsqu'unh teré eptionneuneannon e ontenantle ata-logued'unvoisin,ilexaminelesdes ripteurs ontenusdans e ataloguea nd'identi erdesdo umentsdontles ara -téristiques orrespondentàsonpro ld'intérêt,etquinese trouventpasdéjàdansson a helo al.Sidetelsdo uments sontee tivementmentionnésdansle atalogue,alorsl'h te ré epteurdel'annon e onstruitunerequêteàl'intentionde l'annon eur, ette requête ontenant simplementles identi- antsdesdo umentsqu'ilsouhaiteobtenirde edernier. La requêteestensuite émiseà destinationdel'annon eur, en- apsuléedansunmessagede ontr leémisenmodeuni ast. Traitement desrequêtes reçues desvoisins. Après avoirdiuséuneannon e ontenantson atalogue,unh te estsus eptibledere evoiruneouplusieursrequêtesprovenant desesvoisins. Ces requêtessont traitées séquentiellement: pour haquedo umentdemandéparunvoisin,l'h teré upère edo umentdu a helo al,etlediusedanssonvoisinage. Onpeutnoterqueledo umentdemandéestdiusé,plut t qued'être adressé exlu isvement audemandeur. Ce hoix de on eption s'explique parle fait qu'après avoir proposé àses voisinsde leurfournir un ertain do ument,un h te peutfortbienre evoirplusieursrequêtespour emême do -umentdelapartdeplusieursvoisins. Dansuntels énario, tous les voisins demandant à obtenir une opie du même do ument peuvent être satisfaits par une uniquediusion de edo umentparl'h tequileleuraproposé. Ainsi,pour éviterquedesrequêtessu essives on ernantunmême do -umententraînent desréémissions inutiles de e do ument, haque h temaintientà jourun historiquedes do uments qu'ilaré emmentdiusésàlademandedesesvoisins. Cet historique est réinitialisé à haque fois que l'h te diuse unenouvelleannon e ontenantsonpro letson atalogue. Ainsi,lorsqueplusieursvoisinsd'unh te her hentàobtenir deluilemêmedo ument, e do umentestdiuséunefois etuneseulesurlemédiumdetransmission.
Ré eption de nouveaux do uments. Tout h te ré- eptionnantundo umentdiuséparl'undesesvoisinsdoit véri ers'ilestlui-mêmeintéressépar edo ument. Si 'est le as, alorsledo umentpeutêtredéposédansle a he lo- al(s'il nes'ytrouvaitpasdéjà). Dèslors,touth teayant dé idéd'a epterunnouveaudo umentvapouvoirjouerle r ledetransporteurmobilepour edo ument,et ontribuer ainsiàenassurerladisséminationdansleréseau.
Onpeut noterque e modèlede ommuni ationpermet àdes h tes mobiles de olle ter des do umentsqui les in-téressentsans mêmeavoiràenfaire lademande,enles in-ter eptant simplementlors deleur diusionsurlemédium radio. Ainsi, un h te
n
i
peut obtenir un do ument en en faisant la demandeexpli ite à l'un deses voisinsn
j
, mais ilpeut aussi obtenir e do ument par e qu'un autre h ten
k
(qui n'est d'ailleurs pas for ément l'un de ses propresFigure 5: Illustration dumé anismedediusionau seind'un îlot onnexe,viadesrelaismulti-points
voisins) en a fait la demande à
n
j
. Les expérimentations que nousavons menées (tant en onditions réellesqu'ave un simulateur) ont montréque ette possibilité qu'ont les h tesmobilesd'obtenir ertainsdo umentsparhasard, sans même en avoir fait la demande, onstitue une on-séquen elogique maisnéanmoinsintéressantede notre dé- isiond'utiliser destransmissions endiusionplut tqu'en mode uni ast haque fois que 'est possible. En eet, un h tequiobtientundo umentintéressantsansmêmeenavoir fait la demande aupréalable va pouvoir s'abstenirde de-mander e do umentplustardàunquel onquevoisin. On é onomiseainsiun ertain nombredetransmissions, equi dansunenvironnementauxressour eslimitéesesttoujours appré iable.3.2
Couche inférieure : support du relais
im-médiat des messages entre hôtes voisins
Comme expliqué dans la se tion pré édente, la ou he supérieure de notreproto ole né essite qu'un h te soit en mesure d'envoyerdes messages( ontenantsoit sespro let atalogue, une requête, ou un do ument) àses voisins du moment. Le relais immédiat de messages (par opposition au relais diéré) est don souhaitable a n d'exploiter au mieuxla onne tivitétransitoireexistantentredesh tesqui setrouvent appartenir peut-êtrede façonextrêmement fugitive à un mêmefragment onnexe(îlot) du réseau. La ou heinférieure denotreproto oleapourvo ationde supporter etypederelaisimmédiat,qu'il s'agissedefaire parvenirunmessageàunh tespé i quesituédansle voisi-nagedel'émetteur(tra uni ast),oubienàl'ensembledes voisinsde etémetteur(tra broad ast).Relaisimmédiatdemessagesàdiuser. Ladiusion multi-sautsdansunMANETestréputéeêtreuneopération extrêmement oûteuseentermesdebandepassante, etqui peutmêmeàl'o asionmenerauphénomèneditd'orage dediusion(broad ast storm problem) [16℄. Pourlimiter le oûto asionnéparladiusiond'unmessage, la ou he inférieure de notreproto ole met en÷uvre un mé anisme qui est inspiré de eluiqui, dans le proto ole OLSR (Op-timized Link State Routing), est utilisé pour diuser dans l'ensembleduréseaudesinformationsportantsurl'étatdes liensdetransmission[7, 19℄.
Con rètement, haque h te séle tionne périodiquement un sous-ensembledeses voisinsdire ts(situés àportée ra-dio)etlesenregistre entantquerelaismulti-points(MPR: Multi-PointRelays). Ils'appuiera ensuitesur esMPRs etsureux-seulspourdiuserdesmessagesaudelàdesa
routage proa tif, les MPRs sont utilisés pour diuser e - a ement sur l'ensembledu réseau supposé onnexe desinformationsde ontr lerelativesàl'état destables de routage de ha un des h tes. Ces informations sont alors utiliséeslo alementpar haqueh te pourmettreàjour sa propre table deroutage. Dansnotreproto ole, les MPRs ne servent pas seulement à diuser des messages de on-tr leversl'ensembledesh tesa essiblesdepuisl'émetteur, 'est-à-diredansl'îlotauquell'émetteurappartient. Ilsvont permettredediusern'importequeltypedemessage,et e seulement jusqu'àune ertainedistan e del'émetteur. En eet,ave notreproto olel'émetteurd'unmessageàdiuser alapossibilité despé i er ombien desauts onsé utif entreh tesvoisins emessagevapouvoiree tueravant de esser de sepropager. La gure5 montre ainsiun ex-empledanslequell'h teAdiuseunmessage,quipourrait parexempleêtreuneannon e ontenantsonpro ld'intérêt etle ataloguedesdo umentsqu'ilmetàdispositiondeses voisins. Dans et exemple, haque opie du message n'est autoriséeàsepropagerquesurtroissauts onsé utifs, equi expliquepourquoilesh tesS,TetU, quisont situéstrop loindel'h teAbien qu'appartenantaumêmeîlotquelui, nereçoivent passon annon e. Enoutre, on peutobserver dansla gurequeseuls ertainsvoisinsdel'h teA réémet-tentee tivementlemessagelorsqu'illereçoivent. Dans e as pré is, ils'agit desh tesC, F,etG,quifonto e de relais multi-pointspourlepremier saut réalisé parle mes-sage, etdes h tesI,J,etO,servant derelais multi-points pourlese ondsautdumessage.
L'algorithmeutilisépar haqueh tepourséle tionner par-misesvoisins euxquivontservirderelaismulti-pointsn'est dé rit i-dessousquetrèssommairement,danslamesureoù ils'agitd'unalgorithmeempruntéauproto oleOLSR,et qu'à etitreiladéjàétéabondammentdé ritetvalidédans lalittérature[19℄. Ilanotammentétédémontréque,dansun réseauMANETsu sammentdense,l'appro he onsistantà faireréaliserladiusionpardesMPRsestnettementmoins oûteuse que elle qui onsiste à réaliser unesimple inon-dation, haqueh teréémettantsimplement haquemessage surlemédiumradiolorsqu'illereçoitpourlapremièrefois. Dansl'algorithmemisen÷uvredansleproto oleOLSR, haqueh tedoitdiuserpériodiquementunmessagede on-tr levisant àinformersesvoisins dire ts(i.e. voisinsàun saut)desa présen edansleréseau, toutenleur dé rivant laper eptionqu'ilalui-mêmedesonpropre voisinage. En re evant detelsmessagesdesesdiversvoisins, unh teest enmesured'identi erquelssontsesvoisinsàunsautetses voisinsàdeuxsauts,etutiliser etteinformation pour al- ulerl'ensembledesMPRssurlesquelsilvapouvoirs'appuyer pourdiuserdesmessagessurl'ensembledesonvoisinageà deuxsauts. Dansleproto oleOLSR(telquedé ritpar ex-empledans[19℄), desmessagesde ontr lespé i quessont diuséspériodiquementpar haqueh te, esmessages on-tenant les informations requises pour le al ul des ensem-blede MPRs. Dans notrepropre proto ole, l'information permettant le al ul de esMPRsest transportée dansles messages de ontr le utilisés par ailleurs pour diuser les annon es réalisées par la ou he supérieure du proto ole. Ainsile al ul des ensemblesdeMPRsne né essite la dif-fusiond'au unmessagesupplémentairedansleréseau: les deuxtypesd'informationde ontr lerequisesparlesdeux ou hesduproto olesonttransmisessimultanémentdans
Figure 6: Illustration dumé anismederoutage par lasour e(sour e-routing)auseind'unîlot onnexe: i iB,O, etQrépondentàunmessagediuséparA
leréseau.
Relais immédiat de messages uni ast. La ou he supérieuredenotreproto olené essitequelesh tesmobiles soientenmesured'émettreunerequêteenréponseàune an-non e qu'ilsviennent de re evoir, ette requête étant bien sûradressée àl'émetteur del'annon e. Des messages uni- ast doivent don pouvoir êtreroutés versl'émetteurd'un message quivienttout justed'êtrediusé. Leroutage par lasour e (danslequel l'émetteurd'unmessage spé i e ex-pli itementqueltrajet emessagedoitsuivredansleréseau) estappropriédansdetelles ir onstan es. Chaquemessage diusé par la ou hebasse denotre proto ole ontient un historique des h tes par lesquels il a transité jusqu'alors. Cet historique est bien sûr mis à jour à haque fois que le message transite par un nouvel h te. Ainsi, lorsqu'un h teayantré eptionnéunmessage diuséestimequ'ildoit yrépondre,letrajetquedoitsuivre etteréponsepeutêtre déduitdu heminque le message diusé alui-même suivi pouratteindre eth te. Onpeutnoterque,pourque ette appro hefon tionnedansunréseaudonttouslesh tessont fortement mobiles, il est né essaire qu'un message uni ast émisenréponseà unmessage diusésoit émissans atten-dre. Dansdetelles onditions,onpeutestimerquele hem-inement que le message diusé vient de suivre est en ore prati able maisensensinversepour laréponseà e message.
Considéronsdenouveaul'exempledumessagediusépar l'h teA dansla gure5,etsupposons queles h tesB,Q, etOdé identderépondreà emessage. La gure6montre omment esréponsespeuventsepropagerenremontant le heminquelemessagediusévientjustededes endre, haqueréponse ontenantlades riptionexpli itedu hem-inementqu'elledoitsuivrea nd'atteindrel'h teA.
4.
ÉVALUATION
Notreproto ole aété évalué au oursde plusieurs am-pagnesdetests,quinousontpermisd'observer ommentil se omportedansdiérentes onditions. Ces ampagnesont étéréaliséesàlafoisdansdes onditionsd'expérimentation réellesimpliquant unedouzained'ordinateursportables,et à l'aide du simulateur de réseau mobile MADHOC [13℄. Quelquesunsdesrésultatsobtenuslorsdessimulationssont présentés i-dessous.
Paramètres de simulation. Nous onsidérons un s é-nario desimulation danslequel unepopulation de120
in-reproduit dans la gure 1. Ces environnement est on-stitué de quatre bâtiments, répartis sur une super ie de
300 m × 800 m
.Cha undesindividusévoluantdans et en-vironnementestsupposéêtreéquipéd'unPCportabledoté d'uneinterfa eWi-Fi (IEEE802.11).Lamobilitédesindividusetdon ,indire tement, elle deséquipementsqu'ilstransportent estsimuléeen util-isant unevariantedu modèleRandom Waypoint tradition-nel : un indidivu peut rester immobile dans un bâtiment pendant un ertain temps, avant de se dépla er vers une destination hoisieauhasarddansl'unquel onquedes inq bâtiments(lesdépla ementsauseind'unbâtimentsontdon possibles, au mêmetitre que les dépla ements entre bâti-ments).
Pourobtenirlesrésultatsdé ritsplusloin,lesparamètres demobilité suivantsontétéutilisés : lavitessede dépla e-mentdes individus peut varierentre0.5 m/s et2m/s ( e qui orrespondàdesvitessesdedépla ementstypiquespour despiétons). Unindividupeutresterimmobile,entredeux dépla ements onsé utifs, pour unedurée se situant entre 30se ondeset3minutes. Laproportiondedépla ementsau seind'unmêmebâtimentest xéeà40%, ontre60%pour les dépla ementsentre bâtiments. Les interfa eséquipant lesPC portablessont supposéesavoiruneportéede trans-mission omni-dire tionnelle de 40 mètres en milieu fermé (i.e. àl'intérieurd'unbâtiment),etde100mètresenmilieu ouvert. En n,puisquedanslavraievieunPCportable est engénéral éteint oumis en veille lorsque son proprié-tairesedépla e,lemodèledemobilité utilisétient ompte de etteobservation. Ave e modèle,unh te mobile(i.e. un PC portable dansle as présent) est onsidéré omme étantéteintetdon in apablede ommuniquerave tout autreéquipementlorsquesonpropriétaireesten mouve-ment,et ommeétantalluméetdon apteàinteragir ave leséquipementsvoisinslorsquesonpropriétaireest àl'arrêt.
S énariode ommuni ation. Nous onsidéronsun s é-nariodanslequelles h tesmobilesproduisentdenouveaux do uments( haquedo umentpesant50ko),etlesinje tent dansleréseauàunrythmemoyende1do ument(parh te) toutesles 5minutes. Comptetenudunombred'h tes on-stituantleréseau, e i orrespondàunrythmeglobalde1 nouveaudo umentinje tédansleréseautoutesles2.5 se -ondes. Chaquedo umentporte(dans sondes ripteur)une étiquette qui le pla e dans une ertaine atégorie théma-tique. Ilya16 atégoriesdistin tes,mais haquedo uments s'ins ritdansseulementl'unede es atégories.
Chaqueh temobilea hedel'intérêtpour2des16 até-gories(soit
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dutra global),etnesouhaitedon re evoir que les do uments relatifs à l'une ou l'autre de es deux atégories. Lenombretotald'h tesdansleréseau(i.e. 120 h tes)a été hoiside telle sorte qu'on puisseattribuer un pro ld'intérêt distin tà ha unde esh tes. End'autres termes, on nepeut trouver deuxh tes dans le réseauqui a hentexa tementlemêmepro ld'intérêt,etsoientdon intéressésexa tementparlesmêmestypesdedo uments.Paramètres proto olaires. Le omportementgénéral denotre proto oleest onditionnépardeuxparamètres es-sentiels. Le premierde esparamètres estlapériode ave laquelleunh temobilevadiuserdesannon es( ontenant sonpro l d'intérêt etle ataloguedesdo umentsqu'il
pro-to oledoitêtreutilisé,etnotammentdes ara téristiquesde mobilité desh tesdans etenvironnement. Ainsi, ave les paramètresdesimulationdé ritsplushaut,lesh tesmobiles sontsupposésêtretransportéspardespiétons,etn'être a -tifsquelorsqueleurspropriétairessontimmobiles. Dansde telles onditionsiln'est pas né essaire d'adopterune péri-ode d'annon e très ourte. En l'o urren e, une période d'annon ede15se ondes su tpour laisserauxh tes mo-biles,lorsd'uneréa tivation onsé utiveàundépla ement, letempsdedé ouvrirleséquipementsvoisins,etd'é hanger des do uments ave es voisins. Une période d'annon e plus ourte serait toutefois né essaire si les h tes mobiles étaientsus eptiblesde ommuniquerpendantleurs dépla e-ments ( omme e pourrait être le as, par exemple, pour desPDAs), ettepériodedevantenoutreêtred'autantplus ourtequelesh tesenquestionsedépla entrapidement(et sontdon sus eptiblesd'observerdetrèsbrefs onta tsave deséquipementsvoisins). Inversement,lapérioded'annon e pourraitêtrerallongée,silesh tes onsidérésétaient sus ep-tibles depasserbeau oupplusdetemps aumêmeendroit, etdon d'observerautourd'eux un voisinage relativement stable.
Lese ondparamètrequipeutêtreajustédansnotre pro-to oleestlenombredesautsadmissibledansle asdurelais immédiat d'un message par la ou he inférieure du proto- ole, et en parti ulier lorsqu'un h te diuse une annon e à l'intentionde ses voisins. En ajustant e paramètre, on peut en eetdéterminer l'étenduede la sphèrede om-muni ation au entre de laquelle setrouve haque h te mobile, 'est-à-direindire tementl'enverguredu voisi-nage ave lequel il est disposé à é hanger des do uments avantdesedépla erdenouveaudansleréseau.
Vitesse de propagation des do uments. Notre ob-je tif premier est d'observer dans quelle mesure la portée du relais immédiatdemessages peut in uen erles perfor-man es générales de notreproto ole. Le résultat attendu estque,lorsque haqueh temobileestautoriséàutiliserle relais multi-sautsa n d'a roîtrela populationdes voisins ave lesquels il peut interagir, la dissémination des do u-mentsdansleréseaus'ee tueplusrapidementquelorsque haqueh tenepeutinteragirqu'ave sesvoisinsdire ts(i.e. voisinsàunsaut).
Pour véri erque ette hypothèseest ee tivement véri- ée, nous onsidérons dansun premier temps un s énario fortpeuréalistedanslequellesdo umentspeuventse propager éternellement dansle réseau. Pour e faire nous supposonsquela apa itédu a heestillimitéesur ha un desh tes onsidérésdanslasimulation,etquelesdo uments inje tésdansleréseaun'ontpasdeduréedeviepré ise.
Lemodèledemobilitéutilisédans ette ampagnede sim-ulation (i.e. Constrained Random Waypoint) garantit que haque h te mobile entrera à un moment ou un autre en onta tave ha un des autresh tesdu réseau. Dans es onditions, un do ument pouvant demeurer éternellement dansleréseauestassuréd'atteindreàtermetouslesh tes intéressés. Cependant,letempsné essairepourqu'un do -umentatteigneunré epteurpré ispeutêtrenettement in- uen éparlesparamètresdenotreproto ole,etnotamment par l'étenduedu voisinage ave lequel haqueh te est au-toriséàinteragir.
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Figure 8: Distribution umulée de l'âge des do u-mentslors deleur ré eption parunh te intéressé
del'âgedesdo umentslorsdeleurré eption, etla gure8 montreladistribution umulée orrespondante.
Considéronstout d'abord le as oùles h tesnepeuvent utiliser quedes transmissions à 1saut pourinteragir ave leur voisinage. End'autres termes, il s'agit d'un as dans lequella ou heinférieuredenotreproto olenejoueau un r le, seules les ommuni ations entre voisins dire ts étant possibles. On peut onstater que, dans de telles ir on-stan es,environ40%desdo umentsatteignentnéanmoins lesh tesintéressésenmoinsde30minutes. Auboutd'une heure,environ75%desdo umentsontatteintlesré epteurs intéressés, et aprèsenviron deuxheures environ 90 % des do umentsontatteintlesré epteursintéressés. Cesvaleurs vont nousservir de référen e pour évaluer l'impa t du re-laisimmédiatmulti-sauts,telqu'ilestassuréparla ou he inférieuredenotreproto ole.
La ourbe de la gure 7 montre que, lorsque du relais à deux sauts est utilisé ( 'est-à-dire lorsque un h te peut atteindre, via des transmissions multi-sauts, ses voisins à 2 sauts), la plupart des do umentsparviennent auxh tes intéressésenmoinsde20minutes( ontre30minuteslorsque seulessontutiliséesdes ommuni ationsà1saut). Dans es onditions,environ98%desdo umentsparviennentenfait auxh tesintéressés en moinsde 2heures, environ 90%y parviennentenmoinsd'uneheure,etenviron60%enmoins de30minutes.
Uneamélioration similairequoiquemoins importante quantitativement peut être observée lorsque l'on étend en orelasphèrede ommuni ationde haqueh teen l'auto-risantàinteragirave sesvoisinsà3sauts,à4sauts,età5 sautsrespe tivement.
En fait, ave les paramètres de simulation utilisés dans ette ampagned'évaluation,lesîlots oufragments on-nexes du réseau pouvant se former au sein des bâti-mentsont uneélongationqui varie entre0(lorsqu'un h te isolén'a au unvoisin)et7sauts,ave unevaleurmoyenne de 4.2 sauts. Ce i explique pourquoi le fait d'étendre la portée (théorique) du relais immédiat multi-sauts dans le paramétrage de notre proto ole n'apporte pas né essaire-mentd'améliorationsigni ativedanslasimulation. Lorsqu'unh teestautoriséàdiusersesannon esjusqu'à, parexemple,8sautsdelà, en orefaut-ilqu'ilait ee tive-ment desvoisins situésaussiloin delui-même. Une raison omplémentaireest quelavitesseàlaquelle lesdo uments se propagent entre les bâtiments (ou entre des zones non onne téesd'unmêmebâtiment)dépenddire tementdela vitesseàlaquellelestransporteursmobilesde esdo uments 'est-à-dire,i i, despiétonssedépla entdanslazone desimulation.
Cettepremièreexpérien e on rmequ'enétendantlasphére de ommuni ationde haqueh te mobile, notreproto ole permet bien unedissémination plus rapidedes do uments dans haqueîlot, equi ontribue aussiàfaire roîtreplus rapidement le nombre d'h tes porteurs d'un même do u-ment,etpermetau nalunedissémination plusrapidedes do umentssur l'ensembledes fragmentsnon onne tésdu réseau.
In uen e de la apa ité du a he. Dansles simula-tionsdontlesrésultatsontétédis utésplushaut,nousavons supposé queles do umentspouvaientsepropager indé ni-ment dans leréseau. Cependantunetelle hypothèsen'est
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Figure9: Variationdutauxdedélivran edes do u-mentsenfon tiondela apa itédu a hesur haque h temobile
disponiblesdansunréseaudetypeMANETsontengénéral limitées,etsouvent mêmeinférieuresà elles dontonpeut disposer dans un environnement laire. Par exemple, le a hedanslequelunh temobilepeutsto kerdesdo uments estfor ément de apa ité limitée. Unepolitiquedegestion de a he appropriéedoitdon êtredé nie etappliquée sur haqueh temobilea nd'éviterlasaturationde a heet,si ettesaturationsurvientmalgrétout,derésoudre e prob-lème.
Les ourbesde la gure9 montrent l'in uen edela a-pa ité du a he sur les performan es observées lors de la dissémination de do uments. Pour produire es résultats nousavonsmenéunenouvelle ampagnedesimulations,en faisantvariersur haqueh tela apa itédu a heentre50 et200do uments. Pendant essimulationslapolitique de gestion de a he appliquée étaittelle que, lorsqu'un a he atteignait leniveaude saturation, ledo ument leplus an- ien ontenudans e a heétaitsuppriméa ndelibérerde lapla epourunnouveaudo ument.
La gure9montrel'évolutiondutauxdedélivran e(dé ni omme le pour entage de do uments atteignant ee tive-mentlesré epteursintéressés),variantenfon tiondela a-pa ité du a he sur haque h te. On peut tout d'abord onstater que les ourbesprésentées on rment l'intuition naturelleselon laquelleun h temobiledoté d'un a he de grande apa itéestenmesuredetransporterlesdo uments pluslongtemps don plusloindansleréseau.
Onpeutégalementobserverl'in uen edel'utilisationdu relais immédiat multi-sauts sur la dissémination des do -uments. Dans la gure on voit notamment que le taux dedélivran e augmentedemanière signi ative lorsque la portéedurelais immédiatestétendueàquelquessauts au-tour de haque h te. Considérons par exemple le as où haque h te nedispose qued'un a he apable de sto ker 100do uments. Dans es onditions,lesdo umentsinje tés dansleréseauneparviennent, enmoyenne,qu'à78%des ré epteursintéresséssi haqueh tenepeutinteragirqu'ave sesvoisinsdire ts. Enrevan he e tauxesta ru de10% lorsque haqueh tepeutinteragirave sesvoisinsà2sauts, etilesten orea rude2%supplémentaireslorsque haque
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Figure10: Variation dutauxdedélivran edes do -uments en fon tion de la durée de vie a ordée à haquedo ument
In uen e de la durée de vie des do uments. Une autre manièred'éviter que les do uments demeurent éter-nellement dansleréseau onsisteà donnerà haque do u-mentuneduréedeviepré ise, lorsdesoninje tiondansle réseau. Ainsi,dèsqu'undo umentdevientobsolète,toutes les opiesde edo umentsontautomatiquementsupprimées des a hesdanslesquellesellespouvaientêtresto kées. Cette méthodepeutd'ailleursêtreutilisée,soit enrempla ement, soiten omplémentde ellequi onsisteàlimiterla apa ité des a hessurlesh tesmobiles.
Les ourbesdela gure10montrentl'in uen edeladurée devie desdo umentssurl'e a itédeleur dissémination. Ces résultats ont été obtenus ave des a hes de apa -ité illimitée, a n que les deux typesde ontraintes(durée de vie des do umentset apa itédes a hes) n'interfèrent pas pendantles simulations. La gure10met enéviden e l'évolutiondutauxdedo umentsparvenantauxré epteurs intéressés en fon tion de la durée de vie attribuée à es do uments. Comme on pouvait s'y attendre, le taux de délivran e s'a roît ave la durée de vie des do uments. Cependant onpeut onstater que, ette foisen ore, l'utili-sation du mé anisme de relais immédiat multi-sauts per-metuneaméliorationsigni ativedesperforman es. Ainsi, lorsque les do uments ont une durée de vie de seulement 30 minutes, ils ne sont reçus, en moyenne, que par 30 % des ré epteursintéressés si seuls les é hangesentre voisins dire ts(à1saut)sontpossibles. Cetauxesta rude20% lorsque haqueh tepeut atteindresesvoisinsà2sauts,et ill'esten orede7%lorsque haqueh tepeutatteindreses voisinsà3sauts.
Ilestànoterquelefaitdelimiterladuréedeviedes do u-mentsn'estpastoutàfaitéquivalentaufaitdelimiterla a-pa itédu a hesur haqueh te,bienque esdeuxappro hes puissentêtreutiliséespourrégulerlaquantitédedo uments en oursdedisséminationdansleréseau. Enfait,la apa ité du a he surun h tedonnérésulte engénéraldire tement delaquantitéderessour esdesto kagedisponibles sur et h te. Ils'agitdon pourl'essentield'une ontrainteliéeàla gestion mêmede et h te,en fon tiondes ressour es dont ildispose. Enrevan he,laduréedevieo troyéeàun
do -né essaireà edo umentpouratteindretoutoupartiedes h tesqu'ilvaintéresser,soitsurlabased'uneestimationde laduréependantlaquellelesinformations ontenuesdans e do umentdoiventêtre onsidérées ommeétantpertinentes pourles h tesré epteurs. Danslepremier as, ladé ision estd'ordrestratégiqueetné essiteune ertaine onnaissan e del'étatdu réseau(i.e. envergure,s hémasdemobilitédes h tes, fréquen es des onta ts, et .). Dans le se ond as, elle est plut t d'ordre sémantique, puisqu'elle onditionne lapersistan edesdo umentsdansleréseauenfon tiondes informationsqu'ilsapportentauxré epteurs.
Évaluationdu oûtdurelaisimmédiatmulti-sauts. Lesrésultatspré édents on rmentqu'enutilisantle mé an-ismederelaisimmédiatmulti-sauts,ladisséminationde do -umentsdansleréseaupeutêtreréaliséedefaçonplusrapide, etdon pluse a e. Ilsmontrent égalementqu'unefaible extension de la sphère de ommuni ation de haque h te mobile(luipermettantpar exempled'atteindre sesvoisins à 2 ou 3 sauts) peut déjà apporter un progrès signi atif parrapportau asoùseulssontpossibleslesé hangesentre voisinsdire ts.
L'in onvénientdestransmissionsmulti-sautsestbien évi-demmentqu'ellesmobilisenténormémentderessour es. En eet,à haquefoisqu'unh terelaieunmessage, ette opéra-tiondrainelabatteriede eth te,maisaussi ellesdes ré- epteursvoisins,toutenmonopolisantlemédiumradiodans levoisinagedel'émetteur.
En on evant notreproto ole nous avons hoiside nous appuyersurleprin ipedesrelaismulti-points(prin ipe em-pruntéau proto ole OLSR) a n d'assurer la diusion des messages. Detouteéviden e,ilauraitétéplussimplepour nousdemettreen÷uvreunsimplealgorithmed'inondation pour diuser es messages. Puisque les résultats présen-tésplushautmontrentqu'uneaméliorationsigni ativedes performan esdeladissémination des do umentspeutêtre obtenue dans le s énario onsidéré en relayant les messagessur un très faible nombre desauts (typiquement deuxoutroissauts), onpeutlégitimement sedemandersi l'utilisationde relais multi-pointsdans untel ontexte ap-porteun quel onquebéné eparrapportà unsimple mé- anismed'inondation.
Pour omparer les oûtsdefon tionnementrespe tifs de deuxappro hes reposant, l'unesurdes relais multi-points, l'autresur unmé anismed'inondation, nousavonsmis en ÷uvreuneversiondégradéedenotreproto ole,danslaquelle la ou heinférieureduproto oleassureladiusionde mes-sagesparinondation plut tquevia desrelaismulti-points. Nous avons ensuite omparéle omportement de es deux versionsduproto ole,enappliquantbiensûrdansles deux aslemêmes énariodemobilitéetde ommuni ation. Les résultatssontprésentésdansles gures11et12. Ilsontété produitsenréalisantdessimulationsde4heures(entemps simulé), ave des a hes de apa ité illimitée,etdes do u-mentsayant ha ununeduréedevied'unheure.
Onpeuttoutd'abord onstater( g.11)quelesdeux ver-sions du proto ole ne donnent pas tout à fait les mêmes taux dedélivran e. Ce i est dû aufait qu'ave laversion standarddenotreproto ole(utilisantlesMPRs)la dissémi-nation desdo umentss'ee tue légèrement pluslentement qu'ave laversion reposantsurlemé anismed'inondation. Eneet,unh tedontlevoisinageestmodi édoitattendre
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Flooding
Figure 12: Comparaison entre le oût (en termes denombresdemessagesémis)dumodedediusion par inondationetviadesrelaismulti-points
don depouvoiradaptersesannon esàleurspro lsd'intérêts respe tifs. Danslaversionreposantsurdel'inondation,en revan he, etempsdelaten einitial n'existepas: unh te dontlevoisinageà2sauts hangepeutimmédiatement pro-poser un atalogue de do uments sus eptibles d'intéresser sesnouveauxvoisins.
Le tauxde délivran e estdon très légèrement inférieur ave laversionstandarddenotreproto olequ'ave laversion pratiquant l'inondation. Cette diéren e demeure epen-dantinférieure à3%, alors quele oûtrelatif liéà l'utili-sationdel'uneoul'autre méthodedediusionestfort dif-férent. On peut en eet observer dans la gure 12 que lenombredetransmissionsélémentaires( orrespondant au nombre de fois où un message est émis ou réémis sur le médiumradio)esttrèsnettementsupérieurave le mé an-isme d'inondation qu'ave le mé anisme reposant sur les MPRs. Ce onstat onfortenotre dé isiondenousappuyer surdesrelaismulti-pointspourassurerladiusionde mes-sagestout autourd'unh teémetteur. En nonpeutnoter quele oûtdeladiusionviadesMPRsne roîtpas énormé-mentlorsquelasphèrede ommuni ationde haqueh teest étendueaudelàdesesvoisinsà4ou5sauts.Ce irésultedu fait qu'ave les paramètres utilisés lors de ette ampagne desimulation, l'élongation moyennede haqueîlotdansle réseausesitueà4.2sauts.
5.
INTÉGRATION À LA PLATE-FORME
IN-TERGICIELLE DODWAN
Leproto oledé ritdanslesparagraphespré édentsaété pleinementimplémentéenJava,etembarquédansla plate-formeintergi ielleDoDWAN(Do umentDisseminationin WirelessAdho Networks). DoDWANestuneplate-forme quenous avons onçuea n d'aider à lamise en÷uvre de servi esappli atifs apablesdefon tionner dansun réseau MANETdis ontinu.ElleoreuneAPIdetype publish/sub-s ribe,quipermetdedévelopperaisémentdesservi es appli- atifsexploitant lemodèlede ommuni ationopportuniste tolérantles délais.
DoDWAN peut en fait être perçue omme un MOM (Message-Oriented Middleware). Elle se distingue toute-fois de produits tels que JMS (Java Message Servi e) ou Emma[15℄ parle faitque les objets qu'elle manipulesont enfaitdesdo umentsàpartentière,etnondesimples mes-sages. Le traitement a ordé à esdo uments par DoD-WANpeutdon dépendredeleurs ara téristiquespropres en appli ation du prin ipe de la ommuni ation basée ontenusetnonsimplementdeleurdestinationassignée. Les ommuni ationss'ee tuentàtraversunepileIP stan-dard,les messagesétant embarquésdansdes datagrammes UDP.Jusqu'à ejourlesexpérimentationsontpour l'essen-tielétémenéesave des interfa esdetypeWi-Fi,maisdes essais réalisés ave des interfa es Bluetooth se sont égale-mentavérés on luants. DoDWANsupportela fragmenta-tionetleréassemblagedesdo umentslourds,quinepeuvent êtretransmisenuneseule fois surlemédiumde transmis-sion.Lorsqu'undo umentde etypedoitêtrediusé,ilest dé oupé ensegmentsdistin ts,quisontensuite en apsulés dans des do uments fragments , dont les des ripteurs reprennent lesmêmesattributsqui ara térisaient le do u-mentinitial. Cesfragmentspeuventalorsêtrediusés,etse
desquelsleréassemblagedesdiversfragmentspermettrade re onstituerledo umentinitial. Onpeutnoterqu'ave ette appro heunh tepeutfaireo edetransporteurpour er-tainsfragmentsd'undo ument,mêmes'ilnedisposepasde l'ensembledes fragmentsquipermettraientdere onstituer edo umentdanssonleurintégralité. Cette ara téristique ontribueàassurerlarobustessedusystème,danslamesure oùiln'estpasné essairequ'unh tedisposed'undo ument omplet pour pouvoir ontribuer à la dissémination de e do umentdansleréseau.
6.
CONCLUSION
Dans et arti le nous avons présenté un proto ole a-pable de supporterla ommuni ationbasée ontenus dans des réseaux mobiles adho dis ontinus. Contrairement à d'autresproto olesquimettenten÷uvredesméthodes om-plexesa nde onstruiredesstru turesderoutagebasé on-tenu, notre proto ole ne onstruit au une stru ture de e type. Ilexploitesimplementles onta ts fugitifs entre ter-minauxmobiles enpermettant à esterminauxd'é hanger desdo umentsenfon tiondeleurs pro lsd'intérêt respe -tifs. Chaque terminal peut s'appuyer sur un mé anisme de relais multi-sauts a n d'é hanger des do uments ave d'autres terminaux situés dans le même fragment ou îlot onnexeduréseauquelui-même. Lorsdeses dépla e-mentsdansleréseauilparti ipeenoutreàladissémination desdo umentsqu'iltransporte,et ontribueainsiàassurer lapropagationde esdo umentsdansl'ensembleduréseau. Les résultats de simulation on rment l'e a ité de e proto olepourassurerl'a heminementdesdo umentsà tra-vers un réseau fortement fragmenté. Ces résultats mon-trent également que l'utilisation de mé anismes de relais multi-sauts ontribue à a roître la vitesse de dissémina-tion des do umentsausein des fragments onnexes (îlots) duréseau, equisetraduitégalementparunee a ité a - ruedutransportdedo umentsentre esdiversfragments. En ajustant la portée du relais multi-sauts réalisé autour de haqueterminalmobile,lesur oûtrésultant de erelais peut être maintenuà un niveauraisonnable. Dans la ver-siona tuelleduproto olelenombredesautsautorisédans le adredu relaismulti-sautsest xé ommeunparamètre onstant. Danslestravauxàvenirnousprévoyonsd'étudier desméthodespermettantà haqueterminalmobiled'ajuster dynamiquement eparamètre,entenant omptede ritères relatifsàsonenvironnementimmédiat(e.g. nombrede ter-minaux voisins, pro ls d'intérêt de es voisins, historique des é hanges ré ents ave le voisinage, taux d'o upation dumédiumradio,et .).
Crédits
Cetravails'ins ritdansle adreduprojetSarah(Servi es Asyn hrones pour Réseaux mobiles Ad Ho ), nan é par l'Agen e Nationale de la Re her he dansle adre du pro-grammeARASSIA(A tionsdeRe her heAmonten Sé u-rité, SystèmesembarquésetIntelligen eAmbiante)sous le ontratANR-05-SSIA-0002-01.
7.
REFERENCES
[1℄ InformationTe hnology,Tele ommuni ations and InformationEx hangebetweenSystems,Lo aland
(MAC)andPhysi alLayer(PHY)Spe i ations. ANSI/IEEEStd802.11,1999.
[2℄ R.Baldoni,R.Beraldi,M.Migliava a,L.Querzoni, G.Cugola,andL.Migliava a.Content-Based RoutinginHighlyDynami MobileAdHo Networks. JournalofPervasiveComputingandCommuni ation, 1(4):277288,de 2005.
[3℄ C.Basile, M.-O.Killijian,andD.Powell. ASurveyof DependabilityIssuesinMobileWirelessNetworks. Te hni alreport02637,LAASCNRSToulouse, Fran e,o t2002.
[4℄ A.CarzanigaandA.L.Wolf.Content-based
Networking: ANewCommuni ationInfrastru ture.In NSFWorkshoponanInfrastru ture forMobileand WirelessSystems, number2538inLNCS,pages5968, S ottsdale,Arizona,O t.2001.Springer-Verlag. [5℄ I.ChakeresandC.Perkins.Dynami MANET
On-demand(DYMO)Routing.Te hni alReport draft-ietf-manet-dymo-11,IETF,Nov.2007. [6℄ J.K.ChanglingLiu.ASurveyofMobileAdHo
networkRoutingProto ols.Te hni alreport, UniversityofMagdeburg,2005.
[7℄ T.ClausenandP.Ja quet.OptimizedLink-State RoutingProto ol(OLSR).Te hni alReportRFC 3626,Proje tHiper om,INRIA,O t.2003.
[8℄ P.Costa,M.Musolesi,C.Mas olo,andG.P.Pi o. AdaptiveContent-basedRoutingforDelay-tolerant MobileAdHo Networks.Te hni alreport,UCL,aug 2006.
[9℄ P.CostaandG.P.Pi o.Semi-Probabilisti Content-BasedPublish-Subs ribe.In25th
InternationalConferen eonDistributedComputing Systems(ICDCS2005),pages575585,Columbus, Ohio,USA,jun2005.IEEEComputerSo iety. [10℄ A.Datta,S.Quarteroni,andK.Aberer.Autonomous
Gossiping: aSelf-OrganizingEpidemi Algorithmfor Sele tiveInformationDisseminationinMobileAd-Ho Networks.InIC-SNW'04(International Conferen e onSemanti sofaNetworkedWorld),number3226in LNCS,pages126143,Paris,jun2004.
[11℄ K.Fall.MessaginginDi ultEnvironments. Te hni alreport,IntelResear hBerkeley,2004. [12℄ K.A.Harras,K.C.Almeroth,andE.M.
Belding-Royer.DelayTolerantMobileNetworks (DTMNs): ControlledFloodinginSparseMobile Networks.InIFIPNetworkingConferen e,Waterloo, Ontario,CANADA,May2005.
[13℄ L.Hogie,P.Bouvry,andF.Guinand.TheMADHOC simulator.
http://www-lih.univ-lehavre.fr/hogie/madho . [14℄ R.MeierandV.Cahill.STEAM:Event-Based
Middlewarefor WirelessAdHo Network. In InternationalConferen eonDistributedComputing Systems,Workshops(ICDCSW'02),pages639644, jul2002.
[15℄ M.Musolesi,C.Mas olo,andS.Hailes.EMMA: Epidemi MessagingMiddlewareforAdho networks. Personal andUbiquitous ComputingJournal,2005.To Appear.
[16℄ S.Y.Ni,Y.C.Tseng,Y.S.Chen,andJ.P.Sheu.The
international onferen eonMobile omputingand networking,pages151162.ACM/IEEE,1999. [17℄ L. Pelusi,A.Passarella,andM.Conti.Opportunisti
Networking:DataForwardinginDis onne tedMobile AdHo Networks.IEEECommuni ationsMagazine, nov2006.
[18℄ M. Petrovi ,V.Muthusamy,andH.-A.Ja obsen. Content-BasedRoutinginMobileAdHo Networks. InPro .ofthe2ndAnnualInternationalConferen e onMobileandUbiquitousSystems: Networkingand Servi es (MobiQuitous'05),SanDiego,California, USA,July2005.IEEEPress.
[19℄ A.Qayyum,L.Viennot,andA.Laouiti.Multipoint RelayingforFloodingBroad astMessagesinMobile Wireless Networks.In35thAnnualHawaii
InternationalConferen e onSystem S ien es (HICSS'02),page298.IEEECS,2002.
[20℄ E.M.RoyerandC.-K.Toh.AReviewofCurrent RoutingProto olsforAd-Ho MobileWireless Networks.IEEEPersonal Communi ations,pages 4655,Apr.1999.
[21℄ A.VahdatandD. Be ker.Epidemi Routingfor Partially Conne tedAdHo Networks.Te hni al report,DukeUniversity,Apr.2000.
[22℄ E.Vollset,K.Birman,andR.vanRenesse. Chi kweed: GroupCommuni ationforEmbedded Devi esinOpportunisti NetworkingEnvironments. In3rdInternationalWorkshoponDependable EmbeddedSystems,in onjun tionwith25th SymposiumonReliable Distributed Systems(WDES 2006), Leeds,UK,O tober2006.
[23℄ Z.Zhang.RoutinginIntermittentlyConne tedMobile AdHo NetworksandDelayTolerantNetworks: OverviewandChallenges.IEEE Communi ations SurveysandTutorials,8(1):2437,jan2006.
