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Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8

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N° d'ordre : 2385 THESE DÉFINITION ET MISE EN ŒUVRE D'UNE SOLUTION D'ÉMULATION DE RÉSEAUX SANS FIL Présentée pour obtenir Le Titre De Docteur De l'Institut National Polytechnique De Toulouse École doctorale : Informatique et Télécommunications Spécialité : Réseaux, Télécommunications, Système et Architecture Par : Emmanuel CONCHON Soutenue le 27 Octobre 2006 devant le jury composé de : M. Christian FRABOUL Président MM. Michel DIAZ Directeur de thèse Tanguy PERENNOU Co-Encadrant de thèse Hossam AFIFI Rapporteur Eric FLEURY Rapporteur Christian BONNET Membre Eric FAURE Membre Patrick SENAC Membre

  • environnements sans fil

  • réseaux locaux sans fils

  • réseaux sans fil sans infrastructure

  • ad hoc

  • di?érents mécanismes d'émulation

  • réseau

  • émulation


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N° d’ordre : 2385






THESE



DÉFINITION ET MISE EN ŒUVRE D’UNE SOLUTION
D’ÉMULATION DE RÉSEAUX SANS FIL




Présentée pour obtenir

Le Titre De Docteur De l’Institut National Polytechnique De Toulouse


École doctorale : Informatique et Télécommunications
Spécialité : Réseaux, Télécommunications, Système et Architecture


Par :

Emmanuel CONCHON



Soutenue le 27 Octobre 2006 devant le jury composé de :


M. Christian FRABOUL Président

MM. Michel DIAZ Directeur de thèse Tanguy PERENNOU Co-Encadrant de thèse Hossam AFIFI Rapporteur Eric FLEURY Christian BONNET Membre
Eric FAURE Membre
Patrick SENAC Membre
Nou-RemerciementseJe,tiensRen??vremercierEt:enM.queMicblieheletDiaz,,mon3directeuretdefamiliariserth?se,JepRomain,ourtribu?sonquisoutienlaetJesavvisionvpragmatiqueourdesMath?matiquesprobl?mes..EnDairainedemonnomrecbreusesJarlan,otccasions,desonJuan,reculquietquesamesvisionmd'ensemdubletdu?riencemondeoulousedn?o-rennaisees?galemenr?seauxes,sewsonparentetabresvl'E.N.S.I.C.A.?r?s.essenaccueiltiels?pvourcadrantrouvAerledeYnouvabriceelleserresolutionstousetactuelsd?gagerydes:pAersparrivectivsuresmondel'excellenrecDMIhercHervhe.promotionM.seulemenTdanguyaPan?rennoumanpquiourcettesonqueaidemesquotidienne,Anne,sesSt?phaniecr?ussionseils:-PetgenssaLaurentr?s.grandepass?displaonnirigrabfaille,iln'auraitit?desdonD?partementInformatiquej'aidulargedumen.tourabus?ehauparti-coursrendeourcespquelques'ann?es.lorsDedemani?redeg?n?rale,vjedetiensh?esleourteau,remercierrances,pLacan,ourSaquila?galemengrandedogenrantillanessepudonautquelquesilt,aarek,fait,preuvleseLeietetpetourtlaetrigueurtqu'ilsouvm'agarderaioblig?Je?nonaetvcamaradesoirvppartag?ourlela?galemenr?dactionfande?cebmanauscritdeetdedansMercimontoustratvuail.randeMercila?galemenunetdonc?del'?quipd'ailleurseme,deatricl'UnivSophieersit?qu'elledesoutenirKarlstadtetJeM.tousJohanLimogesGarciatienPierre-Yparticuliere,p)ouquirsuptoutesloinlestoulousainediscussionsouret?r?unionsetquetsnoussoutienaencouragemenvquionspmen?esedmemansduletcadreetduder?seauetd'ex-groupcellenceO.L.C.NEWL.ACOMAenSvuepd'inleurt?grercnosaleureux,deuxenoutils.culierJeLautientsp?galemenm'atoir?ermis,saluermtousenlestmemdebresstagedD.E.u.,D?partemenmeta6ecdemondeNlaEhercWe,COMvqui,Caumel,?EsptraFvFersBernardlesJ?romediscussionsPiquedenousSannes.asaluevtonslespucaovtsoir,etm'oncienstj'aipc?toermierd'ouvrircoursdecesnouvann?eselLaurenlesErnesto,pistesTdeAhlem,recliheAmine,rcBenjamin,he.derniersMerci?sauxetprofesseursredineEricbienFleuryMathieuetFlorestanHossamonApartag?pbureauourconagrandemenv?oirtaccept?enirdje'du?.tren'ourapppasorteursplusde?maJ?rometh?se,deuxainsidequ'auaprofesseurecChristianj'aiFnonrabtoulbureaupaisourtaevtastiquesoiracancespr?sid?l'leutrejuryout.mondeTvousttroisd?marreronr?dactiontceaccept?uscrit.malgr??galemenun?emploiceuxdum'ontempsaccompagn?extr?memensoutentdanscghexparg?deetvieleconstitued?laith?se.tr?ssaluecourt,tousceamisdonTtetje:leurJ?rosuisLauryinnimenPtk,reconnaissanett.laJebiensuisaitde?plusatr?sanhonor?moid'a.vsalueoirtpuleslesdecompter(AudreypBaparmiste,lt,evsPhilippmemRemi.bres.duajuryecauj'aim?medetitreerqueeek-endslesdeprofesseurspressionChristian;-)BonnetpetPmerciatricmesktsSenacmesetnd-parenM.pEricleurFsansaure.leursUntsgrandsansmercirien??t?l'ensemossible.bl4.T.ab.le.d.es.mati?.r.es.1.Intro.duutilection.1.5L'?m2.Des.environnementsm?canismessans.l.19.2.1m?In.tro.duction..............niv.1...ulation.......IEEE...Historique...2.6.2.2...sur.....39.....ches.....Le...43.........de....19.2.2.Les.di?ren45tes.cat?g?mori.e.sUtilisationdeHipr?seau.x.sans.31l................cole.....2.6.2.3.sans...2.6.2.4............19.2.2.1.WPLesAN3.1...........viron.......ulation.................44.........3.2.1.......ulation.......de.......eau.IP)193.2.22.2.2.WLAN....trac.48.2...............La...............31.................pro.?s...........de20r?sea2.2.3.WMAN......d?.802.11b...........Conclusion...................41.app.test.tro...................43.en.t..20.2.2.4.WW.AN....La.................44...................Em...................di?ren.d'?m........21.2.33.2.1.1Connivtrain.tes.et.probl?mes.sp.?ciques.des?mr?seauxeausans.l........46.de.(ou.niv.....di?ren.ulation....22.2.4.Les47r?seauxconditionneursansshappl.a2.6.1.2verLanec.infrastru.cture..........................2.6.2.norme.802.11................23.2.4.1.D?nition........2.6.2.1...............................31.Le.to.d'acc.au.dium.................33.Impact23802.112.4.2lesLeuxprobl?meldu.c.hangemen.t.de.r?seau.(Hando36vLeerbitoudeHan.do.).............23.2.5.Les2.7r?seaux.sans.l.sans.infrastructure.(A.d-H.o.c)........................3.di?rentes.ro.de.43.In24duction2.5.1.D?nition....................................3.1.1.test.en.nemen.r?el.........................3.1.224sim2.5.2.Le.routage.da.ns.les.r?seaux.A.d-Ho.c................3.1.3.ulation......................25.2.6.Les.r?seaux.lo.caux.sans3.2lsulation.r?seaux.................................45.Les.ts.eaux.ulation..............29.2.6.1.La.norme45euro?mpde?enneeauHip.erLan......................3.2.1.2.ulation.niv.2..................29.2.6.1.1.Hip3.2.1.3erLanulation1niv.3.?m.de.eau.......46.Les.ts.d'?m.....................3.2.2.1.d'un.de.(trac.er).....529.Tunicationable.des.mati?res.3.2.2.274?m.ulation4.4.4parphrejeu.deinfrastructuretracesication...........94.....d-Ho.mo.....d?les.......compact....50.3.2.2.3sans?m.ulation.par.sim.ulation.temps.r?el......71...p.........trac.....Sc?narisation....51.3.2.2.4.Les.audetres.solutions.d'?m.ulation......de.............am?...classique.....5.2.3...Les52.3.35.2.4.1Em.ulationortde.r?seauxdesanshellel..de.....d?les.......Mo.du...d?p.....................de.......Le....54.3.3.1d'une?m.ulation.cend'?mtralis?e......4.5...........5.1.INE.......93.NINE.......de.......Dumm.......5.2.2.1..54.3.3.2K?m.ulation.d?.cenulationtralis?e......r?seau.......r?s.......aux.....Mo.gation.enne.......Mo.gation.?c.......4.3.4.comm57.3.4.Conclusion........77.de.endan.....4.3.4.2.comm.ts.....4.3.5.................84.services...............4.4.1..............59854RELAXSp.?cication.d.'une.solution.d'?mulation4.4.361niv4.1?rienceF.onctionnalit?s.n?cessaires.p.ourrl'?m.ulation..................................5.W-NINE.hitectu.-61.4.1.1.Pr?cision.des.conditions........La.q...............Arc...............94.et.ioration........61.4.1.2.DynamismeonctionnemendesDummcond.i.tion.s5.2.2.2.Unet.............gestionnaire.............99.ateurs...............ort.aux..62.4.1.3.Exp.?riences.repro5.2.4.2ductiblesr?s.mo...103.....4.3.3.2.d?les.propa.?.y.?c.............4.3.3.3.d?les.propa.?.etite.helle......62.4.2.Mises.en75?uvreMoendevisageablesun...........................4.3.4.1.d?les.comm.ind?p.ts.trac.......77.Mo.de.unication.endan.du63.4.2.1.Sim.ulation.en80tempsConclusionr?el..................................4.4.des..................63.4.2.2.Sim.ulation.hors.ligne.et85conditionnemenBesointsc?narisationde.trac.........................644.4.24.3formalismeMoNGd?lisation.d'un.en.vironnemen.t.sans.l........86.Description.haut.eau.exp.................87.Sc?na.io.ulation....64.4.3.1.In.tro.d.uction..............90.Conclusion.......................................92.L'?mulateur.l.93.Arc.re.W64N4.3.2.Mo.d?les.de.mobilit?........................5.2.plate-forme.ysi.ue............................655.2.14.3.2.1hitectureMobilit?NINEInd.i.v.i.d.uelle..................5.2.2.ynet.ses.l.s......................66954.3.2.2FMobilit?tdedegroupynete............96.L'extension.A.........................96.Le.d'?m....68.4.3.3.Mo.d?les.de.propagation............5.2.4.observ.de...........................101.Supp.des.e.A.c71.4.3.3.1.Mo.d?les.de.propa.gation.?.grande.?c102helleSupp.des.e.en.de.(cellulaires).....6..T.able.des.mati?res6.2.45.3.Sim.ulation.hors-ligned'?ma.v.ec.SWINE..n.....145..........................................104en5.3.1.Ob132jectifs.de6.3.2SWINE............KA...l'exp...ulation.............7.1.....ectiv.....7.125..........104.5.3.2.Arc.hitecture.deateursSWINE......l'exp.......sim.......La.................6.4.......137......1056.4.25.3.3lLes.ob.jets138du.domaine......Conclusion.........140...........143...........publications.....La..........106.5.3.4.Les.ob.jets.mo.d?les............6.3.des...............Description...............phase..............1091335.3.4.1d'?mLe.mo.teur.de.s.im.ulation..6.3.4...................de...............Description......109.5.3.4.2.L'?tap.e.mobilit?de.d'?m.ti...........Discussion.................140..................112.5.3.4.3ConclusionL'?tap.e.propagation..................P.....................Liste.Bibliographie......113.5.3.4.46.2.3L'?tapphaseeulationde.comm.unication........................128.Discussion..............116.5.3.5.L'outil.de.visualisation.de.sc?nario.Jac.k.obi..132.Mise.?uvre.observ........................119.5.3.6.Conclusion6.3.1surdeSWI?rienceNE........................132.La.de.ulation..........................120.5.46.3.3ConclusionphasesurulationW-NINE............................134.Discussion................................121.6135MiseUtilisationenl'extension?uvreUnetde.W-NINE.sur.des.?tudes.de.cas.123.6.1.In.tro.duction....6.4.1.de.?rience.........................137.R?sultats.sim.et.u.a.o.....................6.4.3........123.6.2.P.assage.de.la.phase.de.sim.ulation.?.la.phase.d'?m.ulation6.5..........................123.6.2.1.Description.de.l'exp.?rience....7.143.Bilan..........................................1237.26.2.2erspLaesphase.de.sim.ulation................................8.des.147.149..8Tmati?resabledesnivT.ab.lelad.eslagures.2.14.8Les.cat?gories.deW-NINEr?seaux.sans.l.....84.t.....eau.......68.mo.a.de...de.....XML...hier.de.......solutions..21.2.2.Exemple.dedehandoverRandomen.tre.deuxancellules....temp...d?bit.ta...th?orique.mo...........G.86...c.E.n?uds...d?le.d'un24.2.390Exemple.de.r?seau.Atd-Holc..........Diagramme.......?.du.oin.........mouv.....4.4.ay...73.v.....4.6.eau.paquets.radio25.2.4.Arc?vhitectuIPredansd'HipourerL11an.de.t.yp.e.1de.......sc.?...c.t...87.niv.de.4.12.eau.....Extrait.p.....?m........29.2.5.Le.recouvremen.t.de.canaux3.6dansdi?renlaulationbandetesISMPr?-calcul)...................60.simpli?...........4.2.o32?tats2.6ersionLad?ler?utilisationaspatiale.a.v.ec.802.11b/g..........Exemple.ts.l'algorithme.........d'utilisation.de.ound.......Le.CSMA/CA.et.R....33.2.7.Lesolutioncoucauhesenbataillessouresde802.1111.........83.du.niv.fonction.des.r?seau.Infrastructure.ta.radio.ps.....................de.cac........33.2.8.LeExemplebRELAXackoassoetcle.deferring.utilis?sExtraitdansde802.11d?criv.exp.......Extrait.de.pr?sen.mo.L.onent.du.haut.our.........89.c35niv2.9unExemplemobilit?de.terminaux.cac4.14h?sd...........................................59.Classemen.des.tes.d'?m.sans.existan37(Niv2.10/Le.m?.canisme.de.R.TS/CTS..............................4.1.d'activit?.de.....................65.Cha?ne37Mark2.11vLestroisterminadeuxvexpprobabilistiqueos?s.mo.de.W.yp.t...................................4.3.de.emen.suiv.t.RPGM..........38.2.12.Cas70d'?cExemplehecd'undud?lem?canismeTwo-RRGrTS./CTS.............4.5.cycle.orel.a.ec.s.ns.TS/CTS...............81.?v.du39th?orique3.1nivPrincipIPefonctiondelal'?mdesulationp.un.ux.transmission.de.Mbps...................4.7.olution.d?bit.au.eau.en.de.taille.paquets.un.en.de.p.un.ux.transmission.de.Mb46.3.2.Pro.cessus.d'?m.ulation..............................83.Exemple.cas.terminaux.h?s.........................4.947de3.3h?maExempleNd'utilisationcompactd'unci?conditionneuunrhierde.tra.c....4.10.du.hier.haut.eau.an.une.?rience.............4.11.du48hier3.4hautFeauonctionnementantunind?leternePathdeossDummxpynet88[70]Extrait.c.de.niv.p.les...................4.13.du.hier.haut.eau.our.mo49de3.5.Classemen.t.des.di?ren.tes89solutionsExtraitd'?msc?narioulation'sansulationl.existan.tes.(Niv.eau./.D?cen.tralisation)............9..T.ablemodesdeguresd'une4.15.Extrait118dupropagation.sc?nario.d.'.?meauulation.p.oureaula.connectivit?..R?sultat.de.....115.5.24...Extrait.unication.........en..91i4.16.Extrait.d'un.sc?nario133d.'6.11?m.ulation.pd'activit?our.lalespartie.sc?nariocomm.......pr?sen.Diagramme...ec...?...n?uds.6.3..91our5.16.5Arcdehitectu.re.denivWde-.N.INEde...de...cac.niv.......p.134.Diagramme.ation.....de.....classes.ossA.....des.aillan.............de.table93.5.2ourDiagramme.d'activit?.deeW-NINE......graphique.k...Extrait.d?criv.1...hier.les...de.de...au.puissance...........Calcul.fonction.(a94.5.3.La.plate-forme.d'?m.ud'?ml.a.ti.ovn.NINE..131.v...c.t.cac...........d.de.....113.classes.de.........5.22.l'?tap....95.5.4.Illustration.desDiagrammemotandesd?lesdeefonctionnemen.t.de.KA.Unetdepd?lesourtralesauplienertes.d.e.paquets.97.5.5.Comp.ortemen.t.de.TCP117surcFnivreeBSDt6puissance.[18]...117.classes.partie.........Exemple.a.............6.1.l'exp.de....98.5.6124ExemplecdenivcthieretXML.d?c.ri.vduanhautttanlad?lesplate-forme.ph.ysi6.4qulationue?tapNINEet.....du.eau.de.(sans.yleigh)..99.5.7.Extrait.du.sc?nario.d'?m.ulation.d?.cri128vd?bitanIPtlalaceconnectivit?dud'uneyleigh)ex.p.?rience........100.5.8.Diagramme.de6.7d?ploiemensanstyleighde.W-NINE......130.ulation.un.yleigh.........Visualisation.?rience.des.....Extrait.de.pr?sen.mo.des....101.5.9.Diagramme.de.s?quence.du.c.hoix.de.sc?nariodup?mourununcaccas.de.terminaux.cac.h?s..5.21102de5.10desScd?lesh?mapropagRELAX-NG.et.extrait.du.sc?nario.d'?m.ulation.pr?.s114enDiagrammetandeteunepropagationalternativ.e..103.5.11.Arc.hitecture.du.sim.ulateur.SWINE5.23.de.pr?sen.t.mo.L.r.a...............116.Diagramme.classes.mo.de.unication.v.t.niv.d'un..106.5.12.Diagramme.de.classes.UML.simpli?.de.la.classe.W.orld....................5.25.du.hier.haut107eau5.13tanDiagrammeunededeclasses.UML.simpli?.de.la5.26matricededepliensla.comm.................5.27.d.visualisation107v5.14SWINEDiagramme.de.classes.UML.simpli?.d'un.n?ud..........120.Visualisation.de.?rience.l'aide.Jac.obi............1086.25.15duRepr?senhiertationhautinformelleeaudeanlalesmatriceF1deMli.en.s......124.Extrait.c.de.niv.pr?sen.t.mo.utilis?s..........126.R?sultat.sim108p5.16lesExtraitesdumobilit?cdehier.de.description.de127hautCalculnivd?biteaunivpIPourfonctionunlamore?ued?lefadingdeRaP.a.th.Loss.Exp.one.n.t..........................6.6.du.au.eau.en.de.pu.ssan.re?ue.jout.fading.Ra..............................109.5.17.Diagramme.de.classes129UMLR?sultatsimpli?ulationpr?senfadingtanRat.le.F.ra.mew.ork.des.mo.d?les....6.8.d'?m110a5.18ecDiagrammefadingd'activit?Rad?criv.an.t.le.fonctionnemen.t.d'un.ob.jet.Stage6.9.graphique.exp.a.ec.terminaux.h?s.....111.5.196.10DiagrammedudehierclasseshautUMLeausimpli?tandulemoteurd?ledgestion'?mterminauxulationh?s......................112.5.20.Diagramme.de.classes.des.mo.d?les.de.mobilit?133.Extrait.sc?nario.'.ulation.our.cas.terminaux.h?s..........10.