Towards a Practical and Fair Rate Allocation for Multihop Wireless Networks based on a Simple Node Model

IEEE 802.11 is often considered as the underlying wireless technology of multihop wireless networks. But the use of 802.11 in such networks raises issues, like efficiency and/or fairness issues. Different kinds of solutions have been proposed to overcome these problems. One approach is to design new MAC protocols that provide alternatives to the IEEE 802.11 MAC protocol. Although these solutions are of some interest, it should probably take some time before new wireless network interface cards based on one of these solutions are developed and released. Another approach is to consider that 802.11 will remain the underlying wireless technology and to design solutions above it. Several solutions based on rate allocation have been proposed so far. The main drawback of the proposed solutions is that they rely on a radio medium sharing model that is difficult to compute in a wireless, distributed and mobile environment. Indeed, very few of these solutions have been derived into a network protocol. In this article, we propose a distributed and dynamic rate allocation solution that is based on a simple sharing model. Due to its simplicity, we can derive a network protocol that can be practically used in multihop wireless networks. This protocol provides a fair bandwidth sharing between end-to-end flows while maintaining an efficient overall throughput in the network. This solution has been implemented in NS2 and evaluated by simulations

Profiterole : un protocole de partage équitable de la bande passante dans les réseaux ad hoc

IEEE 802.11 is often considered the underlying technology for multihop wireless networks. Yet, in such networks, 802.11 can be inefficient and/or unfair in various configurations. This thesis describes an algorithm and a protocol that dynamically allocates bandwidth to multiple flows in a wireless ad hoc network in a distributed manner, thus achieving a more efficient use of the network. Moreover, it introduces a framework to evaluate the efficiency of a protocol from the view of the user and not just in terms of bandwidth.On considère souvent IEEE 802.11 comme la technologie sous-jacente aux réseaux sans fil multisauts. Pourtant, dans de tels réseaux, 802.11 s'avère inefficace et/ou inéquitable dans de nombreuses situations. Cette thèse décrit un algorithme d'allocation dynamique et distribuée de débit permettant de garantir un partage équitable de la bande passante entre flux, tout en assurant une utilisation efficace du réseau. De plus, cette thèse propose une nouvelle méthode d'évaluation de l'efficacité d'un protocole en prenant en compte l'expérience utilisateur

Evaluation d'un protocole de régulation de débit dans les réseaux sans fil multisauts

International audienceLe standard IEEE 802.11 est très souvent considéré comme la technologie sans fil sous-jacente dans les réseaux radio multisauts. Il est maintenant bien connu que l'utilisation de ce standard pose des problèmes d'efficacité et d'équité dans de tels réseaux. Ces problèmes proviennent en partie du protocole MAC de 802.11. Une approche possible est de proposer une alternative à ce protocole MAC afin de limiter ou d'éliminer ces problèmes. Néanmoins, il faudra très probablement attendre un certain temps avant de voir apparaître, sur le marché, des cartes sans fil adaptées aux réseaux multisauts. Une autre approche est de considérer que la technologie sous-jacente restera 802.11 pour un certain temps et que les solutions doivent se situer au-dessus de 802.11. Dans [VAN 08], nous avons proposé un algorithme d'allocation de bande passante distribué et dynamique qui reposait sur un modèle simple de partage du médium radio. Dans cet article, nous transformons cet algorithme en un protocole de régulation de débit pour les réseaux sans fil multisauts. Ce protocole, appelé Profiterole, est distribué, asynchrone, dynamique et nécessite peu d'informations sur le réseau. Puis, nous proposons une évaluation détaillée de Profiterole menée sous le simulateur de réseaux NS2. Enfin, nous le comparons à DiffQ, un nouveau protocole de contrôle de congestion dans les réseaux sans fil multisauts

A Utility-based Framework for Assessing Fairness Schemes in Ad-Hoc Networks

Fairness in multihop ad hoc networks has received considerable attention in the literature. A plethora of protocols have been proposed, which compute the ``optimal'' bit rates of the transmitting mobile nodes over short time-scales so that a certain fairness criterion is met. However, there has been limited research on the impact of the varying short-term allocations of these protocols due to nodes mobility on the user-perceived QoS (and social welfare) for services of long duration. In this paper, we introduce a utility-based framework, based on {\em QoS-aware history-dependent} utility functions. These functions quantify the satisfaction that the users of the MANETs obtain from the way their long-lived service sessions are allocated bandwidth, due to the behavior of the fairness protocols proposed for ad hoc networks. Finally, we demonstrate the framework's usefulness, by performing a comparative assessment of the fairness protocol of our previous work with the standard IEEE 802.11

Partage équitable de la bande passante dans les réseaux ad hoc

12 pagesSome previous works have shown that the DCF mode within the IEEE 802.11 standard can be inappropriate for many ad hoc configurations. In some situations, the bandwidth allocation between multiple flows can be extremely unfair. Some solutions have already attempted to solve these problems, either by modifying the MAC layer, or by regulating the flow throughput at a higher level. The latter are usually based upon a complex interference model using link contention graphs, thus making the resulting bandwidth allocation algorithms hard to use practically. In this article, we propose a distributed and dynamic bandwidth allocation algorithm based on a simpler model. We show by simulation that the quality of the resulting allocations are roughly equivalent in both models, even though the algorithms are greatly simplified

: Recueil de fiches pédagogiques du réseau MAPS

DoctoralLe réseau thématique MAPS «Modélisation multi-Agent appliquée aux Phénomènes Spatialisés » propose depuis 2009 des évènements scientifiques ayant pour but de diffuser les pratiques de modélisations multi-agents au sein des Sciences de l’Homme et de la Société (SHS). Ce collectif pluridisciplinaire de chercheurs, d’enseignants-chercheurs et de doctorants est labellisé en tant que ≪ réseau thématique » par le Réseau National des Systèmes Complexes (GIS RNSC) et bénéficie du soutien du CNRS au titre de la Formation Permanente. Depuis 2009, plusieurs modèles ont été développés au cours d'événements MAPS. Ces modèles ont fait l'objet de fiches pédagogiques détaillées destinées aux communautés éducatives et universitaires et en particulier aux enseignants qui souhaiteraient faire découvrir la modélisation à leurs étudiants, mais aussi à ceux qui envisagent d’approfondir certains aspects avec un public plus averti. Elles sont également destinées à tous les curieux qui souhaiteraient découvrir ce que la modélisation apporte aux SHS, du point de vue heuristique et du point de vue opérationnel. Enfin, elles sont aussi des supports pour toutes les personnes qui souhaiteraient diffuser les réflexions scientifiques sur la modélisation et la simulation qui ont présidé à la rédaction de ces fiches

Profiterole (Un protocole de partage équitable de la bande passante dans les réseaux ad hoc)

Les réseaux ad hoc ont ceci de différent des réseaux avec point d'accès qu'ils nécessitent encore moins d'infrastructure, puisque les entités qui les composent, plutôt que de communiquer exclusivement avec le point d'accès, sont des noeuds mobiles qui s'auto-organisent pour former un réseau. Du point de vue du concepteur de protocoles, cette topologie de réseau a deux implications : le fait que le réseau s'auto-organise impose de concevoir des mécanismes distribués, et la mobilité intrinsèque à ces réseaux implique que ces protocoles doivent être réactifs. C'est à ces réseaux que je me suis intéressé pendant ma thèse, et plus spécifiquement aux difficultés qu'y pose la norme IEEE 802.11, norme des réseaux sans fil plus connue sous le nom de WiFi. On observe que dans ces réseaux, 802.11 partage souvent la bande passante de manière très inégale, avec les conséquences que cela entraîne sur les services utilisant ces réseaux, mais aussi sur la stabilité des liens radio. La couche MAC de 802.11, initialement développée pour les réseaux avec points d'accès, est à l'origine de ces problèmes. Le résultat principal de mes recherches est une proposition de protocole, appelé Profiterole, dont l'objectif est de réduire ces inégalités de partage de bande passante. Partant du constat que les informations disponibles au niveau MAC, souvent trop locales, sont insuffisantes pour assurer un partage à la fois efficace et équitable, le protocole Profiterole réside dans la couche routage et tire parti d'informations sur la topologie du réseau. La nouveauté de l'approche réside essentiellement dans la volonté que j'ai eu de la rendre applicable en pratique. L'algorithme de calcul des débits optimaux est donc distribué, et a un faible surcoût réseau. Durant l'exposé, je présenterai cette solution, et je tâcherai de démontrer les faiblesses des approches de niveau MAC et les avantages d'une approche de couche 3. Enfin, mes travaux m'ont conduit à m'intéresser aux métriques de qualité de service dans les réseaux sans fil. Je montrerai que l'équité à court terme a un impact positif sur la satisfaction à long terme des utilisateurs des réseaux ad hoc.Ad hoc networks are different from standard access point wireless networks in the sense that they require even less infrastructure : instead of communicating exclusively with the access point, nodes that belong to such networks organize themselves to form a network. Such a topology has two implications on protocols for ad hoc networks; First, the mechanisms involved in these protocols need to be distributed among the nodes of the network. Second, since ad hoc networks are intrisically mobile, protocols have to be highly reactive. This thesis manuscript deals with the problems induced by the use of IEEE 802.11 - the standard of wireless local area networks, also known as WiFi - in ad hoc networks. In these networks, it has been shown that 802.11 may share the bandwidth in a very unfair way, wich has consequences on the stability of the radio links, and thus, on their reliability. The 802.11 MAC layer, initially designed for WLANs, is responsible for these problems. The main result shown is a protocol called Profiterole which aims at reducing bandwidth unfairness. It is based on the fact that the MAC layer knowledge of the network is too local and restricted, and cannot take into account interactions with nodes that are more than one hop away. Profiterole lies in layer 3 and is combined with the routing protocol AODV. It takes advantage of the additionnal knowledge on the network topology provided by AODV. The novelty of this approach essentially lies in its tractability : the algorithm that computes the optimal throughputs is distributed, and has a very low network overhead. As a secondary result, this manuscript deals with Quality-of-Service metrics in ad hoc networks. This work intends to prove that short-term fairness has a positive impact on the long-term user satisfaction.LYON-ENS Sciences (693872304) / SudocSudocFranceF