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Nadir BOUCHAMA
18/02/2008
Laboratoire de Modlisation & dOptimisation des Systmes
Modles de Qualit deService
dans
les Rseaux Mobiles AdHoc
mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]8/14/2019 Quality of Service Models in Ad Hoc Netwoks (in French)
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Plan de lExpos..
Rseaux Mobiles Ad Hoc : Motivation, Application Qualit de Service dans les Rseaux Mobiles Ad Hoc: Besoins et
motivation, Surdimensionnement versus ingnierie de trafic Approches pour offrir la QoS: Taxonomie et Critiques
Notions de soft QoS, hard QoS, et QoS adaptive Performances des Modles de QoS hrits du monde filaires:
IntServ et DiffServ: Modles de QoS pour les MANETS: volution ou rvolution ? Trois modles phare: INSIGNIA, SWAN, FQMM
Taxonomie & Comparaison qualitative Conclusion gnrale et perspectives
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Rseaux mobiles ad hoc
Liens sans fils
Une topologie dynamique Contraintes dnergie Absence dinfrastructure
centralise Auto-organisation et auto-
configuration
Limitation du canal Radio Vulnrabilit
Applications:Militaire, missions de sauvetage,
communications de groupes, accsInternet, etc
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Motivation
Au dbut des rseaux sans fils :
Le premier souci est de permettre la connectivit
Le principe utilis est le BEST EFFORT cest--dire AU MIEUX
Aucune garantie de livraison des donnesSEND AND PRAY
Mais.pour certains applications ce service nest pas du tout suffisant
Exemple:
Applications multimdias, tlphonie, jeux, applications critiques,communications dans un champs de bataille, etc.
La QoS nest pas une OPTION mais une NECESSIT pourpermettre dattirer surtout lattention des INDUSTRIELS
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Complexit
Qualit de service dans les MANETs = Fournir unefonctionnalit complexe dans un environnement trsdynamique o les ressources sont rares.
Solution: Deux approches classiques:
Sur-dimensionnement
Ingnierie de trafic
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Sur-Dimensionnement
Avantages: Facile et peut se faire de faon graduelle; Aucun mcanisme de QoS nest ncessaire;
Inconvnients: Peut tre trs coteux pour le dploiement et la mise a jour; Difficile prdire les besoins futurs du trafic;
Ne peut pas garantir les garanties sur le dlais; Dans la plupart des cas, il sagit dun dplacement du problme; Perte de ressources (rseau sous-utilis); Pour un rseau mobile ad hoc les ressources sont rares et
volatiles; La bande de frquence est trs limite
Principe :
Agir sur les RESSOURCES (solution matrielle)Approvisionner le rseau avec suffisamment de ressourcessi besoin est
PROH
IBITIF
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Ingnierie de trafic (Traffic engineering)
Principe
Agir sur le Trafic (solution logicielle)Utiliser des mcanisme de contrle et de prioritpour le trafic
Avantages: Rentable;
Utilisation rationnelle des ressources;
Inconvnients: Complexe implmenter;
Problme de passage lchelle (scalability)
Congestion-related
performancedegradation has beenfound to cause themajority of networkdowntime costs
Michael HowardPresident, Infonetics Research
Cest cette deuxime approche qui nousintresse dans lexpos actuel
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Taxonomies..
CoucheMAC
Protocolesdesignalisatio
n
Routageavec QoS
[WuH99] K. Wu and J. Harms, QoS Support in Mobile Ad Hoc Networks. Crossing Boundaries-the GSA Journal of University of Alberta, Volume 1, n 1. pages 92- 106. Novembre 2001
Classification la plus connue et la plus cite:
Ingnierie de traficSurdimensionnement
Qualit de Service dans les Rseaux AdHoc
XApprochesInter couche
CROSS LAYER
Interviennent une couche ou sous-couche du modle de rfrence OSI
Modlesde QoS
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Modles de QoS Modle de QoS
Un modle dfinitgnralement les blocs debase dune solution
donne : Contrle dadmission politique dordonnancement contrle de congestion, signalisation, routage avec QoS Lissage de trafic, etc
Dfinir QUI FAIT QUOI? Interaction ?Aspect architectural
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Proprits dun bon modle de QoS
Adaptabilit:sadapter ltat du rseau ad hocSimplicit:viter la complexit et la surchargeScalabilit:rsister aux facteurs limite tels que le nombre de nuds
, nombre de flux, nombre de classes, etc
Efficacit:offrir un bon niveau de QoS pour les applicationsprioritaires
Equit: vis--vis du trafic best effort
Robustesse: rsister aux perturbations dans le rseauScurit: dans certains cas comme le domaine militaire
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Critiques
Taxonomie critique notamment dans:
[Chaudet2006] Claude Chaudet, Isabelle Gurin Lassous, - tat des lieux sur la qualit de servicedans les rseaux ad hoc - Invited paper, in 'Colloque Francophone sur l'Ingnierie des Protocoles''- November 2006 - Tozeur, Tunisia.
Raisons ?
Impossible de classifier les solutions existantes selon cettetaxonomie;
Pourquoi sparer la signalisation et le QoS routing alors quilssont souvent complmentaires;Un bon modle de QoS est souvent construit partir deplusieurs blocs de base
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Classification propose
QoS level Autres noms Examples Peut on lavoirdans les
MANETS?
Best effort QoS: send and pray Transfert de donnes, FTP,etc
OUI
Soft QoS:
Hard QoS:
statistical QoS,better than best
effort,qualitative QoS,
guaranteed service,quantitative QoS
deterministic QoS,
Applications Multimdiasadaptives
Chirurgie distance, contrledune racteur nuclaire,
contrle de trafic arien
OUI
non
Classifier selon le niveau de QoS : chelle
allant du best effort la hard QoS
Meilleure
QoS
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Question Principale
Les deux modles classiques IntServ et DiffServ
sont-ils applicables aux rseaux mobiles ad hoc ?
MOTIVATION: Pourquoi rinventer la roue et inventer des modles
ex nihilo alors que deux modles existent dj ? Prendre en considration la possibilit de connexion
Internet Interoprabilit avec IntServ et DiffServclassiques
Faut-il une volution ou une
INTERNET
Passerelle(gateway)
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IntServ (Integrated services)
Emulation de circuits; Mcanisme de bout en bout; mcanisme de QoS par flux;
Utilise le protocole de signalisationRSVP
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AVANTAGES Plus scalable que IntServ Modle lger dans les nuds du rseau plus facile
dployer Peut fournir des fois une bonne QoS
INCONVENIENTS: Ne signale pas la congestion de faon explicite Quand la topologie du rseaux change les rles des neouds
change galement Difficile de ngocier dynamiquement un profil de trafic
PourMANETS ?
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SWAN(Stateless Wireless Ad hoc Networks)http://comet.columbia.edu/swan/overview.html
Soft QoS Inspir de DiffServ Ne pas garder les informations sur ltat 2 classe de trafic: best effortet real time Dfinit un contrle dadmission pour accepter/rejeter une
nouvelle connexion
http://comet.columbia.edu/swan/overview.htmlhttp://comet.columbia.edu/swan/overview.htmlhttp://comet.columbia.edu/swan/overview.htmlhttp://comet.columbia.edu/swan/overview.htmlhttp://comet.columbia.edu/swan/overview.htmlhttp://comet.columbia.edu/swan/overview.htmlhttp://comet.columbia.edu/swan/overview.html8/14/2019 Quality of Service Models in Ad Hoc Netwoks (in French)
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FQMMModle HYBRIDE: IntServ + DiffServ
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Year QoS model Service
provisioning policy
Advantages Disadvantages
Internet models 1994 IntServ per-flow-Merges the advantages of packet networks and
switched networks;
-Provides hard QoS;
-Zero packet loss;
-Need accurate link state information;
-not scalable;
-generates overhead;
-complex to implement;
-hard to maintain a virtual circuit ;
-Impractical for short-lived connections;
1998 DiffServ per-class -lightweight in the interior nodes by pushing
complexity to the network edges ;
-Offered QoS is sometimes sufficient;
-More scalable than IntServ;
-Does not need signalling at every hop;
-Does not provide end-to-end guarantees;
-Difficult to verify service quality by users or providers;
-Does not define any congestion control mechanism;
-QoS provisioning is separate from routing process;
-Very difficult to make a dynamically negotiated traffic;
Ad hoc QoS
models
2000 FQMM hybrid -Combines the benefits of IntServ with those
of DiffServ ;
-Interoperability with wired network;-Flexible;
-Independent from the underlying routing
protocol;
-Can not provide hard QoS due to the DiffServ ingress nodes;
-not scalable when real-time traffic increases;
-difficulty in distinguishing edge and core nodes due to the peer to peer natureof MANETs ;
2002 SWAN per-class -More scalable than INSIGNIA;
-reacts to congestion by using ECN (Explicit
Congestion Notification) feedback;
-Independent from the underlying routing
protocol;
-All UDP (real-time) traffic is treated similarly;
-Can not provide hard QoS;
1998 INSIGNIA Per flow-Independent from the underlying routing
protocol;
-Reduced complexity due to in-band signalling;
-quick response to topology changes;
-not scalable;
-Inefficiency in bandwidth management;
-Not suitable for real-time applications that have stringent QoS requirements;
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Schma rcapitulatif
Harpree
tet al
INORA 2002
INSIGNIA1998
Modles QoSde INTERNET
Modles de QoSpour MANETS
HQMM 2006
FQMM2000
CEQMM2006
SWAN2002
DiffServ1998
QPART2004
Solutions basessur IntServSolutions basessur DiffServ Solutionshybrides
IntServ 1994
Tem
ps
Soft QoS Hard/ pseudo hardQoS
+ TORA
SCALABILIT
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Conclusion &Perspectives
La qualit de Service dans les rseaux mobiles ad hoc doit tre ADAPTIVE
IntServ et DiffServ ne sont pas directement mappables pour les rseaux mobiles ad hoc La conception des modles de QoS peut se faire EVOLUTIONNAIRE
Le problme majeur des protocoles et modles proposs reste le problme de scalabilitappel aussi S word problem
DiffServ est mieux adapt aux rseaux mobiles ad hoc que IntServ;
Chaque modle propos est ddi des scnarios bien dfinis;
La scalabilit reste le problme majeur des solutions proposes;
Travail en cours:
Projet au CERIST: VoiP dans les rseaux ad hoc pour les oprations de secours Mtriques: dlai de bout en bout, gigue,
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