HÄRRI Jérôme

Thesis

Modélisation et Prédiction de Mobilité dans les Réseaux Sans-fil Ad Hoc

Les noeuds d'un réseau ad hoc sans fil communiquent a priori de manière non coordonnée et décentralisée. Afin d'éviter une situation où les noeuds essaieraient de communiquer de manière chaotique, des structures (graphes, arbres,...) distribuées et localisées sont construites. Cependant, la mobilité est un  défi pour la gestion optimale de telles structures. Dans les méthodes conventionnelles, les structures sont adaptées à la topologie courante par chaque noeud en émettant périodiquement un message de controle. Cette approche génère un gaspillage de ressource réseau. Si chaque noeud réussit à obtenir une connaissance a priori de l'évolution de la topologie, les messages de contrôle peuvent être émis uniquement lors d'une modification de la topologie nécessitant une mise à jour des structures.

Dans cette thèse de doctorat, nous avons investigué cette approche et avons développé les Graphes Cinétiques, qui sont un nouveau paradigme basé sur la prédiction de mobilité. Les Graphes Cinétiques sont capables de capturer la dynamicité des structures mobiles. Le cadre de leur développement est composé de quatre étapes (i) une représentation de la trajectoire des noeuds mobiles, (ii) un format et une structure commune de transmission de ces trajectoires, (iii) des poids de liens temporellement variables, (iv) une gestion apériodique du voisinage. En suivant ce cadre, nous montrons que tout protocole réseau ad hoc basé sur des structures peut bénéficier de l'approche cinétique.

Un défit majeur des Graphes Cinétiques provient d'erreurs de prédictions. Afin de les étudier, nous illustrons la relation entre modèle de prédiction et modèle de mobilité. Nous décomposons ces erreurs de prédictions en trois métriques : l'adéquation entre le modèle de prédiction et le modèle de mobilité, la prévisibilité du modèle de mobilité, et finalement le réalisme du modèle de mobilité. En suivant le cadre de développement des graphes cinétiques, nous définissons un modèle cinétique pour la modélisation des trajectoires, analysons l'étendue de chaque métrique d'erreur, et ensuite développons des solutions afin d'en limiter les effets. Nous adaptons finalement le protocole des Relais Multipoints (MPR), principalement utilisé par le protocole OLSR, et montrons les améliorations significatives des performances réseaux qui peuvent être atteintes en utilisant les graphes cinétiques, même dans le cadre complexe des réseaux véhiculaires.