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i République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l'Enseignement S

i République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université M'hamed Bougara - Boumerdès Faculté des Sciences Département d’Informatique MEMOIRE Pour l’obtention du diplôme de MAGISTER Spécialité : Systèmes informatiques et ingénierie du logiciel Option : Spécifications des logiciels et traitement de l’information Présenté par : MAHSEUR Mohammed Thème Thème : Devant le jury de soutenance Mr. MEZGHICHE Mohamed Professeur (UMBB) Président Mme. ACHELI Dalila Maître de Conférences A (UMBB) Examinateur Mr. RAHMOUNE Fayçal Maître de Conférences A (UMBB) Examinateur Mr. HABI Idir Maître de Conférences A (UMBB) Examinateur Mr. AIT AOUDIA Samy Professeur A (ESI) Rapporteur Année universitaire 2010/2011 Routage dans les réseaux maillés sans fil i Remerciements Je remercie mon dieu qui m’a donné la volonté et le courage pour achever ce travail. Je remercie mon promoteur Monsieur AIT AOUDIA Samy pour l'aide qu'il m'a apporté, ses précieux conseils et ainsi pour sa sympathie durant tout le déroulement de ce travail. Je remercie également Monsieur MEZGHICHE Mohamed responsable de la post-graduation INFORMATIQUE ET GENIE LOGICIEL pour son aide. Mes sincères remerciements à Monsieur MERAIHI Rabah pour ses commentaires, remarques et critiques. Je remercie aussi tous les membres du jury pour l’intérêt qu’ils ont porté { mon travail et leur exprime ma profonde gratitude. Je remercie bien évidement mes parents, { qui je dédie ce mémoire. Ils m’ont non seulement encouragé et supporté tout au long de mes études mais dans toutes les sphères de ma vie. Un merci particulier { ma femme, qui m’a supportée et encouragée tout au long de la rédaction de ce mémoire. Je voudrais aussi remercier mes frères, mes sœurs, mes beaux frères, mes belles sœurs, mes neveux et mes nièces. Je remercie également mes amis qui me permettent de garder un équilibre de vie en alliant études, travail et loisir pour leur soutien durant la période de rédaction de ce mémoire. Je remercie tous mes enseignants et tous ceux qui ont contribué de prés ou de loin à l’aboutissement de mon travail. A tous ceux que j'aime, et { tous ceux qui m'aiment… Pour tout, merci infiniment. ii Résumé Notre étude s’inscrit sur les travaux de recherche effectués sur le perfectionnement des réseaux maillés sans fil (WMNs). Un réseau sans fils maillé est un réseau avec infrastructure qui utilise la technologie sans fil dans tous les niveaux (infrastructure et clients), dans le but de l’élimination totale du câblage. Son architecture lui offre une robustesse et une efficacité très importante par rapport aux réseaux ad hoc, ainsi qu’une souplesse d’installation avec un faible coût par rapport aux réseaux filaires classiques. C’est une gamme de réseaux qui représente l’avenir des réseaux informatiques. Notre mémoire traite un composant critique pour cette famille des réseaux qui est le routage, pour cela nous avons entamé notre travail par une présentation générale des réseaux sans fil, nous avons ensuite étudié en détail les WMNs en terme de leurs architectures, technologies de transmission et caractéristiques. Par ailleurs nous avons étudié les protocoles de routage en se focalisant sur les deux protocoles AODV et OLSR. Nous avons réalisé par la suite des simulations et des analyses sur le comportement des deux protocoles sur un WMN, en utilisant le simulateur NS2. Cette expérimentation nous a permis de proposer une solution de routage en précisant le domaine d’application du WMN. Enfin nous avons conclus notre travail avec des perspectives. Mots-clés : Réseau maillé sans fil, Mesh routeur, Mesh client, routage, AODV, OLSR, NS2, iii Abstract Our study is included among the research done to improve and vevelop wireless mesh network (WMNs). A wireless mesh is a network infrastructure that uses wireless technology in all levels (infrastructure and customers), in order to eliminate totally the wiring. The architecture of this type of wireless offers solidity and effectiveness comparing with normal one. In addition to the flexibility installation with a low cost compared with traditional wired network . This category of wireless represents the future of the computer networks. Our paper deals with an important and critical element in relation to this category whil is routing . That’s why we started first with giving an overview about wireless networks. After that, we studied in details the WMNs in terms of their architectures, technology that is used, characteristics and features. In an other side, we studied routing protocols focussing on two ptotocols OLSR and AODV. Later, we dealt with simulation and analysis to know the behavior of these two protocols in wireless mesh network by using network simulator (NS2). This experiment allowed us to propose the best sollution by specifying the domain of practicing the mesh. Finally, we concluded our work with prospects and propositions. Keywords: Wireless mesh network, mesh routers, mesh clients, routing, AODV, OLSR, NS2, iv ملخص تندرج دراستنا ضمن األبحاث و الدراسات المنجزة لتحسٌن و تطوٌر الشبكات المعلوماتٌة الالسلكٌة العقدٌة . الشبكة الالسلكٌة العقدٌة عبارة عن شبكة ببنٌة تحتٌة تستخدم تكنولوجٌا الالسلكً فً جمٌع المستوٌات :بنٌة تحتٌة و زبائن , بهدف التخلص التام من األسالك . هندسة هذا النوع من الشبكات توفر صالبة و نجاعة بالغة مقارنة بالشبكات الالسلكٌة العادٌة باإلضا ف ة إلى سهولة التثبٌت بأقل تكلفة مقارنة بالشبكات السلكٌة . تمثل هذه الفئة من الشبكات مستقبل الشبكات المعلوماتٌة . مذكرتنا تعالج عنصراً هاماً و حاسماً بالنسبة لهذه الفئة و الذي ٌتمثل فً التوجٌه . من أجل هذا شرعنا أوالً فً تقدٌم لمحة عامة عن الشبكات الالسلكٌة بعدها قمنا بدراسة تفصٌلٌة عن الشبكات محل الدراسة من عدة جوانب : الهندسة ,التكنولوجٌا المستعملة, الخصائص و الممٌزات . من جهة أخرى قمنا بدراسة بروتوكوالت التوجٌه حٌث ركزنا دراستنا على بروتوكول(AODV) و(OLSR) . بعدها قمنا بعملٌة المحاكاة و تحلٌلها من أجل معرفة سلوك هذٌن البروتوكولٌن فً الشبكة الالسلكٌة العقدٌة وذلك باستعمل محاكً الشبكات(NS2) . هذا التجارب سمحت لنا بتصور الحل األمثل و اقتراحه و هذا بعد تحدٌد مجال تطبٌق الشبكة . وفً األخٌر قمنا باختتام هذا العمل بعرض بعض االقتراحات و التطلعات . الكلمات المفتاحٌة :الشبكات العقدٌة الالسلكٌة ,برتوكوالت التوجٌه ,موجه عقدي ,زبون عقدي , AODV, OLSR , NS2 v Table des matières Remerciements.................................................................................................................................................................. i Résumé ................................................................................................................................................................................. ii Abstract ...............................................................................................................................................................................iii ملخص ....................................................................................................................................................................................... iv Table des matières .......................................................................................................................................................... v Liste des figures .............................................................................................................................................................. xi Liste des tableaux ........................................................................................................................................................ xiii Liste des formules ....................................................................................................................................................... xiv Liste des abréviations ................................................................................................................................................. xv Introduction générale ................................................................................................................................................... 1 Chapitre I : LES RESEAUX SANS FIL ....................................................................................................................... 2 I.1- Introduction .......................................................................................................................................................... 2 I.2- Définition ................................................................................................................................................................ 2 I.3- Historique des réseaux sans fil .................................................................................................................... 2 I.4- Communication sans fil ................................................................................................................................... 3 I.4.1- Les ondes radio (Ondes radioélectriques ou ondes hertziennes) ...................................... 3 I.4.2- Transmissions radio ................................................................................................................................. 3 I.4.3-Propagation en vue directe..................................................................................................................... 4 I.4.3.1- Affaiblissement ................................................................................................................................... 5 I.4.3.2- Le bruit .................................................................................................................................................... 5 I.4.3.3- Absorption atmosphérique ........................................................................................................... 5 I.4.3.4- Propagation multi trajet ................................................................................................................. 5 I.4.3.5- Evanouissement ................................................................................................................................. 6 I.4.4- Propagation indoor ................................................................................................................................... 7 I.5- Caractéristiques des réseaux sans fil ........................................................................................................ 7 I.6- Classification des réseaux sans fil ............................................................................................................... 8 I.6.1- Réseau personnel sans fil : (Wireless Personal Area Network : WPAN) ........................ 8 I.6.2- Réseau local sans fil : (Wireless Local Area Network : WLAN) ............................................ 9 I.6.3-Réseau métropolitain sans fil :(Wireless Metropolitan Area Network WMAN) ........... 9 I.6.4- Réseau étendu sans fil : (Wireless Wide Area Network : WWAN) .................................... 9 I.7- La mobilité dans les réseaux sans fil ...................................................................................................... 10 I.7.1- Définition de la mobilité dans un réseau .................................................................................... 10 I.7.2- Définition d’un réseau mobile ........................................................................................................... 10 vi I.7.3- Problèmes liés à la mobilité ............................................................................................................... 10 I.7.4- Différentes générations des réseaux mobiles ........................................................................... 11 I.7.4.1- Réseaux mobiles à stations de base fixes ............................................................................ 11 I.7.4.2- Les réseaux radio maillés ............................................................................................................ 12 I.7.4.3- Les réseaux satellitaires .............................................................................................................. 12 I.7.4.4- Les réseaux P2P à simple saut .................................................................................................. 12 I.7.4.5- Les réseaux mobiles ad hoc MANET : (Mobile Ad hoc Network) ............................ 13 I.8- Conclusion ........................................................................................................................................................... 13 Chapitre II : LES RESEAUX MAILLES SANS FIL WMNs ............................................................................. 14 II.1- Introduction...................................................................................................................................................... 14 II.2- Définition ........................................................................................................................................................... 14 II.3- Caractéristiques des réseaux maillés sans fil ................................................................................... 15 II.4- Objectifs des réseaux maillés sans fil ................................................................................................... 16 II.5- La transmission dans les WMNs ............................................................................................................ 16 II.5.1- Les technologies de transmission Mesh ..................................................................................... 16 II.5.1.1-Le standard IEEE 802.11s .......................................................................................................... 16 II.5.1.2-Le standard IEEE 802.15.5......................................................................................................... 17 II.5.1.3-Le standard IEEE 802.16a .......................................................................................................... 17 II.5.2- Les techniques de transmission ..................................................................................................... 18 II.5.2.1- La technique OFDM (Orthogonal Frequency Division Multeplexing) ................. 18 II.5.2.2- Les systèmes à antennes multiples MIMO (Multiple Input- Multiple Output) 19 II.5.3- Protocoles d’accès au medium ........................................................................................................ 20 II.5.3.1- CSMA/CA : accès multiple avec écoute de porteuse/évitement de collision ... 20 II.5.3.2- TDMA (Time Division Multiple Access).............................................................................. 21 II.5.3.3- Protocoles Mac Hybride CSMA/ TDMA .............................................................................. 21 II.6- Classifications des réseaux maillés sans fil ....................................................................................... 22 II.6.1- Selon le type maillage .......................................................................................................................... 22 II.6.1.1- Maillage total ................................................................................................................................... 22 II.6.1.2- Maillage partiel ............................................................................................................................... 22 II.6.2- Selon l’architecture ............................................................................................................................... 23 II.6.2.1- Maillage utilisateurs ................................................................................................................... 23 II.6.2.2- Maillage routeurs ......................................................................................................................... 24 II.6.2.3- Maillage hybride ............................................................................................................................ 25 II.7- Applications des réseaux maillés sans fil ........................................................................................... 25 II.8- Avantages des réseaux maillés sans fil ................................................................................................ 27 vii II.9- Les challenges des réseaux maillés sans fil ....................................................................................... 28 II.10- Conclusion ...................................................................................................................................................... 29 Chapitre III : LE ROUTAGE DANS LES RESEAUX AD HOC ....................................................................... uploads/Ingenierie_Lourd/ mahseur-mohammed.pdf