Modélisation stochastique et simulation des réseaux sans fil multi-sauts

= Stochastic modelling and simulation of wireless multi-hop networks

• Auteur / Autrice : Elyiès Ben Hamida
• Direction : Guillaume Chelius, Éric Fleury
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique et mathématiques
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale en Informatique et Mathématiques de Lyon
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CITI - Centre d'Innovation en Télécommunications et Intégration de services (Lyon, INSA)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réseaux locaux sans fil

Systèmes de télécommunications

Résumé

Un réseau sans fil multi-sauts est un réseau auto-organisé dans lequel les entités communiquent par radio, sans avoir recourt à une infrastructure centralisée. La connectivité de bout en bout est assurée au moyen de communication multi-sauts. Ces travaux de thèse s’inscrivent dans la problématique de la modélisation et la simulation des réseaux sans fil multi-sauts et s’articulent autour de trois axes. Tout d’abord, nous abordons le problème du dimensionnement des protocoles de découverte de voisinage. Nous proposons une modélisation stochastique du réseau, des noeuds et du médium radio. Ensuite, nous analysons analytiquement l’impact de la couche physique sur les performances des protocoles et nous appliquons les résultats obtenus à un scénario réel issu du projet MOSAR. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous considérons la problématique de la simulation des réseaux sans fil. Nous commençons par présenter une étude comparative des différents simulateurs actuels, et nous introduisons le simulateur WSNet grâce auquel nous évaluons l’impact de la modélisation de la couche physique sur le comportement des protocoles de haut niveau. Enfin, le dernier axe de recherche aborde la problématique de la dissémination dans les réseaux de capteurs avec puits mobiles. Nous introduisons le protocole LBDD qui se base sur la notion d’infrastructure virtuelle. Ensuite, nous évaluons et comparons LBDD à différentes approches existantes au moyen d’analyse théorique et de simulation.

A wireless multi-hop network is a self-organizing network where entities communicate wirelessly without the need of a centralized base station. The end-to-end connection is accomplished through multi-hop communication. This thesis relates to the problem of modeling and simulation of wireless multi-hop networks and is divided into three main parts. First, we address the problem of the design of neighbor discovery protocols. We propose a stochastic modeling of the network, the nodes and the radio channel. We then analytically analyse the impact of the physical layer modeling on the performance of hello protocols and we propose a method to adapt the protocol parameters to meet application constraints. A real scenario from the MOSAR project is analyzed. In the second part, we consider the problem of simulation of wireless multi-hop networks. We first provide a detailed comparative study of various existing simulators and we introduce the WSNet simulation environment. Using WSNet we investigate the impact of the physical layer modeling on the behavior of high-level protocols. Finally, in the last part, we address the problem of data dissemination in wireless sensor networks with mobile sinks. We introduce the LBDD protocol which is based on the concept of virtual infrastructure. We then evaluate and compare LBDD to different approaches using theoretical analysis and simulation.