Contribution à la qualité de service dans les réseaux d'accès sans-fil
Résumé
Abstract : This thesis is a contribution to specifying, modelling and evaluating Quality of Service mechanisms destined to Wireless Local and Metropolitan networks. The first part of this work is the modelling, using Markov chains, of the IEEE 802.11e EDCA access scheme. The model we introduce adds, with regards to state of the art models, mechanisms present in the standard which were not accounted for (explicit consideration of the virtual collision phenomena) and corrects misconceptions with regards to the standard (considering the AIFS periods within the Backoff procedure). The model was rendered synthetic in order to make easier it to use (for this purpose we used the Beizer rules of reduction). The model was then used within a hybrid admission control algorithm, using in its decision process both the model and network state measures. The algorithm was validated and compared to other admission control algorithms using ns-2 simulations. In parallel, we proposed a modification of EDCA's behaviour towards virtual collisions making it fairer. This modification was evaluated using the Markov chain model. A second part of this work was the development, for WiMAX, of bandwidth management framework offering QoS guarantees. This framework is made out of three interacting parts : 1- a bandwidth management for WiMAX that can be modelled as a Latency-Rate server ; 2- an aggregated bandwidth request-response mechanism making the management simpler and more flexible ; 3- an admission control algorithm associated to the architecture guaranteeing its correct functioning. The framework was prospectively developed for heterogeneous wireless networks (WiMAX WMAN interconnecting WiFi WLANs). Our work's perspectives are on this track : defining a complete QoS solution for heterogeneous wireless networks.
Résumé : La thèse développe une contribution à la spécification, la modélisation et l'évaluation de mécanismes destinés à la fourniture de qualité de service dans les réseaux sans fil locaux et métropolitains. La première partie du travail concerne une modélisation en chaîne de Markov du protocole d'accès EDCA de IEEE 802.11e qui, par rapport aux modèles présents dans la littérature, ajoute des mécanismes du standard qui n'avaient pas été introduits (prise en compte explicite de la collision virtuelle) et corrige des erreurs de conception (prise en compte des périodes AIFS de la procédure de Backoff). Ce modèle a été rendu synthétique pour en faciliter l'usage (réductions réalisées à l'aide des règles de Beizer). Ce modèle a ensuite été utilisé pour définir un algorithme de contrôle d'admission hybride, intégrant dans son processus de décision un modèle analytique et des mesures de l'état du réseau. L'algorithme de contrôle d'admission ainsi développé a été en premier lieu validé puis comparé à d'autres algorithmes de contrôle d'admission par simulation sous ns-2. Notons aussi que nous avons proposé, une modification du comportement de EDCA face à une collision virtuelle assurant une meilleure équité aux catégories d'accès. Cette modification a été évaluée à l'aide du modèle. Une deuxième partie du travail consiste en la proposition pour WiMAX d'une architecture de gestion de bande passante pouvant fournir des garanties de qualité de service. Cette architecture se compose de trois parties interagissantes : 1- une gestion de la bande passante sous WiMAX assimilée à une classe de serveurs dite classe des serveurs latence-débit, 2- un mécanisme de requête-réponse de bande passante agrégée simplifiant la gestion de bande passante et la rendant plus flexible, 3- un protocole de contrôle d'admission associé à l'architecture et qui en garantit le bon fonctionnement. L'architecture ainsi conçue s'inscrit dans une prospective de réseaux hétérogènes sans fil (réseaux métropolitain WiMAX connectant entre eux et à Internet des réseaux locaux WiFi). C'est dans cette optique que s'inscrira la suite de notre travail. Elle consistera en la combinaison des mécanismes que nous proposons afin de fournir une solution complète de qualité de service pour des réseaux hétérogènes sans fil.
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