HINT - from opportunistic network characterization to application development

par Gwilherm Baudic

Thèse de doctorat en Réseaux, Télécommunications, Systèmes et Architecture

Sous la direction de Emmanuel Lochin et de Tanguy Pérennou.

Le président du jury était Ana Cavalli.

Le jury était composé de Emmanuel Lochin, Tanguy Pérennou, Patrick Gélard.

Les rapporteurs étaient Cong-Duc Pham, Anne Fladenmuller.

  • Titre traduit

    HINT - de la caractérisation de réseau opportuniste au développement d'applications


  • Résumé

    Les réseaux tolérants aux délais sont aujourd’hui une alternative prometteuse aux réseaux traditionnels basés sur une infrastructure, encore peu déployée. Il existe plusieurs manières d’évaluer les performances d’un tel réseau : expériences de déploiement grandeur nature, modèles théoriques, simulation, émulation, jeu de traces. Chacune a ses avantages et inconvénients, tant en termes de coûts matériels, de réalisme, de temps nécessaire ou de capacité à gérer des noeuds réels. Cependant, aucune ne répond réellement aux besoins des développeurs d’applications. Dans cette thèse, nous nous focaliserons sur l’émulation. Dans une première partie, nous nous intéresserons aux entrées possibles pour un tel système. Nous proposons tout d’abord un modèle analytique pour prévoir le taux de pertes dans un réseau où les noeuds possèdent une mémoire limitée à un seul paquet. Ensuite, inspirés par les approches de mise à l’échelle de traces de la littérature, nous étudions les hypothèses prises pour l’analyse statistique de traces réelles, et montrons leur influence sur les lois de probabilité obtenues ainsi que les performances réseau observées. Nous étendons ensuite cette étude à la totalité du cycle de vie des traces réelles, en considérant la collecte de données, le filtrage et la mise à l’échelle de celles-ci. Dans une seconde partie, nous proposons une architecture possible d’un émulateur DTN hybride, c’est-à-dire comportant à la fois des noeuds réels sous forme d’intelliphones, et des noeuds virtuels. Le principal avantage ici est de pouvoir évaluer des applications réelles, éventuellement déjà existantes, dans un contexte DTN, et ce de manière aussi transparente que possible. Nous identifions les limites des approches existantes, ce qui nous permet d’établir une liste de spécifications pour notre système. Nous proposons ensuite un système, nommé HINT, permettant de remplir ces spécifications. L’ensemble est ensuite validé, puis appliqué à l’étude de quelques exemples.


  • Résumé

    Delay Tolerant Networks are currently a promising alternative to infrastructure-based networks, but they have not seen a wide deployment so far. There are several ways to evaluate the performance of such networks: field trials, theoretical models, simulation, emulation or replaying contact datasets. Each one has its advantages and drawbacks in terms of material cost, realism, required time or ability to manage real nodes. However, none of them effectively addresses the needs of application developers. In this thesis, we will focus on emulation. In a first part, we will deal with possible inputs for such a system. We first propose an analytical model to predict the drop ratio in a network where nodes have a one-packet buffer. Then, taking inspiration from trace scaling approaches from the literature, we study the hypotheses and assumptions taken for real traces statistical analyses, showing their impact on the obtained probability distributions and observed network performance metrics. We then extend this study to the whole life cycle of real traces, by considering data collection, filtering and scaling. In a second part, we propose a possible architecture for a hybrid DTN emulator, using both real nodes as smartphones and virtual nodes. The main advantage here is to be able to evaluate real applications, including preexisting ones, in a DTN context, doing so as transparently as possible. We identify the limitations of existing approaches, which helps us build a list of specifications for our system. Then, we propose a system called HINT which matches these specifications. HINT is validated, and applied to the study of some examples.


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