Optimisation de l'assignation des flux de données dans une passerelle IdO à interfaces multiples

Amor, Mohamed Ghazi (2019). Optimisation de l'assignation des flux de données dans une passerelle IdO à interfaces multiples. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Les dernières années ont été marquées par une augmentation significative du déploiement de réseaux hétérogènes. Les équipements de l’Internet des Objets (IdO) envoient des données avec différentes exigences, telles que le délai et les débits binaires, en utilisant les différents réseaux disponibles. Les équipements IdO à interfaces multiples apportent la flexibilité pour se connecter à plusieurs réseaux d’accès hétérogènes, ce qui peut améliorer la capacité du réseau. Toutefois, chaque interface réseau a ses propres contraintes en termes de couverture réseau, de bande passante, de taux de perte de paquets, etc. Ainsi, un réseau peut garantir de meilleurs taux de transmission, mais consommer plus d’énergie. De plus, les ressources réseau des équipements IdO peuvent être saturées lorsque le trafic envoyé par la même interface augmente.

Une utilisation efficace de ces interfaces améliorerait les performances du réseau. Par conséquent, il est crucial de concevoir un mécanisme d’assignation de flux à l’interface appropriée qui répond au mieux aux exigences des flux et qui permet de maximiser la quantité de données acceptées par une passerelle IdO.

Dans ce mémoire, nous avons modélisé le problème d’assignation de flux optimisé (OFAP) dans une passerelle IdO à interfaces multiples. Nous avons défini le problème d’optimisation de flux en utilisant la programmation non linéaire en nombre entier (NILP). L’objectif de cette formulation est de maximiser la quantité de données acceptée par la passerelle, en tenant compte de la capacité en ressources réseau disponibles et en satisfaisant les exigences des flux IdO. De plus, nous avons conçu un protocole de handover pour migrer les flux d’une interface à une autre. Un module de contrôle a été également conçu au sein de la passerelle pour prendre la décision d’assignation des flux. Nous avons développé deux algorithmes pour résoudre le problème OFAP. Le premier algorithme est basé sur l’approche Greedy et le deuxième utilise la programmation dynamique pour attribuer les flux aux interfaces.

Les simulations ont montré la capacité de notre solution à maximiser la quantité de données acceptées par la passerelle. Aussi, les résultats expérimentaux ont prouvé l’efficacité de notre solution. Nous avons également effectué des expérimentations réelles pour implémenter et tester le protocole de handover conçu ainsi que le module de contrôle de la passerelle proposé.

Titre traduit

Optimized interface selection for IoT networks

Résumé traduit

We have witnessed in the last decade a significant increase in the use of multiple wireless networks within IoT architectures which are heterogeneous in terms of available resources, downlink data rates and buffer sizes. In addition to that, the IoT flows are characterized by different requirements such as the tolerated latency and data rates. Therefore, it is crucial to design mechanisms that dynamically and optimally selects the network interface that satisfies the flows’ requirements and maximize the accepted flows by an IoT gateway.

In this thesis, we model the problem of assigning flows in a multi-interface IoT gateway. We define the flow optimization problem as a non linear integer programming (NILP) which maximizes the amount of accepted data by the gateway while satisfying the available network resource capacity and the requirements of the IoT flows. In addition, we design a handover protocol to migrate flows from one interface to another and a control module within the gateway that takes the decision of the flow assignment. Towards this, we propose two algorithms to solve the optimized flow assignment problem (OFAP). The first solution is based on the greedy approach and the second is based on dynamic programming. These two algorithms provide optimal assignment of flows in a multi-interface IoT gateway.

Furhermore, we design and implement the control module and the handover protocol and we provide simulation results that show the effectiveness of our algorithms.

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 avec mémoire en génie des technologies de l'information". Comprend des références bibliographiques (pages 71-74).
Mots-clés libres:	IdO, passerelle IdO, assignation des flux
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Cheriet, Mohamed
Codirecteur:	Codirecteur Nguyen, Kim Khoa
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie des technologies de l'information
Date de dépôt:	11 nov. 2019 21:42
Dernière modification:	11 nov. 2019 21:42
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2389

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