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Étude du mouvement des réseaux mobiles ad-hoc, estimation et prédiction de la qualité de lien par une méthode d'extrapolation historique utilisant les "Time Series"

Mohanna, Hachem (2006). Étude du mouvement des réseaux mobiles ad-hoc, estimation et prédiction de la qualité de lien par une méthode d'extrapolation historique utilisant les "Time Series". Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Les MANETs (Mobile Ad hoc NETworks) ont été au coeur d'un nombre croissant de travaux de recherche et de publications au cours de ces dernières années. Bien que la majorité de ces études traitent d'un aspect particulier ou à une couche donnée des systèmes ad-hoc, de plus en plus de travaux abordent les problématiques avec une vision globale, allant de plus en plus vers une approche cross-layer.

Un des principaux problèmes dans un MANET est la variation constante de la qualité des liens entre les noeuds, essentiellement due à leurs mouvements. De nombreuses approches basées sur la prédiction de la qualité de lien, sur la prédiction du mouvement, ou du moment de rupture ont été proposées. Nous proposons un modèle, Time Series Received Power Prediction (TSRPP), simple, efficace et basé sur des éléments historiques. Il permet de prédire la variation de la puissance reçue à partir des valeurs passées à travers l'utilisation des outils de time series basés sur le exponential smoothing. L'idée est d'offrir un outil qui fournit des éléments d'information sur l'état des liens à horizon court, deux secondes. Une liberté totale étant laissée aux utilisateurs de notre outil quand aux changements à apporter dans les protocoles de la couche MAC, du routage, de construction et maintenance de clusters et de backbones pour prendre en compte la prédiction dans leur fonctionnement.

Il ne fait nul doute que, pour le moment, les outils de simulation sont le moyen privilégié pour tester toute proposition ou éprouver un protocole. De ce fait et au vu de l'impact considérable de la mobilité sur les performances des MANETs, une modélisation réaliste du mouvement prend toute son importance. Pour élaborer et tester notre modèle de prédiction dans de bonnes conditions de réalisme, nous proposons deux modèles de mobilité, Temporal Dependency with Pause time Dependency mobility model (TDPD)et Temporal Dependency and Movement Dependency mobility model(TDMD), qui se veulent aussi simples d'utilisation que Random Waypoint tout en fournissant des traces plus réalistes. De même et dans le but de modéliser de façon assez fine la puissance du signal reçu par le récepteur, nous utilisons un modèle de propagation répandu dans la littérature qui prend aussi bien en compte les phénomènes d'atténuation à tendance longue que les variations aléatoires plus rapides.

À travers des simulations sous Matlab, nous montrons les caractéristiques de nos modèles de mouvements ainsi que la qualité des résultats de notre modèle de prédiction. Nos résultats tendent à confirmer le proverbe «l'histoire est ce qui empêche l'avenir d'être n'importe quoi».

Titre traduit

Study of movement in mobile ad-hoc networks, estimation and prediction of link quality through a time series based methode

Résumé anglais

In recent years, MANETs (Mobile Ad hoc NETworks) have been at the heart of an increasing number of research studies. Even though the majority of this effort solves specific problems and at a specific layer, a growing number of studies use a global vision thus using a cross-layer approach.

The variation of link quality due to nodes mobility in MANETs is considered to be one of the main problems that have to be dealt with. Numerous approaches have been proposed to predict either the quality of links, node movement, or the time of link breakage.

In this thesis a Time Series Received Power Prediction (TSRPP) model is proposed. By applying an exponential smoothing time series approach on historic data, the variations of the received power level in the future, two seconds, is simply and efficiently predicted. It is expected that proposed model can be seamlessly integrated with MAC layer protocols, routing protocols as well as clusters and backbones building and maintenance.

As simulations are for the time being the main way to test new ad-hoc technologies and protocols, the use of realistic mobility models is therefore a key element. In order to develop and test the prediction tool in fairly good conditions, we propose two mobility models: the Temporal Dependency with Pause time Dependency mobility model (TDPD) and the Temporal Dependency and Movement Dependency mobility model (TDMD). These two models give much more realistic traces than the Random Waypoint mobility model although they are equally simple to configure and use. Also, and in order to have realistic power data of received signal, we use a well developed propagation model.

Through simulations using Matlab, we are able to show some characteristics of our mobility models as well as the good performance of our prediction tool.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie". Bibliogr.: f. [191]-196. Chap. 1. Survol des réseaux ad-hoc -- Chap. 2. Problématique et méthodologie -- Chap. 3. La propagation radio et le modèle utilisé -- Chap. 4. Le mouvement des MANET -- Chap. 5. La prédiction de la qualité de lien.
Mots-clés libres: Ad-Hoc, Estimation, Extrapolation, Historique, Lien, Manet, Methode, Mobile, Modele, Mouvement, Prediction, Propagation, Qualite, Radio, Reseau, Series, Time
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Kadoch, Michel
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Dziong, Zbigniew
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt: 16 mars 2011 20:27
Dernière modification: 04 nov. 2016 00:01
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/513

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