Exclusion mutuelle de groupe dans les réseaux mobiles ad hoc

Les environnements mobiles

Un environnement mobile est un système composé de sites mobiles et qui permet à ses utilisateurs, d’accéder à l’information indépendemment de leurs positions géographiques. Le modèle de système intégrant des sites mobiles et qui a tendance à se généraliser, est  composé de deux ensembles d’entités distinctes : les sites fixes d’un réseau de communication filaire classique (wired network), et les sites mobiles (wireless network) [IB94]. Certains sites fixes, appelés stations support mobile (Mobile Support Station) ou station de base (SB) sont munis d’une interface de communication sans fil pour la communication directe avec les sites ou unités mobiles (UM), localisés dans une zone géographique limitée, appelée cellule (voir figure 5.1). À chaque station de base correspond une cellule à partir de laquelle des unités mobiles peuvent émettre et recevoir des messages. Alors que les sites fixes sont interconnectés entre eux à travers un réseau de communication filaire, généralement fiable et d’un débit élevé. Les liaisons sans fil ont une bande passante limitée qui réduit sévèrement le volume des informations échangées [DR92]. Dans ce modèle, une unité mobile ne peut être, à un instant donné, directement connectée qu’à une seule station de base. Elle peut communiquer avec les autres sites à travers la station à laquelle elle est directement rattachée. L’autonomie réduite de sa source d’énergie, lui occasionne de fréquentes déconnexions du réseau ; sa reconnexion peut alors se faire dans un environnement nouveau voire dans une nouvelle localisation. Site Fixe Site Fixe Site Fixe Site Fixe Réseau Statique (Mbps à Gbps) Station de base Station de base Station de base UM UM UM UM UM UM UM UM UM UM FIG. 5.1 – Le modèle des réseaux mobiles avec infrastructure 89 Exclusion mutuelle de groupe dans les réseaux mobiles ad hoc Le modèle de réseau sans infrastructure préexistante ne comporte pas l’entité site fixe, tous les sites du réseau sont mobiles et se communiquent d’une manière directe en utilisant leurs interfaces de communication sans fil (voir figure 5.2). L’absence de l’infrastructure ou du réseau filaire des stations de base, oblige les untiés mobiles à se comporter comme des routeurs qui participent à la découverte et la maintenance des chemins pour les autres hôtes du réseau. UM UM UM UM UM UM UM Portée de la communication FIG. 5.2 – Le modèle des réseaux mobiles sans infrastructure La mobilité et la portabilité offertes par les environnements mobiles, permettront le développement de nouvelles classes d’application : services d’informations avec accès à diverses bases de données en tout lieu et à tout temps (pages jaunes, distribution, spectacles, etc.) et des applications dites verticales relevant de domaines spécifiques : compagnie de location, localisation d’employés dans une entreprise [Nad98], etc. La messagerie électronique connaîtra un développement spectaculaire ; les usagers munis de communicateurs pourront envoyer et recevoir des messages de n’importe où et les nouvelles électroniques leur seront délivrées en fonction de leurs profils respectifs [IB92]. La permanence de la connexion des usagers aux réseaux d’information, indépendemment de leurs positions géographiques contribuera au développement des applications coopératives

LES ENVIRONNEMENTS MOBILES [DBCF92, DBCF92, DBC+93, FZ94].

Caractéristiques physiques des unités mobiles

Il est à prévoir que l’émergence d’un marché massif du calcul mobile, que la plupart des auteurs situent autour de la fin de cette décénie, sera basée sur des applications orientées vers des services d’information et de messagerie, et verra le développement de diverses configurations d’unités mobiles plus ou moins évoluées. Les configurations existantes, bien que diverses, se décomposent essentiellement en deux classes : les ordinateurs de poche (palmtops, avec une féquence d’horloge qui oscille entre 8 et 20 Mhz, une RAM de 1 Moctets et une ROM de 512 Koctets à 2 Moctets, sont généralement comparables à celle d’un ordinateur personnel (PC) de bureau avec une capacité mémoire de 2 à 8 Moctets et une fréquence d’horloge de 15 à 20 Mhz [PB93].

La fiabilité de la communication sans fil

La communication sans fil est moins fiable que la communication dans les réseaux filaires. La propagation du signal subit des perturbations (erreurs de transfert, micro-coupure, timeout) dues à l’environnements, qui altèrent l’information transférée. Il s’ensuit alors, un accroissement du délai de transit de messages à cause de l’augmentation du nombre de retransmissions. La connexion peut aussi être rompue ou altérée par la mobilité des sites. Un usager peut sortir de la zone de réception ou entrer dans une zone de haute interférence. Le nombre d’unités mobiles dans une même cellule (dans le cas des réseaux cellulaires), par exemple lors d’un rassemblement populaire, peut entraîner une surcharge du réseau. L’une aussi des limites de la communication sans fil vient de la relative faiblesse de la bande passante des technologies utilisées. On distingue les réseaux utilisant l’infrarouge avec un débit de 1Mbps, la communication radio avec 2 Mbps et le téléphone cellulaire avec 9 à 14 Kbps. La bande passante est évidemment partagée entre les utilisateurs d’une même cellule. Pour augmenter la capacité de service d’un réseau, deux techniques sont utilisées : la technique de recouvrement des cellules sur différentes longueurs d’ondes et celle qui réduit la portée du signal pour avoir plus de cellules mais de rayon moindre couvrant une région donnée. Chaque cellule est généralement subdivisée en sept cellules dont le rayon r est égal au tiers de celui de la cellule de départ. Deux cellules peuvent utiliser la même fréquence fi, si la distance d qui les sépare est au moins égale à trois fois le rayon r de la cellule (voir figure 5.3). Cette dernière technique est généralement plus utilisée à cause de sa faible 91 Exclusion mutuelle de groupe dans les réseaux mobiles ad hoc consommation d’énergie et une meilleure qualité du signal. FIG. 5.3 – Le principe de réutilisation de fréquence 5.2.3 Quelques éléments de l’infrastructure sans fil Les réseaux informationnels de demain dits PCN (Personal Communication Network) intégreront une large variété de services (voix, données, multimédia, etc.) offerts aux usagers indépendamment de leur position géographique. L’architecture générale de ces réseaux, bien qu’encore en débat, sera construite autour des infrastructures déjà existantes telles que : Les réseaux téléphoniques cellulaires (à l’avenir microcellulaire) reliés au réseau téléphonique public. Les réseaux locaux traditionnels tels Ethernet, étendus à la communication sans fil, et reliés à des réseaux plus étendus de type LAN, WLAN, Internet, etc. Les architectures orientées vers des services spécialisés fournit par diffusion sur des portions d’ondes radio en modulation de fréquence ou par des satellites à des usagers munis de terminaux spéciaux [PB93, IB94]. La même unité mobile peut, en principe, interagir avec les trois types d’infrastructures à différents moments, par exemple, en se déplaçant de l’intérieur d’un bâtiment où elle interagit avec un réseau local pourvu d’une interface de communication sans fil, à l’extérieur du bâtiment où elle interagit avec le réseau téléphonique cellulaire.