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RNRT AIRNET 2006-2009

Conception d’un réseau entièrement radio

Friday 2 June 2006

AIRNET website

L’objectif de notre projet est d’étudier comment concevoir et mettre en œuvre une infrastructure d’interconnexion fondée entièrement sur des réseaux locaux sans fil opérant dans une bande de fréquence publique. La motivation pour le projet vient de l’observation que des réseaux de type 802.11 (Wi-Fi) sont déployés graduellement dans des endroits à grande densité de population et offrent une technologie d’accès à l’Internet global à travers des points d’accès (AP). Ce déploiement est spontané et pour l’instant il n’y a ni coordination ni collaboration entre zones couvertes : par exemple des points d’accès d’opérateurs différents ne communiquent pas entre eux. Imaginons une infrastructure d’interconnexion dans laquelle un nouveau point d’accès rejoigne dynamiquement un ensemble de points déjà existants en participant au relayage multi-sauts de paquets pour étendre la zone de couverture. Les éléments de base de cette architecture peuvent être des points d’accès Wi-Fi au sens traditionnel, mais aussi certains hôtes mobiles qui souhaitent prendre une part active dans la communication à la manière de réseaux ad hoc. À l’instar d’Ethernet qui a contribué au développement spontané de l’Internet dans ses débuts, nous pensons que l’interconnexion dynamique des points d’accès sans fil peut changer profondément le paradigme de communication: l’infrastructure spontanée des réseaux sans fil devient le cœur du réseau d’interconnexion et fournit à l’utilisateur un service de communication mobile banalisé.

Site Web du projet.

Le projet devra relever plusieurs défis. Le problème principal est lié aux caractéristiques du médium de transmission radio : en effet, son comportement est très différent des supports filaires couramment utilisés dans l’Internet existant. Même si les performances des réseaux sans fil sont relativement bonnes par rapport aux réseaux mobiles de télécommunication (GPRS, EDGE, UMTS), elles se dégradent rapidement dans une infrastructure multi-sauts qui utilise des protocoles standards de l’Internet (TCP/IP) [7]. Pour ces raisons, nous pensons qu’une interconnexion entièrement sans fil doit se baser sur des principes différents de l’Internet actuel, parce que son architecture de protocoles n’a pas été conçue pour tenir compte des caractéristiques de réseaux sans fil et de la mobilité des hôtes :

- Le médium de transmission sans fil impose de nouvelles contraintes sur l’architecture de communication : l’affaiblissement du signal, la propagation multi-chemins, la distorsion temporelle provoquent une variation importante du débit, du taux d’erreurs et du délai. Le positionnement spatial par rapport à un point d’accès peut poser également les problèmes des hôtes cachés ou exposés. L’Internet n’a pas été conçu pour tenir compte efficacement de ces contraintes.
- Les protocoles de routage, les principes de nommage et d’administration de l’Internet actuel se basent sur un cœur du réseau à deux niveaux de hiérarchie qui est déployé et administré par un personnel hautement qualifié. Pour concevoir une interconnexion sans fil spontanée à laquelle peuvent participer potentiellement tous les utilisateurs, nous devons envisager une approche radicalement différente fondée sur des principes d’auto-organisation et d’auto-gestion qui permettent une croissance incrémentale sans perte de la capacité globale.
- Le schéma d’adressage de l’Internet filaire et sa structure de routage sont rigides - ils étaient conçus pour une infrastructure figée connectant des hôtes stationnaires à un point unique d’attachement. Des solutions proposées pour gérer la mobilité (Mobile IP, version IPv4 et IPv6, ainsi que ses améliorations comme Hierarchical Mobile IP) ne sont que des palliatifs qui apportent certaines fonctionnalités sans vraiment résoudre tous les problèmes. En effet, une solution globale pour gérer des hôtes mobiles nécessite des structures d’adressage, de nommage et de routage complètement différentes.
- TCP, le protocole le plus utilisé dans l’Internet actuel, n’offre pas de performances satisfaisantes dans un environnement sans fil. Une nouvelle architecture d’interconnexion doit tenir compte de ce problème.
- Etant donné la pluralité des technologies sans fil et afin de prendre en compte des scénarios de migration par rapport aux couches radio existantes, une couche de routage fédératrice est nécessaire. Les protocoles dynamiques de routage ad hoc multi-sauts constituent une technologie candidate pour cette infrastructure d’interconnexion. Il est néanmoins nécessaire de fournir des extensions dans ce cadre fédérateur, en particulier, le passage à l’échelle [4] et la qualité de service.

Dans notre vision, les points d’accès de réseaux sans fil publics et les hôtes mobiles coopèrent pour maintenir une infrastructure de communication sans fil qui dispose d’une capacité de transmission accrue et qui supporte la mobilité des hôtes de manière souple. L’objectif du projet est d’étudier comment réaliser cette vision de manière progressive, comme l’Internet filaire à ses débuts avec un ensemble minimal de règles et de protocoles.

P.S.

[4] B. Ford. Unmanaged Internet Protocol: Taming the Edge Network Management Crisis. In Proc. HotNets-II, pages 476-483, Boston, 2003.

[7] R. Karrer et al. Enabling Large-scale Wireless Broadband: The Case for TAPs. In Proc. of HotNets 2003, Cambridge, USA, November 2003.


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