Prototypage d'une nouvelle méthode d'accès multi-canal multi-saut sans RDV

Abstract

Une des problématiques les plus importantes pour les réseaux locaux sans fil est l'accès et le partage du médium radio sans fil. Plusieurs protocoles MAC mono-canal ont été proposés et abordent cette problématique avec des solutions intéressantes, mais certains problèmes majeurs liés à l'accès au canal (noeud caché, synchronisation, propagation des RDV) pour un contexte de transmission multi-saut, persistent encore et font toujours l'objet d'intenses études de la communauté scientifique, surtout lorsqu'il s'agit de réseaux de capteurs sans fil distribués sur des topologies étendues. Afin de trouver des solutions plus efficaces, certains travaux de recherches ont proposé des protocoles MAC multi-canal, traitant souvent le cas idéal, où tous les noeuds dans le réseau sont à portée les uns des autres, ou lorsque les émissions et réceptions des trames de données sont précédées de trames des contrôles pour l'établissement de rendez-vous (RDV) entre les noeuds concernés. Les méthodes d'accès multi-canal restent confrontées à certains problèmes spécifiques liés à l'utilisation de plusieurs canaux, comme les problèmes multi-canal du noeud caché, et de surdité (lorsqu'un noeud n'arrive pas à joindre un autre noeud du réseau si il est occupé sur un autre canal), et de partition logique (lorsqu'une partie des noeuds du réseau s'isole des autres noeuds par manque d'informations sur l'utilisation des canaux). L'établissement des RDV nécessite soit un canal dédié uniquement aux échanges des trames de contrôle, ce qui consomme de la bande passante ; soit une phase dédiée aux RDV, ce qui introduit un délai important dans le réseau. En étudiant la littérature traitant l'accès au medium multi-canal, nous constatons que les RDV ne garantissent pas la réservation des canaux de façon cohérente (de façon déterministe) sans conflit entre les noeuds dans le réseau, et peuvent rendre difficile les transmissions en multi-saut. Une solution pour éviter tout conflit dans l'utilisation des canaux, est de propager si possible les RDV vers les voisins du noeud récepteur au-delà de 2 à 3 sauts, ce qui complexifie significativement la gestion des RDV (à cause des contraintes supplémentaires sur les prises de rendez-vous et du coût élevé en temps et bande passante de contrôle). C'est face à cette complexité de la gestion des RDV multi-sauts que s'inscrit notre contribution. Il s'agit pour nous d'utiliser une méthode d'accès multi-canal aléatoire sans RDV multi-saut, qui doit se baser sur la méthode ALOHA slottée (Slotted-Aloha) améliorée pour notre contexte multi-canal. Nous avons implémenté cette méthode d'accès multi-canal sur un testbed réel constitué de noeuds WiNo mono-interface multi-canal, dont nous évaluons les performances en termes de : nombres des trames reçues ; nombre des trames perdues ; taux d'erreur trame (Frame Error Rate, FER) en fonction de la charge du réseau. Nous comparons ensuite notre solution avec la même méthode d'accès au médium, mais dans un cas mono-canal avec les mêmes paramètres de performance.