Fiabilit? et probl?mes de d?ploiement du codage r?seau dans les r?seaux sans fil

par Paul-Louis Ageneau

Thèse de doctorat en Informatique et r?seaux

Sous la direction de Nadia Boukhatem.

Le président du jury était Philippe Martins Goncalves.

Le jury était composé de Thi Mai Trang Nguyen, Mario Gerla, Michel Bourdelle?s, Megumi Kaneko.

Les rapporteurs étaient Andr?-Luc Beylot, Mohamed Yacine Ghamri Doudane.


  • Résumé

    M?me si les r?seaux de donn?es ont beaucoup ?volu? au cours des derni?res d?cennies, les paquets sont presque toujours transmis d?un n?ud ? l?autre comme des blocs de donn?es inalt?rables. Cependant, ce paradigme fondamental est aujourd?hui remis en question par des techniques novatrices comme le codage r?seau, qui promet des am?liorations de performance et de fiabilit? si les n?uds sont autoris?s ? mixer des paquets entre eux. Les r?seaux sans fil manquent de fiabilit? en raison des obstacles ou interf?rences que subissent les liens sans fil, et ces probl?mes peuvent empirer dans des topologies maill?es avec de multiples relais potentiels. Dans ce travail, nous nous concentrons sur l?application du codage r?seau intra-flux aux flux unicast dans les r?seaux sans fil, avec pour objectif d?am?liorer la fiabilit? des transferts de donn?es et de discuter des opportunit?s de d?ploiement et des performances. Tout d?abord, nous proposons une borne inf?rieure pour la redondance, puis un algorithme opportuniste distribu?, pour adapter le codage aux conditions du r?seau et permettre la livraison fiable des donn?es dans un r?seau sans fil maill?, tout en prenant en compte les besoins de l?application. En outre, puisque les op?rations requises pour le codage r?seau sont co?teuses en termes de calcul et de m?moire, nous ?tendons cet algorithme pour s?adapter aux contraintes physiques de chaque n?ud. Ensuite, nous ?tudions les interactions du codage intra-flux avec TCP et son extension MPTCP. Le codage r?seau peut en effet am?liorer les performances de TCP, qui ont tendance ? ?tre plus faibles sur les liens sans fil, moins fiables. Nous observons l?impact des probl?mes d??quit? qui se posent quand des flux cod?s fonctionnent en parall?le avec des flux traditionnels non cod?s. Pour finir, nous explorons deux mani?res diff?rentes d?am?liorer les performances de MPTCP dans les environnements sans fil : le faire fonctionner sur du codage r?seau, et impl?menter directement le codage directement dans le protocole MPTCP tout en pr?servant sa compatibilit? avec TCP

  • Titre traduit

    Reliability and deployment issues of network coding in wireless networks


  • Résumé

    Even if packet networks have significantly evolved in the last decades, packets are still transmitted from one hop to the next as unalterable pieces of data. Yet this fundamental paradigm has recently been challenged by new techniques like network coding, which promises network performance and reliability enhancements provided nodes can mix packets together. Wireless networks rely on various network technologies such as WiFi and LTE. They can however be unreliable due to obstacles, interferences, and these issues are worsened in wireless mesh network topologies with potential network relays. In this work, we focus on the application of intra-flow network coding to unicast flows in wireless networks. The main objective is to enhance reliability of data transfers over wireless links, and discuss deployment opportunities and performance. First, we propose a redundancy lower bound and a distributed opportunistic algorithm, to adapt coding to network conditions and allow reliable data delivery in a wireless mesh. We believe that application requirements have also to be taken into account. Since network coding operations introduce a non negligible cost in terms of processing and memory resources, we extend the algorithm to consider the physical constraints of each node. Then, we study the interactions of intra-flow coding with TCP and its extension MPTCP. Network coding can indeed enhance the performances of TCP, which tends to perform poorly over lossy wireless links. We investigate the pratical impact of fairness issues created when running coded TCP flows besides legacy non-coded TCP flows. Finally, we explore two different ways to enhance the performance of MPCTP in wireless environments : running it over network coding, and implementing the coding process directly in MPTCP while keeping it fully TCP-compatible.


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