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Le routage dans les réseaux mobiles Ad hoc Année 2002-2003 LE ROUTAGE dans les

Le routage dans les réseaux mobiles Ad hoc Année 2002-2003 LE ROUTAGE dans les réseaux mobiles Ad hoc Page 1 sur 54 Nicolas DAUJEARD Julien CARSIQUE Rachid LADJADJ Akim LALLEMAND Le routage dans les réseaux mobiles Ad hoc SOMMAIRE Introduction....................................................................................................................3 I / Les environnements mobiles......................................................................................5 1.1 Présentation des environnements mobiles.............................................................5 1.2 L'utilisation des ondes radio dans la communication sans fil...................................6 1.3 La fiabilité de la communication sans fil.................................................................7 1.4 La communication cellulaire...................................................................................7 1.5 Quelques éléments de l'infrastructure sans fil........................................................8 II / Les réseaux mobiles Ad hoc......................................................................................9 2.1 Définition...............................................................................................................9 2.2 Les applications des réseaux mobiles ad hoc........................................................10 2.3 Les caractéristiques des réseaux ad hoc...............................................................10 III / Le routage dans les réseaux mobiles Ad hoc.........................................................12 3.1 Définition.............................................................................................................12 3.2 La difficulté du routage dans les réseaux ad hoc...................................................12 3.3 La conception des stratégies de routage...............................................................13 3.4 L'évaluation des protocoles de routage.................................................................14 3.5 Autres notions......................................................................................................14 3.5.1 Le "multihoping"............................................................................................14 3.5.2 L'inondation...................................................................................................15 3.5.3 Le concept de groupe.....................................................................................15 IV / Les différents protocoles de routage......................................................................17 4.1 Les protocoles de routage pro-actifs.....................................................................17 4.1.1 Présentation...................................................................................................17 4.1.2 Le protocole de routage DSDV........................................................................18 4.1.3 Le protocole de routage WRP..........................................................................20 4.1.4 Le protocole de routage GSR..........................................................................21 4.1.5 Le protocole de routage FSR...........................................................................22 4.1.6 Le protocole de routage HSR..........................................................................24 4.1.7 Le protocole de routage ZHLS.........................................................................26 4.1.8 Le protocole de routage CGSR........................................................................27 4.1.9 Le protocole de routage DREAM......................................................................28 4.2 Les protocoles de routage réactifs (à la demande)................................................29 4.2.1 Présentation...................................................................................................29 4.2.2 Le protocole de routage CBRP.........................................................................29 4.2.3 Le protocole de routage DSR..........................................................................31 4.2.4 Le protocole de routage AODV........................................................................33 4.2.5 Le protocole de routage TORA........................................................................35 4.2.6 Le protocole de routage ABR..........................................................................37 4.2.7 Le protocole de routage SSR...........................................................................38 4.2.8 Le protocole de routage LAR...........................................................................39 4.2.9 Le protocole de routage RDMAR......................................................................39 Conclusion....................................................................................................................43 Page 2 sur 54 Le routage dans les réseaux mobiles Ad hoc Introduction L ’essor des technologies sans fil offre aujourd’hui des perspectives intéressantes dans le domaine des télécommunications. L ’évolution récente des moyens de communication sans fil a permis la manipulation d’informations au travers d’unités de calcul portables aux caractéristiques bien particulières (faible capacité de stockage, source d’énergie autonomie, puissance limitée, etc.) qui accèdent au réseau par le biais d’une interface de communication sans fil. Les environnements mobiles offrent une grande flexibilité d'emploi. En particulier, ils permettent la mise en réseau de sites dont le câblage serait trop onéreux à réaliser dans leur totalité, voire même impossible ( par exemple en présence d'une composante mobile ). Contrairement à l'environnement statique, l’environnement mobile permet aux unités de calcul une libre mobilité et ne pose aucune restriction sur la localisation des usagers. La mobilité et le nouveau mode de communication utilisé engendrent des problèmes propres à l’environnement mobile : une fréquente déconnexion, un débit de communication et des ressources modestes et des sources d’énergie limitées. Les réseaux mobiles sans fil, peuvent être classés en deux catégories : les réseaux avec infrastructure qui utilisent généralement le modèle de la communication cellulaire, et les réseaux sans infrastructure ou les réseaux ad hoc. Plusieurs systèmes utilisent déjà le modèle cellulaire et connaissent une très forte expansion à l'heure actuelle ( les réseaux GSM par exemple ) mais requièrent une importante infrastructure logistique et matérielle fixe. L ’alternative à ces réseaux cellulaires sont les réseaux mobiles ad hoc. Un réseau ad hoc peut être défini comme une collection d'entités mobiles interconnectées par une technologie sans fil formant un réseau temporaire sans l'aide de toute administration ou de tout support fixe. Dans un réseau ad hoc les hôtes mobiles doivent former, d'une manière ad hoc, une sorte d'architecture globale qui peut être utilisées comme infrastructure du système. Les applications des réseaux ad hoc sont nombreuses, on cite l'exemple classique de leur application dans le domaine militaire et les autres applications de tactique comme les opérations de secours et les missions d'exploration. Du fait que le rayon de propagation des transmissions des hôtes soit limité, et afin que le réseau ad hoc reste connecté, il se peut qu'un hôte mobile se trouve dans l'obligation de demander de l'aide à un autre hôte pour pouvoir communiquer avec son correspondant. Il se peut donc que l'hôte destination soit hors de la portée de communication de l'hôte source, ce qui nécessite l'emploi d'un routage interne par des nœuds intermédiaires afin de faire acheminer les paquets de messages à la bonne destination. La gestion de l'acheminement de données ou le routage, consiste à assurer une stratégie qui garantie, à n'importe quel moment, la Page 3 sur 54 Le routage dans les réseaux mobiles Ad hoc connexion entre n'importe quelle paire de nœuds appartenant au réseau. La stratégie de routage doit prendre en considération les changements de la topologie ainsi que les autres caractéristiques du réseau ad hoc ( bande passante, nombre de liens, ressources du réseau…etc. ). En outre, la méthode adoptée dans le routage, doit offrir le meilleur acheminement des données en respect des différentes métriques de coûts utilisées. Ce travail entre dans le cadre de l'étude du problème de routage dans les réseaux mobiles ad hoc. Notre étude offre principalement une étude synthétique des travaux de recherche qui ont été fait, et qui se font à l'heure actuelle, dans le but de résoudre le problème d'acheminement de données entre les hôtes mobiles du réseau ad hoc. Comme nous allons voir le problème de routage est très compliqué, cela est du essentiellement à la propriété qui caractérise les réseaux ad hoc et qui est l'absence d'infrastructure fixe et de toute administration centralisée. Ce document est composé de trois chapitres : dans le premier chapitre nous présentons les environnements mobiles et les principaux concepts liés à ces environnements. Nous commençons par la définition de l'environnement et citer les deux classes qui le constituent, ainsi que les principaux avantages offerts. Nous donnons par la suite quelques notions importantes utilisées dans les systèmes mobiles et qui sont plus liées à la technologie sans fil qui représente le cœur de la télécommunication sans fil. Dans le deuxième chapitre, nous introduisons le concept de réseau ad hoc et le problème de routage dans cet environnement. Ceci permet d'un coté de situer les réseaux ad hoc par rapport à l'environnement mobile, et d'un autre coté de mettre l'accent sur le problème de routage, problème qui est propre à l'environnement du réseau ad hoc. Après la description des principales applications et caractéristiques de l'environnement ad hoc, nous définissons le problème d'acheminement de données dans de tels environnements et nous soulignons sa difficulté et les principales contraintes que la stratégie de routage doit respecter. Des notions importantes liées au problème de routage sont par la suite discutées. Le dernier chapitre est consacré à la présentation des différents protocoles de routage existant dans le contexte des réseaux ad hoc. Nous décrivons les principales caractéristiques et fonctionnalités des stratégies de routage les plus connues permettant d'assurer l'acheminement des données entre les hôtes mobiles. Le but d'une stratégie de routage est l'établissement de routes qui soient correctes et efficaces entre une paire quelconque d'hôte, les protocoles de routage qui existent se diffèrent par la manière de recherche de chemins entre la source et la destination et par la maintenance des routes construites. Page 4 sur 54 Le routage dans les réseaux mobiles Ad hoc I / Les environnements mobiles Les environnements mobiles permettent une grande flexibilité d'emploi. En particulier, ils permettent la mise en réseau des sites dont le câblage serait trop onéreux à réaliser dans leur totalité, voire même impossible. Les solutions de déploiement conçues pour les systèmes distribués ne regroupant que des sites statiques ne peuvent pas être utilisées directement dans ce type d’environnement. De nouvelles solutions doivent être trouvées pour s'adapter aux limitations qui existent, ainsi qu’aux facteurs qui rentrent en jeu lors de la conception. Ce chapitre a pour but de présenter l'environnement mobile et les principaux concepts qui lui sont liés. Le modèle de l'environnement étudié, dans ce chapitre, n'exclut pas l'existence d'une infrastructure préexistante ( un ensemble de stations liées par un réseau filaire ) puisque l'esprit de la communication est la même pour tous les réseaux mobiles. 1.1 Présentation des environnements mobiles Un environnement mobile est un système composé de sites mobiles et qui permet à ses utilisateurs d'accéder à l'information indépendamment de leurs positions géographiques. Les réseaux mobiles ou sans fil, peuvent être classés en deux classes : les réseaux avec infrastructure et les réseaux sans infrastructure. Le modèle de système intégrant des sites mobiles et qui a tendance à se généraliser, est composé de deux ensembles d'entités distinctes : les "sites fixes" d'un réseau de communication filaire classique ( wired network ), et les "sites mobiles" ( wireless network ). Certains sites fixes, appelés stations support mobile ( Mobile Support Station ) ou station de base ( SB ) sont munis d'une interface de communication sans fil pour la communication directe avec les sites ou unités mobiles ( UM ), localisés dans une zone géographique limitée, appelée cellule. A chaque station de base correspond une cellule à partir de laquelle des unités mobiles peuvent émettre et recevoir des messages. Alors que les sites fixes sont interconnectés entre eux uploads/Ingenierie_Lourd/ ad-hoc.pdf