Une architecture de contr

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• Une architecture de contrôle de mobilité
• pour le routage de messages
• dans un réseau ad hoc de grande taille
• Pirro BRACKA
• Directeurs
• Jacques DÉSARMÉNIEN
• Llukan PUKA
• Encadré par
• Gilles ROUSSEL

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Plan

• Introduction du problème

• Routage et mobilité

• Présentation de lapproche

• Modélisation et propriétés

• Améliorations de la solution

• Simulations et implantations

• Conclusions et perspectives

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Introduction

• Réseaux ad hoc
• Ensemble de nœuds mobiles organisés en réseau
  sans l'aide d'infrastructure fixe
• Communication pair-à-pair
• Offre de services dépendants du lieu
• Réseaux ad hoc de grande taille
• Très grand nombre de nœuds
• Topologie très étendue géographiquement

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Introduction

• Problèmes dans les réseaux ad hoc
• Chemins longs entre source et destination de
  message
• Chemins vulnérables aux ruptures de liens
• Information obsolète à l'arrivée
• Connectivité
• Variable à cause de l'étendue du réseau et de la
  mobilité des nœuds
• Surcoût des protocoles de routage
• Bande passante, énergie et calcul de chemins

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Introduction

• Résoudre ces problèmes
• Augmenter la zone de transmission radio
  (difficile voire impossible dans certains cas)
• Utiliser la mobilité

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Routage et mobilité

• Protocoles de routage
• Modèles de mobilité pour l'évaluation des
  protocoles
• La plupart des travaux sur le routage n'utilisent
  pas la mobilité des nœuds
• Routage et mobilité très liés

• Comment contrôler efficacement la mobilité et
  la mettre au service du routage?

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Routage et mobilité

• Les algos de contrôle de mobilité doivent
  aborder les problématiques suivantes (Goldenberg
  et al.)
• Nature du contrôle dépendante des applications
• Pas d'entité centrale calculant les mouvements
  des nœuds
• Schéma distribué capable d'optimiser les
  performances en satisfaisant dautres contraintes

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Notre solution

• Mettre en place un mécanisme de rendez-vous pour
  assurer une communication fiable
• Mécanisme utilisé pour communiquer

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Environnement

• Réseaux de grande taille avec topologie divisée
  en zones
• Zones polygones du diagramme de Voronoï
• Dans chaque zone un seul nœud
• Communication seulement avec les nœuds des zones
  adjacentes

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Exemple
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Modélisation

• Points de rendez-vous entre zones
• Déplacement entre les points de rendez-vous
• Communication asynchrone dans les points de
  rendez-vous
• Graphe non-orienté des points de rendez-vous
• sommets nœuds
• arêtes points de rendez-vous

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Contrainte

• Le premier nœud qui arrive sur un point de
  rendez-vous, attend son voisin avant de continuer
  son déplacement

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Exemple
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Ordonnancement

• Ordonnancer les mouvements
• numéroter aléatoirement des points de rendez-vous
• initialiser les nœuds à leur point de rendez-vous
  minimum
• parcourir les points rendez-vous dans l'ordre
  croissant
• attendre le voisin et communiquer avant de
  quitter le point de rendez-vous
• Un premier algorithme d'ordonnancement des
  mouvements

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Modélisation
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Modélisation

• Associer à chaque nœud un automate fini
• état point de rendez-vous
• transition déplacement entre 2 points rdv
• état initial point rdv avec le plus petit numéro

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Propriétés

• Prouver l'absence de blocage
• non-blocage global
• non-blocage local
• transmission en temps borné des messages
• Preuve des propriétés
• par la construction de l'automate produit

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Propriétés
L'automate produit possède 24 x 32 x 4 576
états mais seulement 9 états sont accessibles
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Propriétés

• Autre numérotation
• 39 états

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Routage

• Source Dest. Rdv. Longueur du chemin
• a.1 b a.1 1
• a.1 e a.1 5
• ... ... ... ...
• a.9 b a.1 2
• a.9 e a.9 4
• ... ... ... ...

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Améliorations

• Augmenter le degré du parallélisme
• rencontres et déplacements en parallèle de
  plusieurs couples de nœuds
• Réduction de la consommation d'énergie
• amélioration de la numérotation pour réduire les
  déplacements
• Tolérance aux défaillances
• gestion des pannes
• gestion du rétablissement d'un nœud après une
  panne

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Améliorations

• Parallélisme
• - Coloration des arêtes du graphe des points de
  rendez-vous selon l'algorithme de Vizing

• Réduction de consommation de l'énergie

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Améliorations

• Tolérance aux défaillances
• état stable permet de prévoir
• premier nœud à atteindre un point de rendez-vous
• temps dattente avant larrivée de son voisin
• conception d'un nouvel algorithme tolérant aux
  pannes

• Que faire lorsqu'un nœud tombe en panne?

• Comment se rétablir après une panne?

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Améliorations

• Que faire lorsqu'un nœud tombe en panne?
• Routage dynamique
• Utilisation d'un protocole à état de liens
• Un seul message annonce la panne de tous les
  liens du noeud

• Comment se rétablir après une panne?
• Se diriger vers le point de rdv le plus proche
• Annoncer le rétablissement par un message
• Apprendre dans quel état se trouve son voisin
• Déduire le temps d'attente avant de commencer à
  exécuter l'algo. d'ordonnancement

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Simulations

• Validation de la solution par simulation
• conception d'une plate-forme de simulation
• 2 paquetages Java
• environnement 2500m x 2500m
• vitesse de noeuds constante à 5m/s
• comparaison de l'algo. des points de rdv avec une
  diffusion

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Longueur des chemins

• Chemins plus courts pour l'algorithme des points
  de rendez-vous

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Les déplacements des noeuds

Le nombre de déplacements pour aller dans le
point de rdv approprié et transmettre un message
Le nombre de déplacements pour aller dans un
point de rdv et prendre un message
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Le délai de bout en bout
Le délai par rapport au nombre de nœuds
Le délai par rapport à la vitesse des nœuds
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L'efficacité
temps perdu en attente
Efficacité 1
délai de bout en bout
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Anomalie
Le nombre moyen de points de rendez-vous par nœud
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Implantation

• Validation de la solution par implantation
• Robots Lego Mindstorm
• leJOS, une JVM pour les programmer
• Prog. Orientée Objet
• Threads préemptives
• Tableaux multidimensionnels
• Récursivité
• Synchronisation
• Opération sur les flottants
• Classe java.lang.Math

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Robots
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Conclusion

• Une solution basée sur le contrôle de la mobilité
• Algorithme tolérant aux pannes
• Mécanisme de rendez-vous
• Schéma des mouvements distribué
• Communication en temps borné avec contraintes
• Développement d'une plate-forme de simulation
• Tests faits pour valider notre solution
• Implantation dans des robots
• Preuve de la faisabilité de la solution

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Perspectives

• Problème de transmission multicast
• Évaluation comparative des protocoles de routage
  ad hoc en utilisant le mécanisme des rendez-vous
• Modélisation à base de files d'attente
• Applications dans les VANET (Vehicular Ad hoc
  NETworks)

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(No Transcript)
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Algorithme d'un noeud nk

• initialiser nk dans son point de rendez-vous avec
  le plus petit numéro
• For chaque point de rendez-vous de nk dans
  l'ordre et en boucle do
• If (un noeud est en attente dans ce point de
  rendez-vous)
• echanger des messages s'il y en a
• notify() // déclenche le mouvement vers le
  point de rendez-vous suivant
• If (un message m est reçu)
• If (la destination de m est nk)
• traiter m
• else
• conserver m pour le routage
• Endif
• Endif
• continuer le mouvement vers le point de
  rendez-vous suivant
• Else
• wait() // reste en attente de l'autre noeud
  dans ce point de rendez-vous
• Endif
• EndFor

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Algorithme d'un noeud nk

• initialiser nk dans son point de rendez-vous avec
  le plus petit numéro
• For chaque point de rendez-vous de nk dans
  l'ordre et en boucle do
• If (un nœud est en attente dans ce point de
  rendez-vous)
• échanger des messages s'il y en a
• notify() // déclenche le mouvement vers le
  point de rendez-vous suivant
• If (un message m est reçu)
• If (la destination de m est nk)
• traiter m
• else
• conserver m pour le routage
• Endif
• Endif
• ajouter le reste du temps d'attente à la tâche
  suivante
• continuer le mouvement vers le point de
  rendez-vous suivant
• Else
• while (temps d'attente de nk pas expiré) do
• wait() // reste en attente de l'autre nœud
  dans ce point de rendez-vous
• endwhile
• ajouter le reste du temps d'attente à la tâche
  suivante