ancp another nice clustering protocol 27 juin 2012 benoit clair – benoit.clair@insa-lyon.fr pfe
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ANCP Another Nice Clustering Protocol
27 Juin 2012Benoit Clair – benoit.clair@insa-lyon.fr
PFE
Plan de la présentation
oHypothèses de travail et cadre de l’étude
oANCP, heuristiques de fonctionnement
oRésultats
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Cadre de l’étudeoDesign d’un réseau Ad Hoc communicant
oDes nœuds se déploient en opération et doivent rapidement être opérationnelsoCas d’application: déploiement d’équipes de secours
• Situations complexes (pas d’architecture existante, apport en électricité hasardeux)
• Des nœuds formant des équipes aux intérêts variés (e.g. déblaiement et secouristes)
• Des nœuds aux capacités hétérogènes (e.g. véhicules et piétons)
oUne organisation en clusters est une manière d’augmenter les performances
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Hypothèses de travail - Topologie
oRéseau Ad Hoc totalement autonomeo2 types de nœuds
• Les nœuds privilégiés (PN)• Les nœuds réguliers (RN)
oUn PN et un ensemble de RN forment un groupe opérationnel (GO)
oLes nœuds communiquent entre eux, majoritairement entre membres d’un GO
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Hypothèses de travail - Ressources disponibles
oChaque nœud dispose d’une interface radio utilisant un système combinant TDMA & FDMA
oOn dispose d’un pool de fréquences Nb_Freq• Nb_Freq << Nb_Nodes• Nb_Freq < Nb_GO
oLe débit des nœuds est d’environ 1Mbits/s
oLes liaisons radio sont bilatérales et fiables, i.e. les nœuds à portée peuvent communiquer
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Hypothèses de travail - Hypothèses génériques
oLes nœuds arrivent de manière sporadique et aléatoire
oIls se déplacent par groupe opérationnel (le PN dirige le mouvement)
oLa phase de synchronisation (requise entre autres par l’utilisation du TDMA)
• Est utilisée pour la découverte de voisinage • Peut être utilisée pour échanger de l’information
oUne phase d’initialisation, e.g. où les nœuds sont immobiles, est envisageable
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Problématique
oOrganiser la mise en clusters et la répartition des ressources (i.e. fréquences)
oProduire un protocole fiable, i.e. supportant des scenarii différents.
oLes critères de performances sont: • La cohérence spatiale, les membres d’un GO doivent
appartenir au même cluster et les PNs sont censés être CH• Le coût de signalisation (5% de la BP max)• La réactivité
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ANCP – Principe général
oLes fréquences sont distribuées en même temps que la mise en clusters
oOn crée une trame virtuelle dédiée au protocole
oCette trame comporte deux sous-trames
• Une dédiée aux PNs qui envoient un beacon• Une dédiée aux connexions
oUne fréquence est dédiée à la signalisation. Les autres allouées aux clusters
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ANCP – Structure de la trame
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Beaconing stage Connection stage
Chaque PN a un slot qu’il utilise pour envoyer un PN-INFO
PN 1
PN 2
PN 3
PN 4 […] […]
La sous-trame de connexion est subdivisée en sous-ensembles de 3 slots, les fenêtres des connexions
ANCP – Rejoindre un cluster
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CH
RN
RN
RN
RN
RN
ANCP – Comportement d’un RN
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ANCP – Comportement d’un PN
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ANCP – Sélection d’un clusterhead
oUn nœud obtient des informations sur les clusters avoisinant à travers les beacons transitant sur le réseau
oPour sélectionner un cluster il applique les critères suivants1. Il cherche à rejoindre son PN2. Il cherche à rejoindre le cluster contenant le plus grand nombre de nœuds
de son GO3. Il sélectionne le cluster qui possède la plus grande capacité
oEn cas d’égalité, la fonction de coût permet de départager deux clusters
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ANCP – Messages
oPN-INFO
oJOIN-REQ
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[…]
ANCP – Ordonnancement
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Beaconing stage Connection stage
Chaque PN a un slot qu’il utilise pour envoyer un PN-INFO
PN 1
PN 2
PN 3
PN 4 […] […]
La sous-trame de connexion est subdivisée en sous-ensembles de 3 slots, les fenêtres des connexions
L’algorithme d’ordonnancement doit donc, pour une fenêtre de connexion donnée, déterminer le nœud autorisé
ANCP – Ordonnancement
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oLes nœuds sont discriminés selon leurs GO et leurs ID
oAu sein d’un GO les nœuds disposent d’ID virtuels linéaires
Implémentation et expérimentations
oSinalgo• Outil de théorie des graphes• Pensé pour prototyper rapidement des
protocoles• Simule simplement les couches basses
(messages par pile)
oMesures • Distribution géographique des groupes opérationnels• Temps de convergence• Nombres de messages utilisés
o Des scenarii différents (e.g. pas de mobilité, vitesses différentes)
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Distribution des noeuds
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Temps de convergence (10 fenêtres de connexion)
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Messages requis pour la convergence
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Conclusion et future work
oNous disposons d’une solution efficace qui répond aux contraintes de réactivité et d’économie de bande passante
oPour aller plus loin (entres autres)1. Utiliser une « vraie » couche MAC2. Prendre en compte les interférences à deux sauts3. Dégrader les liens radios4. Réutiliser certains slots inutilisés pour optimiser la réactivité
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QUESTIONS, DISCUSSIONS …
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