Exploit link-state routing to improve TCP in mobile ad hoc networks

• Auteur / Autrice : Despoina Triantafyllidou
• Direction : Khaldoun Al Agha, Maria Papadopouli
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Paris 11 en cotutelle avec Heraklion, University of Crete
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réseaux ad hoc (informatique)

TCP/IP (protocole de réseaux d'ordinateurs)

Résumé

Nous exploitons le routage d'état des liens pour améliorer le bout-en-bout débit des réseaux ad hoc mobiles, en fournissant au protocole TCP une couche réseau plus efficace. A part l’utilisation du routage proactif, le but principal est de ne pas modifier TCP. Ses fonctionnalités et ses sémantiques bout-en-bout restent sans modifications. On considère TCP sur des réseaux auto-organisées et auto-configurées, sans aucune infrastructure préexistante. La pile des protocoles considérés intègre TCP sur des nœuds potentiellement mobiles, avec une couche réseau géré par le protocole OLSR et une couche MAC du type IEEE 802. 11. Nous commençons par une évaluation du TCP sur les réseaux ad hoc, statiques et mobiles. Pour une évaluation de la performance à terme long, nous introduisons un modèle de simulation du TCP évolutif et optimisé, qui permet d'atteindre des temps de simulation longs. Le modèle permet d'obtenir des résultats stables et d'étudier les interactions des protocoles impliqués. Les solutions proposées sont les suivants. Premièrement, TCP est évaluée sur un système de routage basé au délai du réseaux. Une telle approche fournit aux connexions des chemins de retard faible, en évitant les oscillations de route. En outre, le protocole de routage permet des estimations sur les délais du réseau au niveau local entre voisins, ainsi que au niveau de bout-en-bout. En conséquence, cette information s’utilise pour que le protocole TCP adapte son temporisateur. Enfin, nous introduisons une expression du produit délai-bande du réseau en fonction du délai, pour fixer la limite de la fenêtre de congestion du TCP dynamiquement. Traditionnellement, cela a une valeur fixe.

We exploit the link state routing to improve the end to end throughput of mobile ad hoc networks by providing an enhanced network layer to TCP. Out main purpose is to leave TCP intact. Neither its core functionality nor its end to end semantics subject to changes. TCP is considered to operate in impromptu, self organised and self configured networks. The protocol stack incorporates TCP operating over potentially mobile nodes, with a network layer managed by OLSR and with an IEEE 802. 11 MAC layer. The study begins with an evaluation of the TCP’s behaviour in static and mobile ad hoc networks. To achieve a long term performance evaluation, a scalable optimised simulation model for TCP is introduced, which allows to reach long simulation times. Following the results of the performance study, the mechanisms of proactive routing are exploited to propose an enhanced and more efficient network layer for TCP. TCP is first evaluated over a delay based routing scheme with a path locking optimisation. Such an approach provides low delay paths to the TCP connections, avoiding at the same time the route oscillations. Furthermore, the routing protocol makes estimations about the network delays, both locally between neighbours, as well as end to end. It conveys the delay information to TCP, which adapts its retransmission timer accordingly. Finally, a delay based expression for the bandwidth delay product is introduced to set the congestion window limit of TCP dynamically. Traditionally, the latter has a fixed value. Apart from preserving the TCP’s semantics, we also aim to keep the design of any proposed mechanism simple and realistic, so that the solutions are scalable.