Équité dans une chaîne de stations IEEE 802

proudlikeNetworking and Communications

Jul 13, 2012 (4 years and 11 months ago)

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Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
1
1
´
Equit´e dans une chaˆıne de stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial,Y.Khaled,S.Mottelet
Laboratoire Heudiasyc (UMR UTC-CNRS 6599)
Laboratoire de Math´ematiques Appliqu´ees (EA 2222)
Universit´e de Technologie de Compi`egne
mai 2006
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Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
2
2
Plan
1
Probl´ematiques autour de la norme IEEE 802.11
2
Cas d’´etude:sc´enario des 3 paires
3
Simulation avec plus paires
4
Mod´elisation
5
Analyse
6
Perspectives pour l’am´elioration de l’´equit´e
´
Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
2
3
Plan
1
Probl´ematiques autour de la norme IEEE 802.11
2
Cas d’´etude:sc´enario des 3 paires
3
Simulation avec plus paires
4
Mod´elisation
5
Analyse
6
Perspectives pour l’am´elioration de l’´equit´e
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Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
3
4
Probl´ematique des r´eseaux sans fil

Structuration en couches
International Organization for Standardization (ISO)
Open Systems Interconnection (OSI)
Basic Reference Model (ISO/IEC 7498-1:1994)
2. couche liaison1. couche physique
3. couche réseau
4. couche transport
21
3
4
PHY
MAC
LLC
IEEE 802.2
Logical Link Control
Medium Access Control
21
3
4
PHY
MAC
LLC
IEEE 802.2
Logical Link Control
IEEE 802.3
Ethernet
IEEE 802.5
Token Ring
IEEE 802.11
Wireless
21
3
4
PHY
MAC
LLC
IEEE 802.2
Logical Link Control
IEEE 802.3
Ethernet
IEEE 802.5
Token Ring
IEEE 802.11
wireless
access?
ad hoc routing
algorithms?
TCP over
wireless?
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Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
3
5
Probl´ematique des r´eseaux sans fil

Sp´ecification des couches basses
LAN MAN Standards Committee
IEEE Std 802 Overview and Architecture
2. couche liaison1. couche physique
3. couche réseau
4. couche transport
21
3
4
PHY
MAC
LLC
IEEE 802.2
Logical Link Control
Medium Access Control
21
3
4
PHY
MAC
LLC
IEEE 802.2
Logical Link Control
IEEE 802.3
Ethernet
IEEE 802.5
Token Ring
IEEE 802.11
Wireless
21
3
4
PHY
MAC
LLC
IEEE 802.2
Logical Link Control
IEEE 802.3
Ethernet
IEEE 802.5
Token Ring
IEEE 802.11
wireless
access?
ad hoc routing
algorithms?
TCP over
wireless?
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Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
3
6
Probl´ematique des r´eseaux sans fil

Diff´erentes techniques d’acc`es au m´edium
2. couche liaison1. couche physique
3. couche réseau
4. couche transport
21
3
4
PHY
MAC
LLC
IEEE 802.2
Logical Link Control
Medium Access Control
21
3
4
PHY
MAC
LLC
IEEE 802.2
Logical Link Control
IEEE 802.3
Ethernet
IEEE 802.5
Token Ring
IEEE 802.11
Wireless
21
3
4
PHY
MAC
LLC
IEEE 802.2
Logical Link Control
IEEE 802.3
Ethernet
IEEE 802.5
Token Ring
IEEE 802.11
wireless
access?
ad hoc routing
algorithms?
TCP over
wireless?
´
Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
3
7
Probl´ematique des r´eseaux sans fil

Probl´ematiques de recherche des r´eseaux sans fil

transport d’un flot de donn´ees

routage
OLSR,AODV,HOP...

acc`es au m´edium:performance,´equit´e...
2. couche liaison1. couche physique
3. couche réseau
4. couche transport
21
3
4
PHY
MAC
LLC
IEEE 802.2
Logical Link Control
Medium Access Control
21
3
4
PHY
MAC
LLC
IEEE 802.2
Logical Link Control
IEEE 802.3
Ethernet
IEEE 802.5
Token Ring
IEEE 802.11
Wireless
21
3
4
PHY
MAC
LLC
IEEE 802.2
Logical Link Control
IEEE 802.3
Ethernet
IEEE 802.5
Token Ring
IEEE 802.11
wireless
access?
ad hoc routing
algorithms?
TCP over
wireless?
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Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
4
8
Acc`es au m´edium de communication
21
PHY
MAC
LLC
IEEE 802.2
Logical Link Control
IEEE 802.3
Ethernet
IEEE 802.5
Token Ring
IEEE 802.11
wireless
access?
21
PHY
MAC
LLC
IEEE 802.2
Logical Link Control
IEEE 802.3
Ethernet
IEEE 802.5
Token Ring
IEEE 802.11
wireless
access?
Hub
21
PHY
MAC
LLC
IEEE 802.2
Logical Link Control
IEEE 802.3
Ethernet
IEEE 802.5
Token Ring
IEEE 802.11
wireless
access?
21
PHY
MAC
LLC
IEEE 802.2
Logical Link Control
IEEE 802.3
Ethernet
IEEE 802.5
Token Ring
IEEE 802.11
Wireless
PCF
DCF
PLCPPMD
Distributed Control Function
IR FHSS DSSS ...
Carrier SenseClear Channel Assessment
´
Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
4
9
Acc`es au m´edium de communication
21
PHY
MAC
LLC
IEEE 802.2
Logical Link Control
IEEE 802.3
Ethernet
IEEE 802.5
Token Ring
IEEE 802.11
wireless
access?
21
PHY
MAC
LLC
IEEE 802.2
Logical Link Control
IEEE 802.3
Ethernet
IEEE 802.5
Token Ring
IEEE 802.11
wireless
access?
Hub
21
PHY
MAC
LLC
IEEE 802.2
Logical Link Control
IEEE 802.3
Ethernet
IEEE 802.5
Token Ring
IEEE 802.11
wireless
access?
21
PHY
MAC
LLC
IEEE 802.2
Logical Link Control
IEEE 802.3
Ethernet
IEEE 802.5
Token Ring
IEEE 802.11
Wireless
PCF
DCF
PLCPPMD
Distributed Control Function
IR FHSS DSSS ...
Carrier SenseClear Channel Assessment
´
Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
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B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
4
10
Acc`es au m´edium de communication

CSMA/CD
Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection

´ecoute du m´edium avant ´emission

´emission et ´ecoute de ce que l’on ´emet

si collision,attente d’un d´elai al´eatoire
21
PHY
MAC
LLC
IEEE 802.2
Logical Link Control
IEEE 802.3
Ethernet
IEEE 802.5
Token Ring
IEEE 802.11
wireless
access?
21
PHY
MAC
LLC
IEEE 802.2
Logical Link Control
IEEE 802.3
Ethernet
IEEE 802.5
Token Ring
IEEE 802.11
wireless
access?
Hub
21
PHY
MAC
LLC
IEEE 802.2
Logical Link Control
IEEE 802.3
Ethernet
IEEE 802.5
Token Ring
IEEE 802.11
wireless
access?
21
PHY
MAC
LLC
IEEE 802.2
Logical Link Control
IEEE 802.3
Ethernet
IEEE 802.5
Token Ring
IEEE 802.11
Wireless
PCF
DCF
PLCPPMD
Distributed Control Function
IR FHSS DSSS ...
Carrier SenseClear Channel Assessment
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Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
4
11
Acc`es au m´edium de communication

CSMA/CA
Carrier Sense Multiple Access/Collision
Avoidance

´ecoute du m´edium avant ´emission

attente pr´eventive d’un d´elai fixe
Inter Frame Space,d´epend de la situation

d´elai al´eatoire si le m´edium ´etait occup´e
d´ecr´ement´e si m´edium libre pendant aSlotTime
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PHY
MAC
LLC
IEEE 802.2
Logical Link Control
IEEE 802.3
Ethernet
IEEE 802.5
Token Ring
IEEE 802.11
wireless
access?
21
PHY
MAC
LLC
IEEE 802.2
Logical Link Control
IEEE 802.3
Ethernet
IEEE 802.5
Token Ring
IEEE 802.11
wireless
access?
Hub
21
PHY
MAC
LLC
IEEE 802.2
Logical Link Control
IEEE 802.3
Ethernet
IEEE 802.5
Token Ring
IEEE 802.11
wireless
access?
21
PHY
MAC
LLC
IEEE 802.2
Logical Link Control
IEEE 802.3
Ethernet
IEEE 802.5
Token Ring
IEEE 802.11
Wireless
PCF
DCF
PLCPPMD
Distributed Control Function
IR FHSS DSSS ...
Carrier SenseClear Channel Assessment
´
Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
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Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
5
12
Probl`emes d’´equit´e dans l’acc`es au m´edium

Sp´ecificit´es de IEEE 802.11

d´etection de collision
une station ne peut d´etecter la collision en ´ecoutant
ce qu’elle ´emet

ph´enom`ene de localit´e
une station ne “voit” pas l’ensemble des stations

Cons´equences

attente pr´eventive
dans la proc´edure DCF de la couche MAC

in´equit´e spatiale

Litt´erature

mise en ´evidence de d´efauts (in´equit´e)

´etude de performances

proposition de nouvelles couches MAC
[cf.r´ef´erences dans le rapport]
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une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
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S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
5
13
Plan
1
Probl´ematiques autour de la norme IEEE 802.11
2
Cas d’´etude:sc´enario des 3 paires
3
Simulation avec plus paires
4
Mod´elisation
5
Analyse
6
Perspectives pour l’am´elioration de l’´equit´e
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une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
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S.Mottelet
Probl´ematique
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Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
6
14
Probl`eme des trois paires

sc´enario d’in´equit´e spatiale

accentu´e par l’utilisation des d´elais IFS ´etendus
[Dhoutaut Gu´erin-Lassous 2002]

mod´elisation et ´etude via des chaˆınes de Markov
[Chaudet Gu´erin-Lassous 2004]
´
Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
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Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
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Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
6
15
Probl`eme des trois paires
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 2 3
´
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une chaˆıne de
stations
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Probl´ematique
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Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
6
16
Probl`eme des trois paires

notre contribution

extension du contexte

g´en´eralisation`a plus de trois paires

mod´elisation non Markovienne

´etude analytique

applications pour am´eliorer l’´equit´e
´
Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
7
17
Extension du contexte

D´elais ´etendus non n´ecessaires

Chaˆıne de stations ´emettrices
Exemple:carte Lucent Orinoco 802.11b en environnement
ext´erieur avec un d´ebit de 2 Mbits/s
B
C
D
E
F
G
I JH
A
R
tx
100 m
S
1
R
cs
R
tx
R
1
R
cs
R
i R
i
´
Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
7
18
Extension du contexte

D´elais ´etendus non n´ecessaires

Chaˆıne de stations ´emettrices
S
1
S
2
S
3
S
4
S
5
S
6
S
7
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Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
7
19
Plan
1
Probl´ematiques autour de la norme IEEE 802.11
2
Cas d’´etude:sc´enario des 3 paires
3
Simulation avec plus paires
4
Mod´elisation
5
Analyse
6
Perspectives pour l’am´elioration de l’´equit´e
´
Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
8
20
G´en´eralisation`a plus de 3 paires

simulation sous ns-2

param`etres d’une carte Lucent Orinoco 802.11b
en environnement ext´erieur:

r´esultats:

influence de la parit´e du nombre n de paires

ph´enom`ene asymptotique
S
1
R
1
S
2
R
2
S
3
R
3
S
4
R
4
S
5
R
5
600m
360m
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 2 3
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 2 3 4
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 2 3 4 5
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 2 3 4 5 6
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 2 3 4 5 6 7 8
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
´
Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
8
21
G´en´eralisation`a plus de 3 paires

simulation sous ns-2

param`etres d’une carte Lucent Orinoco 802.11b
en environnement ext´erieur:

r´esultats:

influence de la parit´e du nombre n de paires

ph´enom`ene asymptotique
S
1
R
1
S
2
R
2
S
3
R
3
S
4
R
4
S
5
R
5
600m
360m
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 2 3
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 2 3 4
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 2 3 4 5
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 2 3 4 5 6
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 2 3 4 5 6 7 8
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
´
Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
8
22
G´en´eralisation`a plus de 3 paires

simulation sous ns-2

param`etres d’une carte Lucent Orinoco 802.11b
en environnement ext´erieur:

r´esultats:

influence de la parit´e du nombre n de paires

ph´enom`ene asymptotique
S
1
R
1
S
2
R
2
S
3
R
3
S
4
R
4
S
5
R
5
600m
360m
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 2 3
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 2 3 4
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 2 3 4 5
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 2 3 4 5 6
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 2 3 4 5 6 7 8
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
´
Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
8
23
G´en´eralisation`a plus de 3 paires

simulation sous ns-2

param`etres d’une carte Lucent Orinoco 802.11b
en environnement ext´erieur:

r´esultats:

influence de la parit´e du nombre n de paires

ph´enom`ene asymptotique
S
1
R
1
S
2
R
2
S
3
R
3
S
4
R
4
S
5
R
5
600m
360m
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 2 3
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 2 3 4
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 2 3 4 5
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 2 3 4 5 6
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 2 3 4 5 6 7 8
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
´
Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
8
24
G´en´eralisation`a plus de 3 paires

simulation sous ns-2

param`etres d’une carte Lucent Orinoco 802.11b
en environnement ext´erieur:

r´esultats:

influence de la parit´e du nombre n de paires

ph´enom`ene asymptotique
S
1
R
1
S
2
R
2
S
3
R
3
S
4
R
4
S
5
R
5
600m
360m
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 2 3
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 2 3 4
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 2 3 4 5
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 2 3 4 5 6
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 2 3 4 5 6 7 8
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
´
Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
8
25
G´en´eralisation`a plus de 3 paires

simulation sous ns-2

param`etres d’une carte Lucent Orinoco 802.11b
en environnement ext´erieur:

r´esultats:

influence de la parit´e du nombre n de paires

ph´enom`ene asymptotique
S
1
R
1
S
2
R
2
S
3
R
3
S
4
R
4
S
5
R
5
600m
360m
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 2 3
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 2 3 4
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 2 3 4 5
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 2 3 4 5 6
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 2 3 4 5 6 7 8
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
´
Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
8
26
G´en´eralisation`a plus de 3 paires

simulation sous ns-2

param`etres d’une carte Lucent Orinoco 802.11b
en environnement ext´erieur:

r´esultats:

influence de la parit´e du nombre n de paires

ph´enom`ene asymptotique
S
1
R
1
S
2
R
2
S
3
R
3
S
4
R
4
S
5
R
5
600m
360m
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 2 3
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 2 3 4
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 2 3 4 5
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 2 3 4 5 6
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 2 3 4 5 6 7 8
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
Pair number
Troughput (Mbit/s) vs Pair number
1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
´
Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
8
27
Plan
1
Probl´ematiques autour de la norme IEEE 802.11
2
Cas d’´etude:sc´enario des 3 paires
3
Simulation avec plus paires
4
Mod´elisation
5
Analyse
6
Perspectives pour l’am´elioration de l’´equit´e
´
Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
9
28
Mod`ele analytique simple

Mod`ele simple,extensible
(non Markovien)
x
i
= α(1 −x
i −1
)(1 −x
i +1
),i = 1...n

Justification intuitive

´ecoute avant ´emission

une paire ne peut ´emettre que si ses voisines
n’´emettent pas

attente pr´eventive

une paire n’utilise pas la totalit´e de son temps
→proportion α,avec 0 < α < 1

Jusitification formelle

processus al´eatoires
´
Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
10
29
Validation du mod`ele (1/2)

simulation ns-2:
r
i
(t,n)
d´ebit d’une paire i dans une chaˆıne de n stations
pour une taille de paquet t

mod`ele analytique

simulations scilab:
x
i
(α,n)
% du temps en ´emission pour une paire i dans une chaˆıne
de n stations avec une proportion d’´emission de α

identification par les moindres carr´es des familles
￿
r
i
(t,n)
r
1
(t,n)
1 ≤ i ≤ n
￿ ￿
x
i
(α,n)
x
1
(α,n)
1 ≤ i ≤ n
￿

une valeur de α permet de tr`es bien caract´eriser
les simulations ns-2 (r´esultat non ´evident)
proportion de correspondance α
f
(t,n)
f
pour fit

valide le mod`ele
´
Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
10
30
Validation du mod`ele (1/2)

simulation ns-2:
r
i
(t,n)
d´ebit d’une paire i dans une chaˆıne de n stations
pour une taille de paquet t

mod`ele analytique

simulations scilab:
x
i
(α,n)
% du temps en ´emission pour une paire i dans une chaˆıne
de n stations avec une proportion d’´emission de α

identification par les moindres carr´es des familles
￿
r
i
(t,n)
r
1
(t,n)
1 ≤ i ≤ n
￿ ￿
x
i
(α,n)
x
1
(α,n)
1 ≤ i ≤ n
￿

une valeur de α permet de tr`es bien caract´eriser
les simulations ns-2 (r´esultat non ´evident)
proportion de correspondance α
f
(t,n)
f
pour fit

valide le mod`ele
´
Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
10
31
Validation du mod`ele (1/2)

simulation ns-2:
r
i
(t,n)
d´ebit d’une paire i dans une chaˆıne de n stations
pour une taille de paquet t

mod`ele analytique

simulations scilab:
x
i
(α,n)
% du temps en ´emission pour une paire i dans une chaˆıne
de n stations avec une proportion d’´emission de α

identification par les moindres carr´es des familles
￿
r
i
(t,n)
r
1
(t,n)
1 ≤ i ≤ n
￿ ￿
x
i
(α,n)
x
1
(α,n)
1 ≤ i ≤ n
￿

exp´erience de T secondes,d´ebit max r
max

la paire i ´emet pendant
t
i
= x
i
(α,n) ×T secondes

elle transmets r
i
(t,n) ×T = r
max
×t
i

d’o`u r
i
(t,n)/t
i
= r
max
/T = r
1
(t,n)/t
1

d’o`u r
i
(t,n)/r
1
(t,n) = t
i
/t
1
= x
i
(α,n)/x
1
(α,n)

une valeur de α permet de tr`es bien caract´eriser
les simulations ns-2 (r´esultat non ´evident)
proportion de correspondance α
f
(t,n)
f
pour fit

valide le mod`ele
´
Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
10
32
Validation du mod`ele (1/2)

simulation ns-2:
r
i
(t,n)
d´ebit d’une paire i dans une chaˆıne de n stations
pour une taille de paquet t

mod`ele analytique

simulations scilab:
x
i
(α,n)
% du temps en ´emission pour une paire i dans une chaˆıne
de n stations avec une proportion d’´emission de α

identification par les moindres carr´es des familles
￿
r
i
(t,n)
r
1
(t,n)
1 ≤ i ≤ n
￿ ￿
x
i
(α,n)
x
1
(α,n)
1 ≤ i ≤ n
￿

une valeur de α permet de tr`es bien caract´eriser
les simulations ns-2 (r´esultat non ´evident)
proportion de correspondance α
f
(t,n)
f
pour fit

valide le mod`ele
´
Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
11
33
Validation du mod`ele (2/2)

exemples de proportions de correspondance

paquets de 1500 octets,3 paires:
α
f
(1500,3) = 0.862

paquets de 1500 octets,7 paires:
α
f
(1500,7) = 0.812
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
pair number
n=3
ns−2
Mathematical model with alpha=0.862
1 2 3
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
pair number
n=5
ns−2
Mathematical model with alpha=0.838
1 2 3 4 5
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
n=6
ns−2
Mathematical model with alpha=0.696
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
pair number
n=7
ns−2
Mathematical model with alpha=0.812
1 2 3 4 5 6 7
´
Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
11
34
Validation du mod`ele (2/2)

exemples de proportions de correspondance

paquets de 1500 octets,3 paires:
α
f
(1500,3) = 0.862

paquets de 1500 octets,7 paires:
α
f
(1500,7) = 0.812
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
pair number
n=3
ns−2
Mathematical model with alpha=0.862
1 2 3
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
pair number
n=5
ns−2
Mathematical model with alpha=0.838
1 2 3 4 5
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
n=6
ns−2
Mathematical model with alpha=0.696
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
pair number
n=7
ns−2
Mathematical model with alpha=0.812
1 2 3 4 5 6 7
´
Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
11
35
Validation du mod`ele (2/2)

exemples de proportions de correspondance

paquets de 1500 octets,3 paires:
α
f
(1500,3) = 0.862

paquets de 1500 octets,7 paires:
α
f
(1500,7) = 0.812
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
pair number
n=3
ns−2
Mathematical model with alpha=0.862
1 2 3
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
pair number
n=5
ns−2
Mathematical model with alpha=0.838
1 2 3 4 5
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
n=6
ns−2
Mathematical model with alpha=0.696
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
pair number
n=7
ns−2
Mathematical model with alpha=0.812
1 2 3 4 5 6 7
´
Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
11
36
Validation du mod`ele (2/2)

exemples de proportions de correspondance

paquets de 1500 octets,3 paires:
α
f
(1500,3) = 0.862

paquets de 1500 octets,7 paires:
α
f
(1500,7) = 0.812
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
pair number
n=3
ns−2
Mathematical model with alpha=0.862
1 2 3
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
pair number
n=5
ns−2
Mathematical model with alpha=0.838
1 2 3 4 5
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
n=6
ns−2
Mathematical model with alpha=0.696
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
pair number
n=7
ns−2
Mathematical model with alpha=0.812
1 2 3 4 5 6 7
´
Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
11
37
Plan
1
Probl´ematiques autour de la norme IEEE 802.11
2
Cas d’´etude:sc´enario des 3 paires
3
Simulation avec plus paires
4
Mod´elisation
5
Analyse
6
Perspectives pour l’am´elioration de l’´equit´e
´
Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
12
38
Analyse (1/5)

Utilisation directe du mod`ele

formules closes en fonction de α pour les
chaines jusqu’`a 8 paires

preuve de l’existence d’un r´egime stable pour
toutes les chaˆınes

comportement asymptotique similaire`a ns-2
comparaison des probabilit´es d’´emission des paires 1
`a 8 pour n = 31 et n = 32 avec α = 0.75:
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
Pair number
Probability of emission of pairs k=1 to k=8
n=31
n=32
1 2 3 4 5 6 7 8
´
Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
13
39
Analyse 2/5

Equit´e en fonction de la proportion α

entropie E(x) = −
￿
n
k=1
x
i
log x
i
[Jaynes57]

maximiser
J(α) = −1/n
n
￿
i =1
x
i
(α,n)log(x
i
(α,n))

proportion optimale α
e
(n)
e
pour entropie
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
n=10
n=20
n=100
n=500
alpha
J(alpha)
´
Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
14
40
Analyse 3/5

Utilisation de la proportion optimale α
e
(n)
sous scilab:

quand n tend vers l’infini,x
i

e
(n),n) montre
au centre un large plateau`a
1
3
exemple:probabilit´es d’emission pour n = 100 et
proportion optimale α
e
(100):

c’est la probabilit´e optimale au centre:

chaˆıne infinie (ou reboucl´ee)

chaque paire i tire u
i
dans [a,b] (uniforme)

la paire i acc`ede au cannal si u
i
est inf´erieur`a
u
i −1
et u
i +1

P(u
i
< u
i +1
,u
i
< u
i −1
) =
1
3
0.0
0.2
0.4
0.6
Probability of emission for N=100 and optimal alpha=0.6825
´
Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
14
41
Analyse 3/5

Utilisation de la proportion optimale α
e
(n)
sous scilab:

quand n tend vers l’infini,x
i

e
(n),n) montre
au centre un large plateau`a
1
3
exemple:probabilit´es d’emission pour n = 100 et
proportion optimale α
e
(100):

c’est la probabilit´e optimale au centre:

chaˆıne infinie (ou reboucl´ee)

chaque paire i tire u
i
dans [a,b] (uniforme)

la paire i acc`ede au cannal si u
i
est inf´erieur`a
u
i −1
et u
i +1

P(u
i
< u
i +1
,u
i
< u
i −1
) =
1
3
0.0
0.2
0.4
0.6
Probability of emission for N=100 and optimal alpha=0.6825
´
Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
15
42
Analyse 4/5

Comportement de la proportion optimale α
e
(n):
α
e
(n)
n→∞
−→ 3/4

C’est la proportion associ´ee`a la probabilit´e
1
3
:

chaˆıne infinie ou reboucl´ee

le syst`eme d’´equations devient x
i
= α(1 −x
i
)
2

l’entropie est maximale,donc x
i
=
1
3

d’o`u α =
3
4
0
500
1000
1500
2000
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
Number of pairs
Optimal alpha
´
Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
15
43
Analyse 4/5

Comportement de la proportion optimale α
e
(n):
α
e
(n)
n→∞
−→ 3/4

C’est la proportion associ´ee`a la probabilit´e
1
3
:

chaˆıne infinie ou reboucl´ee

le syst`eme d’´equations devient x
i
= α(1 −x
i
)
2

l’entropie est maximale,donc x
i
=
1
3

d’o`u α =
3
4
0
500
1000
1500
2000
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
Number of pairs
Optimal alpha
´
Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
16
44
Analyse 5/5

L’´equit´e de la chaˆıne tend vers l’optimal (
!
)
￿
r
i
(1500,n)
r
1
(1500,n)
￿
n→∞
−→
￿
x
i
(
α
e
(n)
,n)
x
1
(
α
e
(n)
,n)
￿
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
ns−2
Math. model
Normalized probabilities and rates for n=100 and optimal alpha
´
Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
16
45
Plan
1
Probl´ematiques autour de la norme IEEE 802.11
2
Cas d’´etude:sc´enario des 3 paires
3
Simulation avec plus paires
4
Mod´elisation
5
Analyse
6
Perspectives pour l’am´elioration de l’´equit´e
´
Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
17
46
Perspectives pour l’am´elioration de l’´equit´e

´
Echange d’un message de s octets`a dMbits/s
sender S
i
receiver R
i
DIFS or EIFS
50 or 364 µs
aSlotTime × CW ×0.5
310µs
RTS
304 µs
SIFS
10 µs
CTS
352 µs
SIFS
10 µs
header and preamble (PHY)
192 µs
s data bytes (MAC)
8 ×s/d µs
SIFS
10 µs
ACK
304 µs

Rapport entre la proportion α et la taille s
α =
496 +
8s
d
1492 +
8s
d

Exemple dans une chaˆıne de trois paires
Variation de la taille des paquets sous ns-2
´
Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
17
47
Perspectives pour l’am´elioration de l’´equit´e

´
Echange d’un message de s octets`a dMbits/s
sender S
i
receiver R
i
DIFS or EIFS
50 or 364 µs
aSlotTime × CW ×0.5
310µs
RTS
304 µs
SIFS
10 µs
CTS
352 µs
SIFS
10 µs
header and preamble (PHY)
192 µs
s data bytes (MAC)
8 ×s/d µs
SIFS
10 µs
ACK
304 µs

Rapport entre la proportion α et la taille s
α =
496 +
8s
d
1492 +
8s
d

Exemple dans une chaˆıne de trois paires
Variation de la taille des paquets sous ns-2
´
Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
17
48
Perspectives pour l’am´elioration de l’´equit´e

´
Echange d’un message de s octets`a dMbits/s

Rapport entre la proportion α et la taille s
α =
496 +
8s
d
1492 +
8s
d

Exemple dans une chaˆıne de trois paires
Variation de la taille des paquets sous ns-2
Δ
Δ
Δ
Δ
Δ
Δ
Δ
Δ
Δ
Δ
Δ
Δ
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
Least squares fit
Computed from ns−2 results
Δ Δ Δ
Packet size
Entropy vs Packet size
´
Equit´e dans
une chaˆıne de
stations
IEEE 802.11
B.Ducourthial
Y.Khaled,
S.Mottelet
Probl´ematique
802.11
Cas d’´etude:
sc´enario des 3
paires
Simulations
Mod´elisation
Analyse
Perspectives
18
49
Conclusion

Sc´enario des 3 paires

cas particulier d’un sc´enario plus g´en´eral

Mod´elisation simple`a un param`etre

proportion α d’utilisation du temps allou´e

Etude analytique:

preuve de convergence

ph´enom`enes asymptotiques

proportion optimale
3
4

donner un quart de son temps aux voisins

la chaˆıne 802.11 tend vers l’entropie maximale
!

Perspectives

moduler la taille des paquets pour am´eliorer
l’´equit´e pour n fix´e
se rapprocher de la proportion optimale

application du mod`ele`a d’autres configurations