XLEngine : Une architecture crosslayer modle pour le support de la QoS dans les rseaux sans fil IEEE

1
XLEngine Une architecture cross-layer modèle
pour le support de la QoS dans les réseaux sans
fil IEEE 802.11

• Wafa Berrayana
• École Nationale des Sciences de lInformatique
  -Tunisie, LIP6 Paris
• Habib Youssef
• Institut Supérieure dInformatique et de
  Télécommunications- Tunisie
• Stéphane Lohier
• IGM, Université de Marne la Vallée
• Guy Pujolle
• LIP6, Paris 6

2
Plan

• Motivations
• Concepts cross-layer
• Caractérisation de larchitecture cross-layer
  modèle
• XLEngine Architecture cross-layer proposée
• Travaux futurs

3
Motivation (1)

• Les exigences en QoS ne peuvent pas être
  satisfaites si les solutions développées se
  focalisent sur des couches particulières sans se
  préoccuper des autres aspects liés aux autres
  couches.
• Il nexiste aucune normalisation du processus
  déchange dinformations.

4
Motivation (2)

• Selon les besoins à satisfaire, plusieurs
  architectures sont régulièrement proposées
  mettant en uvre de nouvelles adaptations.
• ? Risque davoir à long terme des systèmes sans
  fil incompatibles

But Proposition dune architecture cross-layer
modèle pour le support de la QoS dans les
réseaux sans fil
5
Concepts cross-layer
6
Le cross-layering Principe général
APPLICATION
APPLICATION
TRANSPORT
TRANSPORT
RESEAU
RESEAU
LIAISON
LIAISON
PHYSIQUE
PHYSIQUE
Architecture en couches isolées
Architecture cross-layer Cassure de la notion
de couches isolées
7
Architectures cross-layer

• Trois catégories darchitectures cross-layer

8
Critiques des architectures cross-layer
1ére catégorie

• ? Le sens déchange des données et les nouvelles
  routines intégrées ne sont pas normalisés.
• ? Fusionnement du code original avec le code
  ajouté.
• ? Des optimisations cross-layer au niveau d'une
  même couche peuvent entraîner des conflits au
  détriment de la justesse des résultats.

9
Critiques des architectures cross-layer
2éme catégorie

• ? Garder une compatibilité avec larchitecture en
  couches.
• ? Maintenir les avantages de larchitecture
  modulaire.
• ? Découpler le traitement de linformation de sa
  source.
• ? Garantir une évolution continue de lentité
  cross-layer indépendamment des couches.
• ? Le passage par une entité intermédiaire peut
  ralentir le système global et ajouter de la
  complexité.

10
Critiques des architectures cross-layer
3éme catégorie

• ? Forte flexibilité avec un minimum de problèmes
  de communications entre les composantes.
• ? Réutilisation des composantes logicielles.
• ? Un grand effort de re-conception.
• ? Incompatibilités possibles avec les autres
  systèmes sans fil.

11
Choix de la catégorie darchitecture cross-layer

• Compte tenu des objectifs du cross-layering et
  des problèmes engendrés par une architecture
  cross-layer inadaptée
• Choix de larchitecture adoptant le
  principe de communication via une entité
  intermédiaire
• Plusieurs architectures ont été déjà développées
  selon ce principe WIDENS, CATS, MobileMan,
  CrossTalk,

12
Étude comparative entre les architectures de la
seconde catégorie

• Critères de comparaison
• capacité à supporter de nouvelles applications
• complexité de fonctionnement
• complexité de gestion des données
• complexité dadaptation des protocoles
• capacité doptimisation à léchelle du réseau
• amélioration du modèle en couches

13
Architectures cross-layer selon la seconde
catégorie

• Les optimisation cross-layer sont isolées de
  létat global du réseau
• Complexité du processus de partage de données
• Architectures ciblées pour des applications
  particulières
• Loptimisation nest pas toujours un objectif
  primordial
• Aucune architecture nest encore normalisée

très importante, très faible 0 moyenne --
très faible, très importante
14
Architecture cross-layer modèle
15
Caractéristiques dune architecture cross-layer
modèle (1)

• L'architecture cross-layer modèle doit être
• générique pour supporter une large gamme
  d'applications avec QoS
• extensible et flexible pour supporter l'évolution
  des applications QoS
• paramétrable en maintenant des composants
  génériques évolutifs

16
Caractéristiques dune architecture cross-layer
modèle (2)

• L'architecture cross-layer modèle doit assurer
• Des optimisations cross-layer considérant létat
  global du réseau pour prendre des décisions plus
  objectives
• Un minimum d'intrusion permettant un interfaçage
  facile avec l'architecture modale en couches
• Une portabilité avec les autres systèmes sans fil

17
XLEngine Architecture cross-layer proposée (1)
Application


CLIC
Local_CLE
XL-MIB
Transport
Réseau
Network_CLE
Liaison
XL-MIB
Net-MIB
Physique
CLMC (Cross-layer Management Component)
18
XLEngine Architecture cross-layer proposée (2)

• CLMC Cross-Layer Management Component
• Entité principale de gestion des communications
  cross-layer
• Deux parties
• CLIC et Local_CLE maintiennent les informations
  locales au nud (vue locale)
• Network_CLE maintient les informations des autres
  nuds du réseau (vue globale)

19
CLIC

• CLIC Cross-Layer Interface Component
• Plan de contact entre les couches et la CLMC
• Intercepte toutes les requêtes envoyées à la CLMC
• Maintient et partage les données protocolaires de
  base
• Ex SNR, nombre de sauts, débit de Transmission,
  Retry Limit, TCP Window Size, etc.
• Les données de CLIC sont à la base de toute
  adaptation et optimisation cross-layer

20
Local_CLE (1)

• CLE (Cross-Layer Engine), cest le moteur
  cross-layer de la CLMC.
• Constitué de deux parties
• Local_CLE (Local Cross-Layer Engine) évalue à
  partir des données de CLIC des données plus
  complexes.
• Ex
• STR (Successful Transmission Rate) fournit une
  mesure de la QoS sur les collisions, en excluant
  les congestions.
• STR peut être requise par les couches
• Physique pour ajuster la puissance de
  transmission radio
• Réseau pour trouver des routes sans congestion ni
  collisions
• CCR (Clear Channel Rate) mesure le taux de
  congestions

21
Network_CLE (1)

• Network_CLE (Networtk Cross-Layer Engine)
• Collecte les vues locales des nuds du réseau.
• Évalue à partir de ces vues locales la vue
  globale du nud sur le réseau.
• Exemple de métriques de la vue globale
• topologie du réseau 
• charge du réseau 
• niveau dénergie du réseau
• priorité de trafic
• carte de partitionnement des services offerts
• carte de la qualité des liens

22
Relation entre vue locale et vue globale
Vl1, Vg1
Vl2, Vg2
Nud 1
Nud 2
Vl3, Vg3
Vl4, Vg4
Nud 3
Nud 4

• Chaque nud maintient 2 vues locale et globale
• Pour nud 1 Vg1 f (Vl2, Vl3, Vl4)

23
Travaux futurs

• Spécification détaillée des communications entre
  les composants de lentité cross-layer
• Développement dun mécanisme déchange des vues
  locales
• Mécanisme de déduction de vue globale à partir
  des vues locales
• Validation formelle de XLEngine
• Évaluation des performances de XLEngine

24
Questions
25
Annexe
26
Exemple doptimisation à léchelle du réseau
Sans principe de vue globale
Avec principe de vue globale
d1
d1
n4
n4
n1
n1
d2
S
S
n2
d2
n2
n3
n3

• Les nuds connaissent la topologie du réseau et
  les services offerts par chaque nud
  (établissement dune vue globale sur le réseau)
• S a besoin des services fournis par nud d1 et d2
  offre les mêmes services que d1
• d1 meurt et n2 sait que d2 offre les mêmes
  services que d1
• Changement de destination vers d2
• S peut bénéficier des services de d2 au lieu de
  ceux offerts par d1

• Les nuds connaissent seulement leur voisins
  immédiats (vue locale)
• S a besoin des services fournis par nud d1 et d2
  offre les mêmes services que d1
• route suivie (S, n1, n2, d1)
• d1 meurt et n2 ignore que d2 offre les mêmes
  services que d1
• ? S ne pleut plus bénéficier des services de d1