Étude d'un protocole de routage à contrôle collaboratif adapté aux réseaux de véhicules Ad-Hoc "VANET" appliqué en milieu minier souterrain

Ce sujet de recherche s'inscrit dans la thématique des réseaux Ad-Hoc pour les véhicules, désignée communément par VANET (Vehicular Ad-hoc NETwork). À quelques détails près, cette thématique partage plusieurs points d'intérêt avec l'étude de réseaux MANET (Mobile Ad-hoc NETwork). Ce dernier désigne un standard des protocoles de routage, basé sur la technologie IP, voué pour les réseaux ad-hoc mobiles développé par l'IETF (Internet Engineering Task Force). La principale différence entre les deux réside dans la définition du déplacement. Plutôt que de se déplacer au hasard, les véhicules tendent à se déplacer d'une façon plus organisée autour d'un réseau routier, par exemple le réseau de voies, chemins, routes, ... dans un milieu urbain ou le réseau de galeries, tunnels, sections, ... dans un milieu confiné minier. Depuis quelques années, un grand nombre de compagnies industrielles minières commencent à déployer des nouvelles technologies de communication dans le but d'augmenter leur productivité, enrichir leurs activités et réduire les coûts sans pour autant compromettre la sécurité du personnel. Le maintien de la sécurité des travailleurs miniers dérive dans une grande partie du maintien du système de communication en vie durant tous leurs travaux, leurs positions, leurs parcours ainsi que la communication inter-travailleurs doit être assurée en continuité. D'un autre côté, le nombre important des équipements et véhicules circulant dans une mine souterraine rend primordiale l'information sur l'état du trafic, la position aussi, et le chemin parcouru par ces véhicules. Un système secondaire est alors nécessaire afin de remédier aux éventuels incidents ou événements rendant le système de communication déjà existant inopérant. Le nouveau système aura pour mission augmenter la capacité du système de communication primaire et/ou d'étendre sa couverture vers les endroits où le système de communication est inaccessible. Dans ce mémoire, nous proposons un algorithme de routage en réseaux VANET qui permet d'améliorer l'acheminement de l'information à travers les réseaux Ad-Hoc des véhicules mobiles ou fixes. Notre approche se base sur le principe de coopération entre les noeuds afm de mettre à jour l'état globale de mobilité des véhicules composant le réseau de communication, et ainsi, acheminer les paquets de données d'une manière plus efficace

LA TECHNOLOGIE AGENT ET LES RESEAUX SANS FIL

La technologie agent aura un rôle de plus en plus important à jouer dans les télécommunications grâce à leur propriétés, notamment, d'autonomie, d'intelligence et/ou de mobilité. Les réseaux sans fil joueront également un rôle de plus en plus important offrant un accès omniprésent au réseau, favorisant ainsi la mobilité de l'utilisateur. Dans ce contexte, nous avons identifié un certain nombre de domaines d'application des agents dans les réseaux sans fil. Nous avons décrit, ensuite, un exemple d'utilisation des agents en prenant comme scénario de référence un utilisateur de la 4ème génération de mobile ayant à sa disposition plusieurs technologies d'accès sans fil. Cet utilisateur voudra être connecté au mieux, n'importe où, n'importe quand et avec n'importe quel réseau d'accès. La technologie agent est, dans ce cas, utilisée pour adapter le handover horizontal (changement au sein d'une même technologie d'accès) et vertical (changement de technologie d'accès) aux besoins de qualité de service de l'utilisateur

Adaptation d'un protocole de découverte de services pour les réseaux Ad-Hoc

Le but de ce mémoire est de concevoir une nouvelle version du protocole de découverte de services UPnP (Universal Plug and Play) qui pourra fonctionner dans les réseaux ad-hoc. UPnP est un protocole de découverte et de contrôle automatiques de services sur les réseaux fixes filaires et sans fil. Il est auto configurable et basé sur des protocoles standards. Le SEDIRAN (Service Discovery and Interaction with Routing Protocols in Ad-hoc Network) est un protocole de découverte de services dans les réseaux ad-hoc qui est au-dessus du protocole de routage réactif AODV (Ad-hoc On Demand Distance Vector). Dans ce mémoire, nous exposons les différents protocoles de découverte de services dans les réseaux filaires ainsi que la problématique de la découverte de services dans les réseaux ad-hoc et quelques protocoles existants. Puis, nous détaillons le protocole de découverte de services dans les réseaux filaires et sans fil avec points fixes UPnP et qui fait l'objet d'une modification pour étendre son champ d'utilisation dans les réseaux ad-hoc et nous détaillons le protocole de découverte de services dans les réseaux ad-hoc SEDIRAN. Finalement, nous présentons la stratégie, le principe de fonctionnement et le prototype du nouveau protocole de découverte de services dans les réseaux ad-hoc avec le protocole UPnP

Les objets communicants au Japon : aspects logiciels

Cette mission s'est déroulée du 27 au 31 Octobre 2003. Elle faisait suite à une précédente mission "objets communicants, aspects matériels" qui s'était déroulée en Juin 2003. Elle visait à en compléter les conclusions sous les aspects réseaux et plates-formes.Des laboratoires différents ont été visités par les deux missions, pour offrir un panorama de la recherche sur le thème objets communicants (smart devices) et intelligence ambiante, ubiquitous networking selon le terme en vogue au Japon

Les objets communicants au Japon : aspects logiciels

Cette mission s'est déroulée du 27 au 31 Octobre 2003. Elle faisait suite à une précédente mission "objets communicants, aspects matériels" qui s'était déroulée en Juin 2003. Elle visait à en compléter les conclusions sous les aspects réseaux et plates-formes.Des laboratoires différents ont été visités par les deux missions, pour offrir un panorama de la recherche sur le thème objets communicants (smart devices) et intelligence ambiante, ubiquitous networking selon le terme en vogue au Japon

Optimisation de réseaux mobiles hybrides satellite-terrestres

Le monde des communications par satellite est dominé par les systèmes de diffusion de la télévision. Cependant, des satellites de communication offrent aussi des services de téléphonie et de données. Ils sont regroupés dans les familles des systèmes fixes et mobiles et ciblent des marchés de niche. Dans cette thèse, nous avons la volonté d’étendre les scénarios d’utilisation de ces systèmes. Notre vision nous dicte que leur développement est lié à l’utilisation de réseaux hybrides mobiles satellite-terrestre. En effet, une utilisation complémentaire des deux segments permet de s’affranchir d’une concurrence trop féroce des réseaux de télécommunications terrestres. Pour cela, nous optons pour deux applications qui nous paraissent prometteuses : un réseau mobile LTE (Long Term Evolution) avec des stations de base qui possèdent un backhaul satellite et un réseau MANET (Mobile Ad-hoc NETwork) qui s’interconnecte à des réseaux extérieurs grâce à des liaisons satellite. Nous soulevons l’un des problèmes les plus contraignants du réseau mobile LTE avec des backhauls satellite : la gestion de la mobilité. L’analyse du standard nous a conduits à conclure quant à la nécessité d’optimiser les procédures du handover. Ceux qui nécessitent des modifications surviennent entre des stations de base qui n’utilisent pas le même backhaul satellite et entre une station de base avec un backhaul satellite vers une avec un backhaul terrestre. Deux points nous ont semblé importants : la phase de préparation et le mécanisme qui permet d’éviter les pertes. Nous proposons donc une nouvelle phase de préparation qui prend en compte le retard induit par la liaison satellite ainsi qu’une phase de préparation à double décision combinée avec une préparation de multiples stations de base. Nous tentons ainsi de maximiser les chances de réaliser un handover avec succès. Puis, nous avons imaginé un mécanisme qui permet à la fois d’éviter les pertes lors de l’exécution du handover et de sauvegarder les précieuses ressources du satellite. Les réseaux MANET associés à des liaisons satellite offrent des caractéristiques très intéressantes pour les communications d’urgence, telles que l’indépendance vis-à-vis des infrastructures terrestres susceptibles d’être endommagées par des catastrophes ainsi qu’un déploiement rapide pour une intervention sur le théâtre des opérations. Nous avons souhaité améliorer l’un des points cruciaux dans le cadre d’une hybridation : la sélection de la passerelle satellite. Nous avons donc développé un mécanisme qui prend en compte la charge sur les passerelles satellite ainsi que le phénomène d’oscillation de passerelle souvent négligé dans la littérature. Ces optimisations ont pour but de favoriser le développement de réseaux hybrides satellite terrestres en améliorant les performances de ces réseaux. L’avenir nous semble prometteur quant à l’utilisation de la technologie LTE avec un backhaul satellite pour lequel nous avons proposé une nouvelle gestion de la mobilité qui est primordiale pour son développement. ABSTRACT : Satellite communications are leaded by television broadcasting. Yet, fixed and mobile satellite systems provide voice services as well as IP-based applications. In this thesis, we try to develop user scenarios in order to extend their targeted market. Our vision to reach this objective consists to use hybrid satellite and terrestrial mobile networks. This network design avoids a competition between both segments in which a satellite success is difficult to imagine. Furthermore, hybrid networks may draw benefits from both segments. Two promising scenarios have been selected. The first one consists in a mobile LTE network (Long Term Evolution) with base stations backhauled by satellite links whereas the second scenario is composed of a Mobile Ad-hoc Network (MANET) connected to external networks thanks to satellite systems. One of the main problems in the hybrid LTE scenario is caused by mobility procedures. As a consequence of the standard analysis, we have decided to optimize the mobility management in two cases: a handover between two base stations for which the backhaul is provided by two different satellite terminals and a handover from a base station with a satellite backhaul to one with a terrestrial backhaul. Two procedures have drawn our attention: the preparation phase and the loss avoidance mechanism during the execution phase. First of all, we design a new procedure for the preparation which takes into account the delay induced by the satellite link. This new phase is based on a twofold decision preparation associated with multiple preparations. This solution leads to an increase of handover success. The second optimization aims to avoid losses during the execution phase and, at the same time, save satellite resources. MANET and satellite hybridization leads to very interesting characteristics for public safety communications. Indeed, these networks are independent of terrestrial infrastructures that can be impaired or destroyed. Furthermore, they can be rapidly deployed in the theater of operation. Gateway selection is a crucial problem linked to hybrid MANET. Therefore, we have focused our work on this mechanism taking into account the measured load on the satellite links as well as an oftenneglected phenomenon, the gateway flapping. These optimizations tend to promote hybrid satellite and terrestrial networks improving their performance. A promising future is foreseen for the hybrid LTE technology and we have proposed a solution to a problem that may be very detrimental to its deployment

Intégration des services à la plateforme pour démonstrateurs

Livrable L5.2, Sous-Projet 5 (SP 5) : ExpérimentationsCe document vise la définition des scenarii d'usage dans le projet SARAH, comprenant la manipulation de flux multimédias sur les réseaux ad hoc ainsi que la localisation de l'utilisateur par rapport aux services et utilisateurs de voisinage et à distance. Les scenarii décrivent principalement les expérimentations et démonstrateurs dans le cadre du SP5. Certains scenarii décrits dans ce document peuvent servir de support à la validation de composants issus des labos des partenaires (simulation ou petits testbeds) dans les différents sous-projets. De plus, certains scénarii peuvent ne pas être réutilisés dans les SPs, mais présentent un intérêt pour de futurs déploiements de services sur réseaux ad hoc sans fil

Optimisation de réseaux mobiles hybrides satellite-terrestres

Le monde des communications par satellite est dominé par les systèmes de diffusion de la télévision. Cependant, des satellites de communication offrent aussi des services de téléphonie et de données. Ils sont regroupés dans les familles des systèmes fixes et mobiles et ciblent des marchés de niche. Dans cette thèse, nous avons la volonté d étendre les scénarios d utilisation de ces systèmes. Notre vision nous dicte que leur développement est lié à l utilisation de réseaux hybrides mobiles satellite-terrestre. En effet, une utilisation complémentaire des deux segments permet de s affranchir d une concurrence trop féroce des réseaux de télécommunications terrestres. Pour cela, nous optons pour deux applications qui nous paraissent prometteuses : un réseau mobile LTE (Long Term Evolution) avec des stations de base qui possèdent un backhaul satellite et un réseau MANET (Mobile Ad-hoc NETwork) qui s interconnecte à des réseaux extérieurs grâce à des liaisons satellite. Nous soulevons l un des problèmes les plus contraignants du réseau mobile LTE avec des backhauls satellite : la gestion de la mobilité. L analyse du standard nous a conduits à conclure quant à la nécessité d optimiser les procédures du handover. Ceux qui nécessitent des modifications surviennent entre des stations de base qui n utilisent pas le même backhaul satellite et entre une station de base avec un backhaul satellite vers une avec un backhaul terrestre. Deux points nous ont semblé importants : la phase de préparation et le mécanisme qui permet d éviter les pertes. Nous proposons donc une nouvelle phase de préparation qui prend en compte le retard induit par la liaison satellite ainsi qu une phase de préparation à double décision combinée avec une préparation de multiples stations de base. Nous tentons ainsi de maximiser les chances de réaliser un handover avec succès. Puis, nous avons imaginé un mécanisme qui permet à la fois d éviter les pertes lors de l exécution du handover et de sauvegarder les précieuses ressources du satellite. Les réseaux MANET associés à des liaisons satellite offrent des caractéristiques très intéressantes pour les communications d urgence, telles que l indépendance vis-à-vis des infrastructures terrestres susceptibles d être endommagées par des catastrophes ainsi qu un déploiement rapide pour une intervention sur le théâtre des opérations. Nous avons souhaité améliorer l un des points cruciaux dans le cadre d une hybridation : la sélection de la passerelle satellite. Nous avons donc développé un mécanisme qui prend en compte la charge sur les passerelles satellite ainsi que le phénomène d oscillation de passerelle souvent négligé dans la littérature. Ces optimisations ont pour but de favoriser le développement de réseaux hybrides satellite terrestres en améliorant les performances de ces réseaux. L avenir nous semble prometteur quant à l utilisation de la technologie LTE avec un backhaul satellite pour lequel nous avons proposé une nouvelle gestion de la mobilité qui est primordiale pour son développement.Satellite communications are leaded by television broadcasting. Yet, fixed and mobile satellite systems provide voice services as well as IP-based applications. In this thesis, we try to develop user scenarios in order to extend their targeted market. Our vision to reach this objective consists to use hybrid satellite and terrestrial mobile networks. This network design avoids a competition between both segments in which a satellite success is difficult to imagine. Furthermore, hybrid networks may draw benefits from both segments. Two promising scenarios have been selected. The first one consists in a mobile LTE network (Long Term Evolution) with base stations backhauled by satellite links whereas the second scenario is composed of a Mobile Ad-hoc Network (MANET) connected to external networks thanks to satellite systems. One of the main problems in the hybrid LTE scenario is caused by mobility procedures. As a consequence of the standard analysis, we have decided to optimize the mobility management in two cases: a handover between two base stations for which the backhaul is provided by two different satellite terminals and a handover from a base station with a satellite backhaul to one with a terrestrial backhaul. Two procedures have drawn our attention: the preparation phase and the loss avoidance mechanism during the execution phase. First of all, we design a new procedure for the preparation which takes into account the delay induced by the satellite link. This new phase is based on a twofold decision preparation associated with multiple preparations. This solution leads to an increase of handover success. The second optimization aims to avoid losses during the execution phase and, at the same time, save satellite resources. MANET and satellite hybridization leads to very interesting characteristics for public safety communications. Indeed, these networks are independent of terrestrial infrastructures that can be impaired or destroyed. Furthermore, they can be rapidly deployed in the theater of operation. Gateway selection is a crucial problem linked to hybrid MANET. Therefore, we have focused our work on this mechanism taking into account the measured load on the satellite links as well as an oftenneglected phenomenon, the gateway flapping. These optimizations tend to promote hybrid satellite and terrestrial networks improving their performance. A promising future is foreseen for the hybrid LTE technology and we have proposed a solution to a problem that may be very detrimental to its deployment.TOULOUSE-INP (315552154) / SudocSudocFranceF

Protocole de routage basé sur des passerelles mobiles pour un accès Internet dans les réseaux véhiculaires

La rapide progression des technologies sans fil au cours de ces dernières années a vu naître de nouveaux systèmes de communication dont les réseaux véhiculaires. Ces réseaux visent à intégrer les nouvelles technologies de l’information et de la communication dans le domaine automobile en vue d’améliorer la sécurité et le confort sur le réseau routier. Offrir un accès Internet aux véhicules et à leurs occupants peut sans doute aider à anticiper certains dangers sur la route tout en rendant plus agréables les déplacements à bord des véhicules. Le déploiement de ce service nécessite que des messages soient échangés entre les véhicules. Le routage constitue un élément crucial dans un réseau, car définissant la façon dont les différentes entités échangent des messages. Le routage dans les VANETS constitue un grand défi car ces derniers sont caractérisés par une forte mobilité entraînant une topologie très dynamique. Des protocoles ont été proposés pour étendre Internet aux réseaux véhiculaires. Toutefois, la plupart d’entre eux nécessitent un coût élevé de messages de contrôle pour l’établissement et le maintien des communications. Ceci a pour conséquence la saturation de la bande passante entrainant ainsi une baisse de performance du réseau. Nous proposons dans ce mémoire, un protocole de routage qui s’appuie sur des passerelles mobiles pour étendre Internet aux réseaux véhiculaires. Le protocole prend en compte la mobilité des véhicules et la charge du réseau pour l’établissement et le maintien des routes.The fast progression of wireless technologies has motivated the emergence of new communications system called VANETS (Vehicular Adhoc Networks). VANETS enable vehicles on the roadway to communicate with each other and with road infrastructure using wireless capabilities. The applications of VANETS include improving safety and comfort on the road. For example, by providing Internet to vehicles, traveling can be safer and more comfortable. To provide Internet connectivity, messages need to be exchanged between the vehicles. However, it is hard to design an efficient routing protocol for connecting vehicles to Internet with a reasonable cost due to high mobility in VANETS. Although, several existing routing protocols have been proposed in the open literature to extend Internet to VANETS, they generate considerable overhead. This leads to unfairly consumption of bandwidth decreasing network performance. We design a routing protocol to connect vehicles to Internet through mobile gateways with the objective to make efficient use of the network bandwidth. Indeed, the protocol significantly reduces the communication overhead required to establish and maintain the routes relying on the mobility of the gateways and the network’s load