Quality of Service Models in Ad Hoc Netwoks (in French)

8/14/2019 Quality of Service Models in Ad Hoc Netwoks (in French)

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Nadir BOUCHAMA

[email protected]

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]


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Nadir BOUCHAMA RESYD 20082

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



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



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



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



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



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



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



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)



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.html



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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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