Link failure detection, network recovery, and network reliability in multi-hop wireless networks

Résumé

Dans cette thèse, nous étudions les réseaux maillés sans fil (WMN) ainsi que les réseaux mobiles ad hoc (MANET), deux types de réseaux de communication multi-sauts sans fil. Les WMN et les MANET sont des technologies prometteuses qui ont la capacité de fournir des solutions efficaces à de nombreuses applications dans les domaines technologique, social, militaire, d’aide aux sinistres et économique. Certaines de ces applications sont des extensions de la couverture des réseaux cellulaires, de l'accès Internet à large bande et des réseaux communautaires et de voisinage. Le grand défi dans ces types de réseaux est le taux fréquent de bris de liens, rendant ainsi moins fiables la communication par rapport à d'autres types de réseaux. Cependant, la mise en oeuvre d'un mécanisme rapide pour détecter les défaillances de liaison, l’application de métriques et d’un protocole de routage efficace et fiable ainsi qu’un puissant mécanisme de reconfiguration pour récupérer les échecs de liaison, vont améliorer grandement les performances des WMN et MANET et augmenteront leur fiabilité et leur disponibilité. Notre recherche comporte trois orientations. Dans la première direction, nous étudions les approches de détection de défaillance de lien et les techniques de récupération de défaillance de liaison. Dans cette direction, nous analysons mathématiquement la détection de défaillances de lien basée sur l’approche Hello mise en oeuvre dans les protocoles de routage qui utilisent deux routes, l'une comme route principale et l'autre comme route de sauvegarde immédiatement utilisée lors des défaillances de lien. Les objectifs de l'analyse ci-dessus sont de calculer mathématiquement le rapport de livraison des paquets et de déterminer le gain que nous pourrions réaliser en utilisant deux itinéraires au lieu d'un. Nos résultats montrent que la livraison des paquets est augmentée de 1,5 fois en utilisant deux routes au lieu d'une. Il montre également que l'application de deux voies est essentielle pour couvrir les valeurs de taux d'échec de liaison élevé, et le besoin d'utiliser deux routes au lieu d'une, est plus urgent dans WMNs et MANETs avec des valeurs de taux de panne de liaison plus élevées, De plus, nous proposons un nouveau cadre qui attribue dynamiquement les valeurs des paramètres du schéma de détection de défaillance de lien basé sur l’approche Hello en rapport avec les types de communication et les exigences de QoS. En outre, nous proposons un protocole novateur pour améliorer la performance du système de détection de défaillance de liaison basée sur l’approche Hello. Dans la deuxième direction, nous étudions les protocoles et métriques de routage fiables. Cette thèse propose un nouveau protocole de routage adaptatif pour augmenter la connectivité et la fiabilité du réseau tout en minimisant le nombre de sauts, en réduisant la distribution spatiale et la mémoire des noeuds de réseau et en simplifiant le processus de routage. La fiabilité et la connectivité du réseau sont étudiées dans le dernier volet. Basé sur notre étude, les seules façons de fournir des communications fiables et stables, réduire pratiquement la perte de paquets à zéro, et soutenir les communications multimédias dans MANETs et WMNs sont, l’utilisation de multi-route au lieu d'une, et en permettant aux protocoles de routage de sélectionner les routes les plus stables parmi les itinéraires disponibles. La densité de noeuds de réseau spécifie la probabilité de l’existence d'un itinéraire parmi n'importe quelle paire de source et de destination choisie au hasard. Ainsi, pour assurer l'existence de deux routes entre n'importe quelle paire source et destination, la densité nodale doit être supérieure à un certain seuil. Dans cette thèse, nous proposons un modèle mathématique pour trouver ce seuil. Nos résultats montrent que la probabilité d'avoir deux routes augmente de façon exponentielle avec le nombre de noeuds jusqu'à atteindre la région de saturation où l'augmentation du nombre de noeuds a un impact négligeable la croissance de cette probabilité. En plus de cela, nous étudions les effets de la mobilité des noeuds sur la connectivité réseau. Notre travail est évalué avec MATLAB.

Date	20 juin 2017
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Michel Kadoch (Directeur(-trice))