Download - 3. Classification des protocoles de routage dans les réseaux VANET

Promotion : 2013 – 2014

République Algérienne Démocratique Et Populaire

Ministère de l’Enseignement Supérieur et de Recherche Scientifique

Université Kasdi Merbah-Ouargla

Faculté des Nouvelles Technologies de l’Information et de la Communication

Département d'Informatique et Technologie de l'information

Mémoire Master Académique

Domaine : Informatique et Technologie de l'Information

Filière : Informatique

Spécialité : Informatique Industrielle

Présenté par : Ayoub Benchabana et Ramla Bensaci

Thème

Soutenu publiquement

Le : 12/06/2014

Devant le jury :

Président Meriem Korichi Maître-assistant, UKM Ouargla

Examinateur Oussama Zerdoumi Maître-assistant, UKM Ouargla

Halima Benhbereche Maître-assistant, UKM Ouargla

Rapporteur Dr. Ahmed korichi Maître de conférences, UKM Ouargla

REMERCIEMENTS

Nous remercions d’abord la grâce du dieu, pour nous avoir guidés et

éclairer sur la bonne voie du savoir pour continuer ce travail et atteindre les

objectifs traces.

Nous exprimons nos remerciements particulièrement et les plus sincères

à notre encadreur Docteur Ahmed Korichi de nous avoir encadré pour

réaliser ce travail par ses précieux conseils et de nous avoir donné le meilleur

de son savoir et aide.

Nous remercions vivement Meriem Korichi ,Oussama Zerdoumi et

Halima Benhbereche ; Maître-assistant à UKM Ouarglaà ,d'avoir acceptons de

faire partie de nos jury de thèse.

Nous remercions profondément tous ceux qui à faire de son mieux de

près ou de loin dans l’élaboration de ce travail, spécialement Mr. A.hakim

Herrouz.

Nous ne pouvons pas sans remercier mon parent et ma famille. Pour

moi, Ramla j’exprime ici ma reconnaissance pour mon mari Ayoub d’avoir ce

tenir et bon courage se travail.

Pour moi Ayoub j’exprime ma reconnaissance à ma mère et que mon

épouse trouvent ici ma reconnaissance.

Ramla et Ayoub

Table de matière

Analyse des protocoles de routage dans les réseaux VANET Page I

Table des matières

Résumé ....................................................................................................................................... V

Abstract ..................................................................................................................................... VI

Introduction générale............................................................................................................... VII

Chapitre n°1 : Vue d’ensemble des réseaux véhiculaire ............................................................ 9

I. Introduction ................................................................................................................................. 1

1. Les réseaux Ad Hoc et MANET .................................................................................................... 2

1.1 Définitions ........................................................................................................................ 2

1.2 Caractéristiques des réseaux Ad Hoc ............................................................................... 3

2. Les réseaux ad hoc véhiculaires .................................................................................................. 6

2.1 Les applications ................................................................................................................ 7

2.2 Les Projets de recherche des VANETs ............................................................................. 8

2.3 Les projets en cours ....................................................................................................... 10

2.4 Les Caractéristiques ....................................................................................................... 12

2.5 Travaux de standardisation et de normalisation ........................................................... 13

2.6 Architecteur de communication .................................................................................... 14

2.7 Les défis .......................................................................................................................... 16

II. Conclusion ................................................................................................................................. 18

Chapitre n°2 : Protocole de Routage dans les VANETs ............................................................ 19

I. Introduction ............................................................................................................................... 20

1. Routage dans ad hoc ................................................................................................................. 21

2. Routage dans les VANETs .......................................................................................................... 22

3. Classification des protocoles de routage dans les réseaux VANET ........................................... 22

3.1 Les protocoles de routage basés sur la topologie .......................................................... 23

3.2 Les protocoles de routage basés sur la géographique ................................................... 29

II. Conclusion ................................................................................................................................. 34

Chapitre n°3 : Simulation et VANET ......................................................................................... 35

I. Introduction ............................................................................................................................... 36

1. La simulation ............................................................................................................................. 37

2. Simulation des MANET .............................................................................................................. 37

2.1 Modélisation des couches protocolaires ....................................................................... 37

2.2 Modélisation du comportement .................................................................................... 38

Table de matière

Analyse des protocoles de routage dans les réseaux VANET Page II

3. Simulation des VANET ............................................................................................................... 39

3.1 Simulation de la mobilité dans les VANET...................................................................... 39

3.2 Simulation de la propagation radio dans les environnements véhiculaires .................. 43

4. Vue d’ensemble les simulateurs de VANET ............................................................................... 44

4.1 Comparaison entre les simulateurs : .............................................................................. 47

II. Conclusion ................................................................................................................................. 49

Chapitre n°4 : Expérimentation ................................................................................................ 50

I. Introduction ............................................................................................................................... 51

1. Le sujet et Le but ....................................................................................................................... 52

2. Implémentation ......................................................................................................................... 52

2.1 Environnement de travail: .............................................................................................. 52

3. Préparation de l’Environnement d’Implémentation : ............................................................... 56

4. Simulation des nouveaux protocoles dans VEINS ..................................................................... 57

4.1 L’environnement et le paramètre de simulation ........................................................... 57

4.1 Résultats des simulations d’un nœud de protocole....................................................... 59

II. Conclusion ................................................................................................................................. 65

Conclusion générale .................................................................................................................. IX

Perspective ................................................................................................................................. X

Bibliographie ............................................................................................................................. XI

Webographie .......................................................................................................................... XVII

.................................................................................................................................. XVIII Annexe

.......................................................................... XVIII Annexe 1 : Technologies De La Communication

.................................................................................................... XVIII Annexe 2 : Protocole de routage

....................................... XVIII Annexe 3 : Framework pour réalistes modèles de mobilité véhiculaires

Glossaire ............................................................................................................................... XXXII

Liste des figures

Analyse des protocoles de routage dans les réseaux VANET Page III

Liste des figures

Figure 1 : Un exemple de réseau Ad hoc [Bür, 2014]............................................................................... 5

Figure 2 : Un exemple des réseaux VANETS ........................................................................................... 6

Figure 3 : Dynamique autour des réseaux de véhicules [Hannes, 2008] ................................................ 9

Figure 4 : Les modes de communication dans les VANETs [Zhuo et al, 2009] ...................................... 15

Figure 5 : Les protocoles de routage dans les réseaux VANETs....................................................... 32

Figure 6 : Décomposition plus détaillée des modèles de mobilité [Ait Ali, 2012] ................................ 40

Figure 8 : Interface d’OMNET++. ........................................................................................................... 54

Figure 9 : Architecteur de Veins . .......................................................................................................... 55

Figure 10 : Environnement de simulation. ............................................................................................ 57

Figure 11 : Résultat de simulation de mobilité d’un nœud. .................................................................. 59

Figure 12 : résultat de simulation de NIC MAC d’un nœud. .................................................................. 59

Figure 13 : La représentation des couleurs dans les diagrammes. ....................................................... 60

Figure 14 : Diagramme de protocole AODV. ......................................................................................... 60

Figure 15 : Diagramme de protocole DSDV. .......................................................................................... 60

Figure 16 : Diagramme de protocole DSR. ............................................................................................ 61

Figure 17 : Diagramme de protocole OLSR. .......................................................................................... 61

Figure 18 : Diagramme de protocole GPSR. .......................................................................................... 61


Figure 20: Diagramme de protocole DSDV. ........................................................................................... 61


Figure 22: Diagramme de protocole OLSR. ........................................................................................... 62

Figure 23: Diagramme de protocole GPSR. ........................................................................................... 62


Figure 25: Diagramme de protocole DSDV. ........................................................................................... 63


Figure 27: Diagramme de protocole OLSR. ........................................................................................... 63

Figure 28 : Diagramme de protocole GPSR. .......................................................................................... 63

Figure 29 : Ensemble de technologies .................................................................................................. XIX

Figure 30 : Composants de la technologie WAVE ............................................................................... XXII

Figure 31 : La propagation du paquet ................................................................................................. XXV

Figure 32 : Le chemin pris par la requête RREP .................................................................................. XXVI

Liste des tableaux

Analyse des protocoles de routage dans les réseaux VANET Page IV

Liste des tableaux

Tableau 1 : Comparaison entre protocoles proactifs et protocoles réactifs. .................................. 28

Tableau 2 : Grille d’analyse ................................................................................................................... 33

Tableau 3 : Comparaison entre les simulateurs .................................................................................... 48

Tableau 4 : Configuration de l'ordinateur de développement. ............................................................. 52

Tableau 5 : Scénarios de mouvement utilisés. ...................................................................................... 58

Tableau 6 : Tableau récapitulatif des technologies ............................................................................ XXIII

Tableau 7 : Caractéristiques des premiers modèles de mobilité pour véhicules ................................ XXX

Tableau 8 : Comparaison des contraintes de mouvement des modèles de mobilité pour réseaux

véhiculaires ......................................................................................................................................... XXXI

Tableau 9 : Comparaison des générateurs de trafic des modèles de mobilité pour réseaux véhiculaires

............................................................................................................................................................ XXXI

Résumé

Analyse des protocoles de routage dans les réseaux VANET Page V

Résumé

Dans notre monde contemporain, les réseaux des voitures jouent un rôle

significatif. C’est un domaine très intéressant pour toutes les sociétés de recherche et

d'industrie. En effet, l'objectif de ces systèmes de transport intelligents est d'améliorer la

sécurité et la sûreté des passagers et de fournir de nombreux services et facilités aux

usagers routiers.

Ces systèmes reposent sur des protocoles qui assurent l'échange d'informations et la

communication entre les véhicules puisqu'il est évident que l'amélioration de la

communication entre les véhicules revient à la détermination de l'efficacité de ces

protocoles. Notre but dans mémoire était d'analyser ces protocoles de routage (par exemple

GPSR, OLSR, DSR, AODV et DSDV) dans VANETs, et ce, pouvoir déterminer le

protocole le plus adéquat pour garantir la meilleure efficacité pour ce réseau.

Tout d'abord, nous avons étudié les différents types de protocoles de routage et

leurs facteurs de performance dans ces réseaux afin de déterminer le meilleur protocole

pour ce type de réseaux.

Par ailleurs, nous avons simulé ces protocoles dans un micro modèle d'une ville.

L'objectif de notre recherche est d'évaluer les résultats des protocoles de routage (GPSR,

OLSR, DSR, AODV et DSDV) appliqués dans les réseaux d'un environnement (Urbain) en

utilisant Omnet++ et SOMU. Pour déterminer le meilleur protocole en termes de qualité,

efficacité et adéquation d'un tel environnement.

Mots clés : VANET, Protocole de Routage, OMNET++, SOMU, Simulation,

environnement urbain.

Abstract

Analyse des protocoles de routage dans les réseaux VANET Page VI

Abstract

Title: Analysis of Routing Protocols in VANETs

Nowadays, vehicle communication represents an interesting field for both research and

industry communities. Indeed, these systems can be used to improve road safety and provide

many other services to road users. Therefore, vehicular communications applications have

been undertaken by several consortium and research projects.

However, to optimize the communication between vehicles, it is indispensable to

define a routing protocol for each application of vehicular networks .Our objective was to

Analysis of Routing Protocols (e.g. GPSR, OLSR, DSR, AODV and DSDV) in VANETs, in

order to define the most suitable and effective protocol.

First, we studied the different kinds of routing protocol and the entire performance

factor in vehicular networks for a better understanding of these types of networks.

The second step of our work was analyzing the performances of the protocols via

simulation using Omnet++ and SOMU in an urban environment to determine the best

protocol in terms of quality, efficiency and appropriateness of such an environment

Keywords: VANET, Routing Protocol, OMNET++, SOMU, Simulation, urban

environment.

Chapitre n°I Introduction général

Analyse des protocoles de routage dans les réseaux VANET Page VII

Introduction générale

Depuis la démocratisation de l’accès à Internet, Ce dernier a évolué très rapidement.

Ses objectifs attendus l’ont fait propager jusqu'à ce qu'elle devienne un réseau mondial liant

les différentes sociétés, universités et centres de recherche. Actuellement avec l'émergence du

WWW (World Wide Web) - qui a permis l'échange d'informations entre les réseaux locaux à

travers le monde - et avec le développement de la technologie moderne des

télécommunications, les chercheurs ont commencé à voir la nécessité de développement des

réseaux sans fil afin de ne pas restreindre l'utilisateur d’Internet à une borne fixe dans le

réseau. Cela était rendu possible grâce à l’exploitation de la technologie du radio moderne

[Caterina, 2008].

Avec l'émergence de ce réseau, nous sommes devenus capable de rendre ces éléments

libres de mouvement. C’est ce que l'on appelle dans le jargon de réseau le « MANET »

(Mobile ad hoc networks) où chaque élément est capable de se déplacer dans n'importe quelle

direction et de modifier ses liens fréquemment. Chacun de ces éléments (nœuds) dans ce

réseau gère son trafic de transmission à sa manière avec ses propres propriétés, c.à.d. il joue

lui-même un rôle de routeur.

Le défi situé dans le MANET est la façon de télécharger les informations appropriées

et nécessaires pour pouvoir assurer la transmission correcte et systématique de trafic.

C'est ici que nous obtenons notre domaine de recherche le VANET, c’est une mini

partie de MANET.

En 1990, l'Organisation de transports intelligents (STI) a intégré la technologie de

l'information de la connectivité sans fil aux infrastructures de transport et de véhicules pour

améliorer le système de transportation et sa sécurité et pour résoudre ses problèmes de

circulation.

La VANET utilise les voitures comme un nœud ou un routeur permettant à ces

dernières de communiquer les unes avec les autres et de profiter de cette technologie.

Chapitre n°I Introduction général

Analyse des protocoles de routage dans les réseaux VANET Page VIII

Cette étude s’inscrit dans le cadre d’un projet de fin étude (PFE) pour l’obtention d’un

diplôme de master en Informatique Industrielle. En général les PFEs ont deux objectifs : le

premier est pédagogique visant à initier l’étudiant dans la recherche scientifique. Le second

est un objectif propre à cette étude dans laquelle nous allons essayer d’analyser les protocoles

de routage par les techniques de modélisation et simulation.

L’application des techniques de simulation dans le domaine des réseaux VANETs a

pour but l’identification des caractéristiques, des performances et des mutations des

protocoles de routage dans les VANETs.

Dans le domaine de la simulation, il est communément reconnu que pour pouvoir

utiliser correctement et intelligemment des méthodes de ce domaine, il faut disposer de

connaissances plus ou moins solides dans des domaines variés (Probabilités et Statistiques,

Modélisation, Programmation, etc.) [korichi, 2009].

Malheureusement, de part la nature distribuée de l'environnement et la topologie

complexe des réseaux véhiculaires, une mise en œuvre réelle peut être difficile aussi bien sur

le plan économique que logistique. Pour contourner ce problème, la simulation est le moyen

le plus largement utilisé. En effet, il est plus facile et moins cher, par le biais de la simulation,

de concevoir, d'analyser et d'évaluer les performances de toute solution. Un paramétrage

approprié permet de reproduire les différents scénarios de l'environnement et d'analyser leur

impact sur les protocoles et applications développés [Ait Ali, 2012] .

Chapitre n°1 Vue d’ensemble des réseaux véhiculaire

Analyse des protocoles de routage dans les réseaux VANET Page 1

I. Introduction

Les réseaux VANET ne sont qu’une application des réseaux Ad hoc mobiles

(MANET). Les réseaux véhiculaires sont une projection des systèmes de transports

intelligents (Intelligent transportation Systems - ITS). Leur objectif principal est d'améliorer la

sécurité routière par l'utilisation de la technologie des communications et de l'émergence de

dispositifs sans fil à faible coût. Pour la mise en place d’un tel réseau, certains équipements

électroniques doivent être installés au sein de véhicules tels que les dispositifs de perception

de l’environnement (radars, caméras), un système de localisation GPS, et bien sûr une

plateforme de traitement.

Dans ce chapitre, nous présentons d'abord la mise en réseau VANET, et différents

types de services de ces réseaux ainsi que les supports de communication. Enfin, nous

décrivons les différentes caractéristiques, les contraintes et les défis pour les concepteurs ainsi

qu’une description détaillée pour type de protocole réseau.



1. Les réseaux Ad Hoc et MANET

1.1 Définitions

1.1.1 Les réseaux Ad Hoc

Les réseaux ad hoc Les réseaux ad hoc (en latin : « qui va vers ce vers quoi il doit aller

», c'est-à-dire « formé dans un but précis »), sont des réseaux sans-fil capables de s’organiser

spontanément et de manière autonome dans l'environnement dans lequel ils sont déployés

sans infrastructure définie préalablement, créés à la demande pour répondre à un besoin

spécifique. La tâche de la gestion du réseau est repartie sur l’ensemble d’entités

communicantes par liaison sans-fil, ces entités sont souvent appelées «nœuds» [Burgod,

2009].

Le groupe MANET de l’IETF fournit une définition plus précise en introduction de la

[Corson et al, 1999]: « Un réseau ad hoc comprend des plates-formes mobiles (par exemple,

un routeur interconnectant différents hôtes et équipements sans fil) appelées nœuds qui sont

libres de se déplacer sans contrainte. Un réseau ad hoc est donc un système autonome de

nœuds mobiles. Ce système peut fonctionner d’une manière isolée ou s’interfacer à des

réseaux fixes au travers de passerelles. Dans ce dernier cas, un réseau ad hoc est un réseau

d’extrémité. » Il n’en reste pas moins que la terminologie « réseau ad hoc » est relativement

peu explicite. C’est sans doute la raison pour laquelle la communauté scientifique la remplace

parfois par celle de « réseau spontané », traduction de « spontaneous network ».

1.1.2 Les réseaux MANET

Le réseau mobile ad hoc, appelé généralement MANET (Mobile Ad hoc NETwork)

est un système autonome se compose d'un nœud mobiles dynamiques interconnectés par des

liens sans fil sans l'utilisation de l'infrastructure fixe et sans gestion centralisée1 [Corson et al,

1999] . Les nœuds sont libres de se déplacer de façon aléatoire et, par conséquent, peuvent

changer la structure du réseau rapidement et de manière imprévisible.

1 http://tools.ietf.org/html/rfc2501



Mobilité : « La mobilité des nœuds constitue à l’évidence une caractéristique très

spécifique des réseaux ad hoc. Cette mobilité est intrinsèque au fonctionnement du réseau.

Elle se distingue de la nomadicité (mobilité des seuls nœuds terminaux) ou de l’itinérance

(équipements statiques mais pouvant être déplacés). Dans un réseau ad hoc, la topologie du

réseau peut changer rapidement, de façon aléatoire et non prédictible et les techniques de

routage des réseaux classiques, basées sur des routes préétablies, ne peuvent plus fonctionner

correctement » [Corson et al, 1999] .

1.2 Caractéristiques des réseaux Ad Hoc

A partir de cette définition générale [Meraihi, 2011], il est intéressant de mettre en

avant les caractéristiques principales qui différencient un réseau ad.

Les réseaux mobiles Ad Hoc présentent plusieurs caractéristiques, à savoir :

1.2.1 Absence d’infrastructure

Les nœuds d’un réseau Ad Hoc travaillent dans un environnement pair à pair

totalement distribué, ce qui leur permet de se déplacer librement. Ces nœuds agissent en tant

que routeurs pour relayer des communications ou générer leurs propres donnés.

1.2.2 Routage par relais

Dans un réseau Ad hoc, un terminal peut communiquer directement avec les terminaux

à sa portée (ses voisins). Lorsqu’une machine veut communiquer avec une autre se trouvant

hors de sa portée, chaque nœud actif du réseau sert de routeur pour ses voisins.

1.2.3 Topologie dynamique

Une particularité très importante qui distingue les réseaux mobiles Ad Hoc des réseaux

filaires est la mobilité de ses nœuds. Les nœuds sont libres de se déplacer arbitrairement, des

routes peuvent se créer et disparaître très souvent, ce qui provoque des changements fréquents

dans la topologie du réseau. Ces modifications doivent être prises en compte par le protocole

de routage. Cette caractéristique rend la topologie de ce type du réseau sans fil très

dynamique.



1.2.4 L’hétérogénéité des nœuds

Un nœud mobile peut être équipé d’une ou plusieurs interfaces radio ayant des

capacités de transmission variées et opérant dans des plages de fréquences différentes.

Cette hétérogénéité de capacité peut engendrer des liens asymétriques dans le réseau.

De plus, les nœuds peuvent avoir des différences en terme de capacité de traitement (CPU,

mémoire), de logiciel, de taille (petit, grand) et de mobilité (lent, rapide). Dans ce cas, une

adaptation dynamique des protocoles s’avère nécessaire pour supporter de telles situations.

1.2.5 La taille des réseaux ad hoc

Elle est souvent de petite ou moyenne taille (une centaine de nœuds) ; le réseau est

utilisé pour étendre temporairement un réseau filaire, comme pour une conférence ou des

situations où le déploiement du réseau fixe ne sont pas approprié. Cependant, certains

applications des réseaux ad hoc peuvent nécessiter une utilisation allant jusqu’à des dizaines

de milliers de nœuds.

1.2.6 Multi-sauts

Les réseaux Ad Hoc utilisent souvent des sauts multiples pour éviter les obstacles,

minimiser la consommation d’énergie ou pour joindre un nœud qui n’est pas dans la portée de

communication de l’émetteur.



Figure 1 : Un exemple de réseau Ad hoc [Bür, 2014].



2. Les réseaux ad hoc véhiculaires

Les réseaux véhiculaires aussi appelés VANETS (Vehicular Ad-hoc Network)

constituent une sous-classe des MANETS, sont une projection des systèmes de transports

intelligents (Intelligent transportation Systems - ITS), réalisés par la réunion d'opportunités de

plusieurs véhicules mobiles sans infrastructure préexistante pour communiquer [Ahizoune,

2011].

Les véhicules communiquent les uns avec les autres par l'intermédiaire de la

communication de V2V aussi bien qu'avec les équipements de la route par l'intermédiaire de

la communication de V2I. L’objectif est que les réseaux VANETs contribueront à

l’élaboration de routes plus sûres et plus efficaces à l'avenir en fournissant des informations

opportunes aux conducteurs et aux autorités intéressées. Un exemple de réseau VANET

urbain est illustré dans la figure2.

Figure 2 : Un exemple des réseaux VANETS [Ken, 2014].



2.1 Les applications

Il existe de nombreuses applications pour les réseaux véhicules proposés [Khaleda et

all, 2009]. Et peuvent être classés en trois catégories générales.

2.1.1 Application dans la sécurité routière

Les applications de sécurité qui visent à améliorer la sécurité des passagers sur les

routes en avisant les véhicules de toute situation dangereuse. Ces applications se basent en

général sur une diffusion, périodique ou non, de messages informatifs permettant aux

conducteurs d'avoir une connaissance de l'état de la route et des véhicules voisins.

A titre d’exemple, alerter un conducteur en cas d’accidents permet d’avertir les

véhicules qui se dirigent vers le lieu de l’accident que les conditions de circulations se

trouvent modifiées et qu’il est nécessaire de redoubler de vigilance. Les messages d’alertes et

de sécurité doivent être de taille réduite pour être transmis le plus rapidement possible et

doivent être émis à des périodes régulières. La sécurité des plus importantes applications.

2.1.2 Les applications de gestion de trafic

Les applications de gestion de trafic sont axées sur l'amélioration des conditions de

circulation dans le but de réduire les embouteillages et les risques d'accidents. Elles consistent

à fournir aux conducteurs des informations leur permettant d'adapter leur parcours à la

situation du trafic routier. Ces applications visent à équilibrer la circulation des véhicules sur

les routes pour une utilisation efficace de la capacité des routes et des carrefours et à réduire

par conséquent les pertes humaines, la durée des voyages et la consommation d'énergie….etc.



2.1.3 Les applications de confort ou de divertissement

les applications de confort ou de divertissement dont l'objectif est de rendre les

voyages plus agréables en permettant aux passagers de communiquer soit avec d'autres

véhicules ou avec des stations fixes comme l’accès à internet, la messagerie, le chat inter –

véhicule, etc. Les passagers dans la voiture peuvent jouer en réseaux, télécharger des fichiers

MP3, envoyer des cartes à des amis, etc.

2.2 Les Projets de recherche des VANETs

A suscité de nombreuses applications impliquant des réseaux véhicules dans les

différentes institutions et organisations gouvernementales et de la normalisation, des

entreprises ou des centres de recherche. Partout dans le monde et comme le montre la figure

il existe de nombreux projets nationales / internationales qui leur sont dédiés. Nous pouvons

citer :

Le consortium VSC (Vehicle Safety Consortium, US)2 [Vehicle, 2014] CAMP

(Collision Avoidance metrics Partnership, US)3 [Collision, 2014], C2C-CC (Car-2-Car

Communication Consortium, Europe)4 [Car-to-car , 2014], ASV Program (Advanced Safety

Vehicle, Japon)5 [Advanced, 2014], beaucoup d'efforts de standardisation comme nous le

verrons plus bas et des expérimentations réelles telles que faites par le programme VII

(Vehicle Infrastructure Integration, US)6 [Vehicle , 2014].

2 http://www.car-tocar

3 http://www.its.dot.gov/cicas/cicas_current_act.htm

4 http://www.car-to-car.org

5 http://www.itslectures.ae.keio.ac.jp/2001/2001_eb_45.htm

6http://www.its.dot.gov/vii/



Figure 3 : Dynamique autour des réseaux de véhicules [Hannes, 2008]



2.3 Les projets en cours

Plusieurs centres de recherche, de standardisation et développement vise à avancer

dans le domaine des véhicules.

Nous vous proposons quelques-uns des grands projets qui traitent des communications

véhiculaires en Europe et partout dans le monde

PReVENT : le projet intègre européen PReVENT [Car-to-car, 2014], a pour

objectif de développer, tester et évaluer les demandes relatives à la sécurité en utilisant des

capteurs avancés et de systèmes de communication intégrés. Ces systèmes analysent la nature

et l'importance de tout danger potentiel, tout en tenant compte de la situation du conducteur.

SafeSpot est un projet intégré de recherche co-financé par [SafeSpot, 2014]

les technologies de la société d'information entre les initiatives de la Commission européenne

6e programme-cadre.

SAFESPOT crée une dynamique de réseaux de collaboration où des véhicules de

communication et l'infrastructure routière pour l'échange d'informations qui ont été recueillies

à bord et sur le côté de la route pour promouvoir la sensibilisation des conducteurs de

l'environnement du véhicule.

WATCH-OVER a commencé en Janvier 2006, un projet co-financé par les

technologies de la société information à la Commission européenne l'objectif stratégique »des

systèmes électroniques de sécurité pour le transport routier coopérative.[WATCH-OVER,

2014] L'objectif est de concevoir et développer un système de coopération pour la prévention

des accidents impliquant des usagers de la route à risque dans les zones urbaines et extérieur

des zones urbaines.



Le concept innovant est représenté par une plateforme embarquée et un module

utilisateur. Le système repose sur la communication faible distance et les capteurs de vision

CVIS : le projet CVIS (Cooperative. Vehicle-Infrastructure Systems)

"systèmes coopératifs pour les véhicules, les infrastructures" vise à concevoir

[http://www.cvisproject.org/], et développer et tester de nouvelles technologies nécessaires

pour permettre aux véhicules de communiquer entre eux et avec l'infrastructure sur le côté de

la route à proximité.

GST : (Global System for Telematics ) [Global, 2014] Projet intégré financé

par l'Union européenne et la création d'une architecture ouverte et d'information standardisée

véhicules de services.

Le but est de créer un environnement dans lequel les services d'information innovants

peuvent être élaborés et exécutés de manière rentable, et donc d'augmenter la plage de

services d'information économique disponible pour les fabricants et les consommateurs.

NoW est un projet de recherche soutenu par le Ministère fédéral allemand de

l'Éducation et de la Recherche scientifique.

Les principaux objectifs en vue de résoudre les problèmes techniques clés sur les

protocoles de communication et de sécurité des données pour la communication de voitures -2

- véhicules et fournir les résultats des activités de normalisation des véhicules -2 - véhicules

de l'Union des télécommunications, qui est une initiative des plus grands fabricants et

fournisseurs européens de véhicules.

SeVeCom (Secure Vehicular Communication) est un projet financé par l'Union

européenne, qui se concentre sur la fourniture de la définition et de la mise en œuvre des

besoins de sécurité des véhicules de communication complètement [Secure, 2014].

SeVeCom vision est que les moyens de communication à l'avenir, et les infrastructures

pour les communications entre les véhicules et sera déployé à grande échelle afin d'obtenir la

promesse d'améliorer la sécurité routière et l'optimisation de la circulation routière.



2.4 Les Caractéristiques

Dans [Ait Ali, 2012] la présente section, nous vous proposons les éléments clés qui

distinguent les réseaux véhicules :

Forte mobilité : c'est le premier facteur qui distingue les réseaux véhiculaires

des autres classes de réseaux sans fil. La vitesse des véhicules varie selon l'environnent, elle

est en moyenne de 50km/h en zones urbaines et peut atteindre 130km/h sur autoroute. Bien

que les mouvements des véhicules soient relativement prédictibles, l'impact de la mobilité sur

la connectivité du réseau reste l'une des difficultés majeures des réseaux véhiculaires.

Caractéristiques inhérentes au canal radio : dans les réseaux sans fil

traditionnels, les échanges de données s'effectuent généralement dans des espaces ouverts

sans obstacle ou dans des espaces clos en intérieur. Les communications dans les réseaux

véhiculaires se font en environnement externe défavorable pour l'établissement des liens radio

en raison de la multitude d'obstacles (forêts, montagnes, bâtiments . . .) notamment en zones

urbaines.

Ces obstacles causent une sévère dégradation de la qualité et de la puissance des

signauxémis.

Connectivité intermittente : une conséquence directe de la forte mobilité et

des obstacles de l'environnement est une connectivité intermittente. Un lien établi entre deux

entités du réseau peut rapidement disparaitre en raison soit de la mobilité qui éloigne les deux

entités communicantes, soit des obstacles qui empêchent la propagation du signal.

Diversité de la densité : la densité des nouds dans un réseau véhiculaire n'est

pas uniforme mais à variation spatio-temporelle. La densité en milieu urbain est par exemple

beaucoup plus élevée qu'en milieu rural. Le nombre de véhicules dans une intersection ou

dans un embouteillage est plus important que sur des routes extra-urbaines où le trafic est

souvent fluide. D'un point de vue temporel, la densité est par exemple différente selon qu'on

considère la nuit ou la journée, les heures de pointe ou les heures creuses. Cette diversité de la

densité rend difficile la conception de solutions génériques étant donné que les problèmes

rencontrés à forte densité sont différents de ceux causés par la faible densité.



Partitionnement du réseau : le problème du partitionnement du réseau

survient essentiellement lorsque la densité des nouds est faible. Les véhicules se déplacent

alors en groupes isolés non connectés. Il devient dans ce cas difficile d'assurer les

communications de bout-en-bout.

Broadcast storm: le problème du broadcast storm an été considéré depuis

longtemps dans les réseaux MANET et diverses solutions ont été proposées [Ni et al, 1999].

Ce problème se pose en particulier dans les protocoles de routage qui inondent le réseau avec

les paquets de contrôle à la recherche de routes. Les retransmissions successives des paquets

causent de sérieuses redondances qui saturent le réseau. Dans le cas des réseaux véhiculaires,

le problème du broadcast storm se pose également au niveau application. En effet, les

principaux services proposés pour les réseaux véhiculaires sont des services de sécurité qui se

basent presque exclusivement sur les retransmissions de proche en proche des données. De

plus, le problème du broadcast storm est aggravé dans les réseaux à forte densité notamment

dans des scénarios tels les embouteillages et les files d'attente aux intersections.

2.5 Travaux de standardisation et de normalisation

2.5.1 Dedicated Short Range Communications

Les premiers standards définis pour les communications sans fil dans les STI utilisent

la bande de fréquence de 915MHz essentiellement pour assurer des services tels que, le péage

électronique, l'accréditation et la surveillance des opérations des véhicules commerciaux [Ait

Ali, 2012].

Cette bande de fréquence étant trop étroite et polluée pour supporter l'évolution

envisagée pour les applications dans les réseaux véhiculaires, l'ITSA a sollicité la FCC

(Federal Communications Commission) pour l'allocation d'une bande passante de 75MHz

dans la gamme de fréquences 5,850-5,925GHz pour les communications à courte portée

dédiées aux STI aux USA. Cette demande a été accordée par la FCC en 1999 et a donné

naissance à la technologie DSRC.



2.5.2 La norme IEEE 802.11p

La norme IEEE 802.11p [IEEE802.11p, 2006] [Ait Ali, 2012] est un amendement du

standard IEEE802.11 que le groupe de travail IEEE (TGP : Task Group p) a commencé à

développer en 2004 pour l'accès sans l dans les systèmes de transport intelligents. Il définit les

spécifications des couches MAC et PHY dans le cadre des réseaux véhiculaires.

2.5.3 Wireless Access in Vehicular Environments

L'IEEE a développé une architecture connue sous le nom de WAVE (Wireless Access

in Vehicular Environments), pour fournir l'accès sans fil dans les environnements véhiculaires

[TGp, 2006] [Ait Ali, 2012]. Deux modes de communication sont possibles dans l'architecture

WAVE, véhicule-à-véhicule et véhicule-à-infrastructure. Les véhicules communiquent via un

dispositif installé à leur bord dit, OBU (On Board Unit)

2.6 Architecteur de communication

Dans les réseaux de véhicules, on peut distinguer trois modes de communication, les

communications Véhicule-à-Véhicule (V2V), les communications Véhicule-à-Infrastructure

(V2I) et hybride.

Dans cette section, nous présentons le principe de chaque mode :

2.6.1 Mode de communication Véhicule-à-Véhicule (V2V)

Ce mode de communication fonctionne suivant une architecture décentralisée, et

représente un cas particulier des réseaux ad hoc mobiles, Il est basé sur la simple

communication inter-véhicules ne nécessitant pas une infrastructure. En effet, un véhicule

peut communiquer directement avec un autre véhicule s’il se situe dans sa zone radio, ou bien

par le biais d’un protocole multi-sauts qui se charge de transmettre les messages de bout en

bout en utilisant les nœuds voisins qui les séparent comme des relais. Dans ce mode, les

supports de communication utilisés sont caractérisés par une petite latence et un grand débit

de transmission [Santa et al, 2008] [Xu et al, 2003]. Les communications V2V sont très

efficaces pour le transfert des informations concernant les services liés à la sécurité routière,

mais elles ne garantissent pas une connectivité permanente entre les véhicules.



2.6.2 Communications de Véhicule à Infrastructure (V2I)

Ce mode de communication permet une meilleure utilisation des ressources partagées

et démultiplie les services fournis (par exemple : accès à Internet, échange de données de

voiture-à-domicile, communications de voiture-à-garage de réparation pour le diagnostique

distant, ...etc.) grâce à des points d'accès RSU (Road Side Units) déployés aux bords des

routes; ce mode est inadéquat pour les applications liées à la sécurité routière car les réseaux à

infrastructure ne sont pas performants quant aux délais d’acheminement [Jerbi, 2008].

Figure 4 : Les modes de communication dans les VANETs [Zhuo et al, 2009].



2.6.3 Communications hybrides

La combinaison de ces deux types de communications permet d'obtenir une

communication hybride très intéressante. En effet, les portées des infrastructures étant

limitées, l'utilisation de véhicules comme relais permet d'étendre cette distance. Dans un but

économique et en évitant de multiplier les bornes à chaque coin de rue, l'utilisation de sauts

par véhicules intermédiaires prend toute son importance.

2.7 Les défis

Des caractéristiques des réseaux véhiculaires découlent plusieurs défis que l'on peut

résumer en ces points :

Qualité de service : la demande en qualité de service dépend des applications

supportées. La principale contrainte des applications de sécurité est la latence. La validité des

informations étant limitée dans le temps, les messages doivent parvenir à destination dans des

délais courts pour être considérés comme pertinents. Dans le cas des applications de gestion

de trafic, il s'agit essentiellement de la définition d'algorithmes d'agrégation des données qui

permettent d'inclure autant d'informations de trafic que possible dans les paquets diffusés

[Toor et al, 2008]. Pour les applications de confort tel le transfert de fichiers ou le

téléchargement le besoin est une connectivité permanente.

Canal radio fiable : le rôle des mécanismes de gestion du canal radio est

d'offrir des transmissions fiables et robustes et un partage équitable du médium de

communication.

Pour atteindre cet objectif dans le cas des réseaux véhiculaires, il est nécessaire de

définir des méthodes qui permettent de faire face aux deux problèmes majeurs des

transmissions qui sont, les interférences inter-symboles dues à la propagation des ondes par

trajets multiples et l'effet Doppler causé par le mouvement des véhicules.



Routage : les protocoles de routage sont utilisés en communications ad hoc. Ils

permettent de déterminer la suite des nouds que les paquets doivent traverser pour un

échange d'information entre entités distantes. Les problèmes auxquels doivent répondre les

protocoles de routage sont la connectivité intermittente qui rend les routes déjà établies

obsolètes et le partitionnement du réseau qui empêche la propagation des paquets.

Adressage géographique et geocasting : le routage geocast [Maihöfer , 2004]

est un mécanisme similaire au multicasting dans lequel les destinataires sont identifiés par des

contraintes géographiques. Il est utilisé par les applications diffusant des données qui ne sont

utiles que pour les véhicules se trouvant dans une zone géographique spécifique. Par exemple,

l'information sur un accident n'est pertinente que pour les véhicules qui se dirigent vers le lieu

de l'accident. La diffusion des paquets vers tout autre véhicule cause une surcharge inutile du

réseau. La complexité dans le geocasting réside dans la détermination de la zone

géographique et la définition d'un mécanisme de relayage efficace qui réduit la surcharge du

réseau et qui soit adapté à toutes les densités [Khaleda et all, 2009].

Sécurité : les exigences en sécurité doivent être prises en compte aussi bien

dans la conception architecturale du réseau que dans la conception des protocoles de

communication. Elles diffèrent en fonction des applications et comprennent principalement la

confidentialité, l'authentification, la cohérence et l'intégrité des données et la disponibilité.

La satisfaction de ces exigences dans des systèmes aussi dynamiques et mobiles que

les réseaux véhiculaires est difficile mais particulièrement importante étant donné que des

vies humaines sont concernées.

Normalisation vis-à-vis de la flexibilité : il est évidemment nécessaire

d'uniformiser les communications afin de permettre aux véhicules conçus par différents

fabricants de pouvoir collaborer. Cependant, en raison des enjeux commerciaux, il est

probable que les constructeurs voudront créer une certaine différenciation des standards.



II. Conclusion

Dans ce chapitre, nous avons montré que la communication avec chacun des

composants V2I et modes V2V nous permettent d'améliorer la sécurité routière par des

messages échangés entre les véhicules. Toutes ces applications nécessitent des concepteurs en

tenant compte de l'importance de l'échange d'informations entre les véhicules. Une des

contraintes des réseaux MANET et VANET est le problème d’acheminement des données

entres les nœuds mobiles du réseau.

Dans le chapitre suivant, nous présenterons le routage dans les réseaux VANET, le

types et la classification des protocoles de routage, ainsi que des détails sur les protocoles

spécifiques et sur leur fonctionnement, etc. Ensuite nous présenterons et nous analyserons les

différentes propositions existantes.

Chapitre n°2 : Protocole de routage dans les VANETs

Analyse des protocoles de routage dans les réseaux VANE Page 20

I. Introduction

Le routage dans les réseaux VANET est un problème très difficile qui pose des défis

pour de nombreux chercheurs. Alors pour que les véhicules puissent communiquer entre eux,

nous devons définir le protocole de routage. En fait, quand les terminaux ne sont pas à une

portée de transmission radio directe, le routage est exigé pour établir la communication entre

les véhicules

Dans ce chapitre, nous présentons la problématique du routage dans les réseaux de

véhicules et décrivons les différentes solutions pour le routage dans VANET et nous illustrons

les problèmes liés à ces protocoles. Dans la section suivante, nous discutons les diverses

applications/services de communications inter-véhicules exigées par notre solution de routage

pour conclure ce chapitre.



1. Routage dans ad hoc

Les réseaux ad hoc se caractérisent par une absence d'infrastructure et de gestion

centralisée. Dans ce type de réseaux, chaque élément peut bien évidemment émettre et

recevoir des messages, mais assure également un rôle de relais de l'information afin que les

messages circulent dans le réseau de proche en proche. Chaque nœud du réseau doit donc

posséder des capacités de routage, c'est le routage dit ad hoc. Grâce à ce routage, la portée

radio d'un nœud peut être virtuellement étendue en utilisant ses voisins comme relais de

l'information.

Le principal défi des réseaux ad hoc est la conception de protocoles de routage à la

fois robustes (tolérants aux pannes, adaptatifs à la mobilité des nœuds) et permettant le

passage à l’échelle. Cette propriété permet au protocole de conserver des performances

raisonnables lorsque la taille du réseau ou le nombre de nœuds augmente : limite de l’over-

head généré, délai d’acheminement, longueur des chemins, rupture des chemins [Florent et

all, 2009].

Le routage est en quelque sorte le mécanisme clé des réseaux ad hoc. C'est grâce au

mécanisme de routage que les stations formant le réseau vont pouvoir communiquer, même si

elles ne sont pas à portée directe de communication. Il est donc très important d'avoir un

protocole de routage efficace si on veut pouvoir tirer parti du potentiel des réseaux ad hoc

[Hauspie, 2005] .



2. Routage dans les VANETs

Le routage joue un rôle très important dans les VANET puisque tous les services

supportés, unicast ou multicast, se basent sur des communications multi-saut pour

l'acheminement des données. Les transferts de fichiers et les jeux. Les communications

multicast sont utilisées dans les applications de sécurité et de gestion de trafic telles que

l'avertissement de collision et le platooning. Pour réaliser les échanges, les protocoles de

routage utilisent des informations locales, sur le voisinage immédiat, ou globales, concernant

tout le réseau, an de déterminer les nouds relais qui participent à l'acheminement des données

communications unicast sont généralement utilisées dans les applications de confort telles que

le [Ait Ali, 2012].

3. Classification des protocoles de routage dans les

réseaux VANET

Les réseaux véhiculaires ont comme caractéristique principale une forte mobilité qui

entraîne une topologie très dynamique. Cette caractéristique fait que les protocoles de routage

traditionnels des MANETS sont pour la plupart in adaptée aux VANETS. En effet, dans les

VANETS, la vitesse peut être beaucoup plus élevée que les MANETS dans certains

environnements de communication comme les autoroutes. Dans [Amadou, 2011] [Qabajeh,

2009] Différentes solutions pour le routage dans les réseaux VANET ont été proposées, nous

distinguons deux classes de protocoles de routage: les protocoles basés sur la Unicast

(topologie) qui sont divisés en protocoles proactifs, réactifs et hybrides et les protocoles basés

sur la localisation (géographique) qui utilisent la position physique des nœuds mobiles pour

configurer le routage.



3.1 Les protocoles de routage basés sur la topologie

3.1.1 Les protocoles réactifs

Les protocoles réactifs adoptent des algorithmes classiques tels que le routage par

vecteur de distance. Les routes sont établies uniquement sur demande et seules les routes en

cours d’utilisation sont maintenues. Dans ce cas, un délai supplémentaire est nécessaire au

début de chaque session pour la recherche du chemin .Lorsqu’un nœud veut envoyer des

paquets, une étape de découverte de route est initiée par la diffusion d’un message de

recherche de route. Tout nœud qui reçoit ce message et qui ne dispose pas d’informations à

propos de la destination diffuse à son tour le message. Ce mécanisme est appelé mécanisme

d’inondation [Amadou, 2011].

a. Le protocole AODV

Le protocole de routage AODV (Ad hoc On-demand Distance Vector) [Guizani, 2012]

est un protocole décrit dans la [Charles et al, 2003] 7

Ce protocole crée les routes au besoin et

utilise le principe de numéro de séquence afin d’utiliser les routes les plus nouvelles, dites

encore les plus fraîches. En plus, il utilise le nombre de sauts comme métrique pour choisir

entre plusieurs routes disponibles. Trois types de paquets sont utilisés par AODV : les paquets

de requête de route RREQ (Route Request Message), les paquets de réponse de route RREP

(Route Reply Message) et les paquets d’erreur de route RERR (Route Error Message). En

plus de ces paquets, AODV invoque des paquets de contrôle HELLO qui permettent de

vérifier la connectivité des routes. AODV repose sur deux mécanismes : découverte de route

et maintenance de route. La découverte de route permet de trouver une route pour atteindre

une destination et la maintenance de route permet de détecter et signaler les coupures de

routes provoquées éventuellement par la mobilité des nœuds.

7 http://www.ietf.org/rfc/rfc3561.txt



b. Le protocole DSR

Le protocole de routage DSR (Dynamic Source Routing) [Guizani, 2012] est un

protocole qui est normalisé dans la [Johnson et al, 2007] 8 Ce protocole crée les routes à la

demande comme le protocole AODV. Il utilise la technique "routage à la source" dans

laquelle la source inclut dans l’entête du paquet la route complète par laquelle un paquet doit

passer pour atteindre sa destination. Les nœuds intermédiaires entre la source et la destination

n’ont pas besoin de maintenir à jour les informations sur la route traversée puisque la route

complète est insérée dans l’entête du paquet. DSR est composé de deux mécanismes : la

découverte de route et la maintenance de route. Le premier permet de chercher les routes

nécessaires à la demande, tandis que le second permet de s’assurer de la maintenance des

routes tout au long de leur utilisation.

3.1.2 Les protocoles proactifs

Dans [Ait Ali, 2012] les protocoles proactifs, chaque noud garde une image de la

topologie de tout le réseau. Cette image est mise à jour, périodiquement ou à chaque

modification topologique, par un échange de messages de contrôle. Les routes sont

déterminées sur la base de cette image.

a. Le protocole OLSR

Le protocole de routage OLSR (Optimized Link State Routing) [Badis et al, 2004]

[Clausen et al, 2003] [Meraihi, 2011] est un protocole de routage proactif développé dans le

cadre du projet Hypercom de l’Institut National de la Recherche en Informatique et

Automatique (INRIA) de France et proposé en tant que RFC (Request For Comment)

expérimentale à l’IETF (Internet Engineering Task Force). Il est considéré comme une

optimisation du protocole à état des liens filaires pour les réseaux mobiles Ad Hoc. Il a pour

objectif de fournir des routes de plus court chemin vers une destination en termes de nombre

de sauts en utilisant l’algorithme de Dijkstra. Son innovation réside dans sa façon

d’économiser les ressources radio lors des diffusions, ceci est réalisé grâce à l’utilisation de la

technique des relais multipoints (MPR : Multi-Point Relaying), donc le principe est que

chaque nœud construit un sous ensemble appelé MPR, parmi ses voisins, qui permet

d’atteindre tous ses voisins à deux sauts, les nœuds de cet ensemble servent à acheminer et

8 http://www.ietf.org/rfc/rfc4728.txt



retransmettre les messages qu’ils reçoivent. Les voisins d’un nœud qui ne sont pas MPRs,

lisent et traitent les paquets mais ne les retransmettent pas.

b. Le protocole DSDV

Le protocole de routage DSDV (Destination-Sequenced Distance-Vector) [Guizani,

2012] [Charles et al, 1994] est un protocole de routage de type vecteur de distance. Chaque

nœud maintient une table de routage contenant des informations sur les destinations

accessibles dans le réseau. Ces informations comprennent le nœud suivant utilisé pour

atteindre la destination, le nombre de sauts qui sépare le nœud de la destination et le numéro

de séquence estampillé par la destinataire. Ce numéro de séquence permet de distinguer les

nouvelles routes des anciennes. Chaque nœud envoie périodiquement à ses voisins la totalité

de sa table de routage. D’autres paquets de mise à jour sont aussi envoyés à la suite d’un

changement dans la topologie du réseau. Ces paquets n’incluent que les entrées de la table

affectées par le changement et ont pour objectif de propager les informations de routage aussi

rapidement que possible. Quand un nœud reçoit un paquet de mise à jour, il le compare avec

les informations existantes dans sa table de routage. Toute entrée dans la table est mise à jour

si l’information reçue est plus récente (ayant un numéro de séquence plus grand), ou si elles

ont le même numéro de séquence mais avec une distance plus courte.

Dans le protocole DSDV, une unité mobile doit attendre jusqu’à ce qu’elle reçoive la

prochaine mise à jour initiée par la destination afin de mettre à jour l’entrée associée à cette

destination dans la table de distance. De ce fait, la réaction de DSDV aux changements de la

topologie est considérée lente. D’autre part, ce protocole cause une charge de contrôle

importante dans le réseau à cause des paquets de mise à jour envoyés périodiquement ou à la

suite des événements.

c. Le protocole GSR

Le protocole GSR (Global State Routing) [Guizani, 2012] est un protocole proactif à

état de liens où chaque nœud connaît la topologie globale du réseau ce qui lui permet de

calculer les routes pour atteindre chaque destination. GSR diffère des protocoles à état de

liens dans le fait que les nœuds ne diffusent pas leurs états de liens à tout le réseau, mais ils se

limitent à l’envoyer aux voisins uniquement. Ainsi, GSR réduit le trafic des paquets de

contrôle. Le problème de GSR est la taille de ses paquets de mise à jour (table de topologie)



qui peuvent devenir considérable si le réseau contient un grand nombre de nœuds. En plus, il

a une lenteur dans la détection des changements de la topologie.

3.1.3 Protocoles hybrides

a. Le protocole ZRP

Le protocole de routage ZRP (Zone Routing Protocol) [Guizani, 2012] [Zygmunt et al,

2003a] 9 est un protocole hybride qui combine les deux approches proactives et réactive. Le

protocole ZRP divise le réseau en différentes zones. Pour chaque nœud, il définit une zone de

routage exprimée en nombre de sauts maximal σ. Ainsi, la zone de routage d’un nœud inclut

tous les nœuds qui sont à une distance au maximum de σ sauts. Les nœuds qui sont

exactement à σ sauts sont appelés nœuds périphériques.

À l’intérieur de cette zone, ZRP utilise un protocole proactif et à l’extérieur de cette

zone de routage, il fait appel à un protocole réactif.

Le protocole proactif est IARP (IntrAzone Routing Protocol) [Zygmunt et al, 2002d]

10 et celui réactif est IERP (IntErzone Routing Protocol) [Zygmunt et al, 2002c]

11 Chaque

nœud doit tout d’abord connaître ses voisins. Pour cela, ZRP utilise soit le protocole de

contrôle d’accès au support (MAC) pour connaître les voisins immédiats ou le protocole NDP

(NeighbourDiscovery Protocol) pour la transmission et la gestion des échanges de messages

HELLO. Par la suite, chaque nœud invoque le protocole IARP pour découvrir les routes vers

tous les autres nœuds qui se trouvent dans sa zone de routage. Cependant, le protocole IERP

est utilisé à la demande pour chercher les routes entre un nœud et une destination qui se

trouvent à l’extérieur de sa zone de routage. Un troisième protocole BRP (Bordercast

Resolution Protocol) [Zygmunt et al, 2002b]12

est inclus avec IERP pour guider la

propagation des requêtes de recherche de route dans le réseau. BRP utilise les données de la

topologie fournies par le protocole IARP afin de construire sa liste des nœuds de périphérie et

la façon de les atteindre.

9 http://www.ietf.org/proceedings/02nov/I-D/draft-ietf-manet-zone-zrp-04.txt

10 http://tools.ietf.org/html/draft-ietf-manet-zone-iarp-02

11 http://tools.ietf.org/html/draft-ietf-manet-zone-ierp-02

12 http://tools.ietf.org/html/draft-ietf-manet-zone-brp-02



3.1.4 Comparaison les protocoles de routage proactive et

réactive

Une comparaison entre les deux classes proactive et réactive est présentée dans

Tableau 1 [Chaidet et al, 2003]13

:

Dans un protocole de routage réactif, les mobiles ne conservent pratiquement aucune

information sur la topologie globale du réseau. Seules sont stockées les informations sur les

routes actives. Les routes sont construites à la demande et sont détruites lorsqu’elles ne sont

plus utilisées.

Dans un protocole de routage proactif, la topologie du réseau est connue de tous les

mobiles. Les routes sont disponibles immédiatement mais, en contrepartie, il faut diffuser

régulièrement des informations sur les changements de topologie du réseau.

Les protocoles réactifs génèrent a priori un volume plus faible de signalisation mais en

contrepartie engendrent un délai lors de la construction (ou de la reconstruction) des routes et

produisent plus difficilement des routes optimales (quel que soit le critère).

Les protocoles proactifs disposent en permanence d’une route pour chaque destination

dans le réseau mais génèrent en contrepartie un volume de signalisation important. De

nombreux débats ont lieu sur la performance des deux approches.

13

http://hal.inria.fr/docs/00/07/18/86/PDF/RR-4700.pdf



Routage proactif Routage réactif

Avantages inconvénients Avantages inconvénients

La topologie du réseau

est connue de tous les

mobiles. Les routes

sont disponibles

immédiatement.

Il faut diffuser régulièrement des

informations sur les

changements de

topologie du réseau.

Les mobiles ne

conservent

pratiquement aucune

information sur la

topologie globale du

réseau : seules les

informations sur les

routes actives sont

stockées.

Les protocoles

proactifs disposent en

permanence d'une

route pour chaque

destination dans le

réseau.

Un volume de

signalisations

important.

Les protocoles

réactifs génèrent à

priori un volume plus

faible de

signalisations.

Les protocoles

réactifs engendrent un

délai lors de la

construction (ou de la

reconstruction) des

routes et produisent

plus difficilement des

routes optimales.

Tableau 1 : Comparaison entre protocoles proactifs et protocoles réactifs.

L’avantage des protocoles hybrides est le fait qu’ils s’adaptent mieux aux réseaux de

grandes tailles. Cependant, ce type de protocole cumule les inconvénients des protocoles

proactifs et ceux des protocoles réactifs, tels que l’échange de paquets de contrôle réguliers et

inondation de l’ensemble de réseau pour chercher une route vers un nœud éloigné.



3.2 Les protocoles de routage basés sur la géographique

Les protocoles de routage géographiques sont les plus adaptés pour les réseaux ad hoc

de véhicules, puisque le mécanisme de routage se base sur les données géographiques des

nœuds.

a. Le protocole A-STAR

Le protocole de routage A-STAR (Anchor-based Street and Traffic Aware Routing)

[Niu et al, 2008] [Zhao et al, 2006] [Meraihi, 2011] est un protocole de routage basé sur la

localisation (position) pour un environnement de communication véhiculaire métropolitain. Il

utilise particulièrement les informations sur les itinéraires d’autobus de ville pour identifier

une route d’ancre (anchor route) avec une connectivité élevée pour l’acheminement des

paquets. A-STAR adopte une approche de routage basée sur l’ancrage (anchor based) qui tient

compte des caractéristiques des rues. Un point est associé à chaque rue en fonction de sa

capacité (grande ou petite rue qui est desservie par un nombre de bus différent). Les

informations de routes fournies par les bus donnent une idée sur la charge du réseau

véhiculaire dans chaque rue. Ce qui donne une image de la ville a des moments différents.

b. Le protocole UMB

Le protocole de routage UMB (Urban Multi hop Broadcast Protocol) [Meraihi , 2011]

C’est un protocole efficace de la norme 802.11, basé sur l’algorithme de diffusion multi saut

pour les réseaux inter véhiculaires avec support d’infrastructure, dans le but de réduire les

collisions et d’utiliser efficacement la bande passante. Contrairement aux protocoles de

diffusion par inondation, UMB confie les opérations d’envoi et de reconnaissance des paquets

aux nœuds les plus éloignés sans connaître à priori des informations sur la topologie du

réseau.

UMB est décomposé en deux phases : la première appelée diffusion directionnelle, où

le véhicule source sélectionne un nœud dans la direction de diffusion pour faire un relayage

de données sans aucune information sur la topologie. La deuxième diffusion aux intersections

pour disséminer les paquets dans toutes les directions, pour cela UMB utilise des répéteurs

installés dans les intersections pour l’envoi des paquets vers tous les segments. On suppose

que chaque véhicule est équipé par un récepteur GPS (Global Position System) et une carte



routière électronique. Le principal avantage du protocole UMB est la fiabilité de diffusion

multi-saut dans les canaux urbains [Wu et al, 2004] [Korkmaz et al, 2006].

c. Le protocole GyTAR

Le protocole de routage GyTAR (improved Greedy Traffic-Aware Routing protocol)

[Niu et al, 2008] [Amit et al, 2004] est un protocole de routage géographique basé sur la

localisation (position) et adapté aux réseaux véhiculaires capable de trouver des chemins

robustes dans un environnement urbain. L’objectif de ce protocole est de router les données

de proche en proche en considérant les différents facteurs spécifiques à ce genre

d’environnements/réseaux. Ce protocole suppose que chaque véhicule connaît sa position

courante et ceci grâce au GPS. De plus un nœud source est sensé connaître la position du

destinataire pour pouvoir prendre des décisions de routage, cette information est donnée par

un service de localisation tel que GLS (Grid Location Service) et peut déterminer la position

des intersections voisines à travers des cartes numériques.

d. Le protocole VADD

Le protocole de routage VADD (Vehicle-Assisted Data Delivery) [Zhao et al, 2006]

[Jerbi, 2008] est un protocole de routage qui prend en considération le contexte des réseaux de

véhicules et exploite le mouvement prévisible des véhicules pour décider de retransmettre ou

non le message. Il utilise particulièrement les informations sur le trafic routier au niveau d'une

route pour estimer le délai mis par un paquet pour parcourir un tel segment. Par conséquent,

les paquets seront achemines le long d'un chemin ayant le plus faible délai de bout en bout.

e. Le protocole MORA

Le protocole de routage MORA (MOvement-based Routing Algorithm) propose dans

[Granelli et al, 2006] [Jerbi, 2008] exploite la position et la direction de mouvement de

véhicules pour adapter les décisions de retransmission au contexte des véhicules et faire face

ainsi a la forte mobilité des nœuds et au changement assez fréquent de la topologie.



f. Le protocole GPSR

Le protocole de routage GPSR (Greedy Perimeter Stateless Routing) [Menouar, 2008]

est donc un protocole de routage basé sur la position, qui contient deux parties. La première

correspond à une méthode de choix du prochain noud transmetteur qui aura le rôle de

retransmettre les paquets, et cela tout en se basant sur les informations de position des voisins

(nouds candidats) et de la destination des paquets. Cette méthode consiste à choisir le

candidat qui est à une distance la plus proche à vol d'oiseau de la destination. La deuxième

partie de GPSR est en fait une méthode pour contourner les obstacles et les zones

géographiques vides, qui ne présentent aucun candidat transmetteur dans le voisinage.



Figure 5 : Les protocoles de routage dans les réseaux VANETs



Tableau 2 : Grille d’analyse

Contrainte de

performance AODV DSR OLSR DSDV GSR ZRP GPSR

Catégorie Réactif Réactif Proactif Proactif Proactif Hybride Géographique (réactif)

Type de

protocole Vecteur de

distance

Schéma à état de

lien

Schéma à état de

lien

Vecteur de

distance

Schéma à état de

lien Indéfini Vecteur de distance

Routes

maintenues dans Table de routage Table de routage Table de routage Table de routage Table de topologie Table de routage Table de position

Liberté de boucle Oui Oui Oui Oui Non Oui Non

Routes multiples Non Oui Non Oui Non Oui Oui

Multicast Oui Non Oui Oui Oui Oui Oui

Surcharge réseau Modérée Modérée Minimale Minimale Modérée Modérée Modérée

Diffusion

périodique Possible Possible Possible Possible Pas possible Possible Possible

Requiert des

séquences de

données

Oui Non Non Non Oui - NO

Méthode de

reconfiguration

des routes

Suppression des

routes &

notification à la

source

Message d’erreur

et suppression du

chemin

sauvegardé

Messages de

contrôles envoyés

en avance afin

d'augmenter la

réactivité

Des paquets de mise

à jour. Numéro de

séquence estampillé

Paquets de mise à

jour (table de

topologie)

Ce dépendent du

protocole réactif utilisé

Supprimer le noued

n’appartient pas dans sa zone

Résume

Découverte des

routes, expansion

en anneau,

recherche,

poursuite du

chemin.

routes à la

demande, routage

à la source, la

découverte de

route et la

maintenance de

route

Messages de

contrôle pour

détection de liaison,

détection des

voisins (MPR),

détection de

multiples interfaces,

calcul des routes.

Des informations

sur les destinations

numéro de

séquence. Envoie

périodiquement aux

les voisins la totalité

de table de routage.

Chaque nœud

connaît la topologie

globale. L’envoyer

aux voisins

uniquement.

Chaque nœud connaît les

voisins, IARP pour

découvrir les routes, IERP est utilisé à la

demande pour chercher

les routes, BRP utilise les

données de la topologie

fournies

Même plan. l'acheminement

des paquets de données ou de

contrôle géographiquement.

utilisé deux modes: «Greedy

Forwarding» le «Perimeter

Forwarding». détermine la

route à suivre en minimisant

les distances entre les nœuds

et la destination.



II. Conclusion

Dans ce chapitre, nous avons comparé différentes approches pour montres que la

performance de chacune dépende énormément des conditions d’utilisation. Les protocoles

construisant des routes par diffusion sont plus performants que leurs concurrents lorsque le

nombre de routes actives est faible ou lorsque la mobilité dans le réseau est élevée.

Cependant, de part la nature distribuée, l'environnement et la topologie complexe des réseaux

véhiculaires, une mise en œuvre réelle peut être difficile aussi bien sur le plan économique

que logistique.

Pour contourner ce problème, la simulation est le moyen le plus largement utilisé. En

effet, il est plus facile et moins cher, par le biais de la simulation, de concevoir, d'analyser et

d'évaluer les performances de toute solution. Un paramétrage approprié permet de reproduire

les différents scénarios de l'environnement et d'analyser leur impact sur les protocoles et

applications dans un prochain chapitre.

Chapitre n°3 Simulation et VANET


I. Introduction

Toute nouvelle solution passe par un processus d'évaluation et de validation avant son

éventuel déploiement. Le moyen idéal de réaliser cette tâche est de pouvoir effectuer des tests

dans des environnements réels. Cependant, de part la nature distribuée, l'environnement et la

topologie complexe des réseaux véhiculaires et Pour contourner ce problème, la simulation

est le moyen le plus largement utilisé. En effet, il est plus facile et moins cher, par le biais de

la simulation, de concevoir, d'analyser et d'évaluer les performances de toute solution

Le chapitre présente les travaux de simulation apparentés sur les réseaux véhiculaires.

Il est consacré à la modélisation de la mobilité et de la propagation radio dans les réseaux

véhiculaires. Nous décrivons, en plus les travaux récemment réalisés dans ce contexte. Les

différentes approches de modélisation sont mises en avant ainsi que les principaux paramètres

que doivent intégrer les modèles de mobilité et de propagation radio pour atteindre le niveau

de réalisme requis et garantir la validité et la fiabilité des résultats de simulation.



1. La simulation

La simulation est « largement reconnue comme la technique la plus efficace pour

l’analyse et la conception à la disposition des concepteurs et des gestionnaires des systèmes

complexes. Elle peut être appliquée dans divers domaines, tels que, l’analyse des systèmes de

services, les systèmes de production, les systèmes naturels, les systèmes informatiques. ..Etc.

Cette technique connaît actuellement un essor considérable. Ceci est dû aussi bien à l'intérêt

théorique que présente la modélisation des systèmes simulés, que par le besoin croissant de

simuler par VANET des réalisations de plus en plus complexes ».

La simulation utilise souvent des réseaux VANETs pour limiter les événements

causals et les actions conséquentes dans le système réel. Les statistiques sont accumulées

durant la période de simulation pour évaluer les mesures d'intérêts qui sont résumées et

rapportées à la fin de l'exécution du programme de simulation. De ce fait, on peut dire que la

simulation implique la génération d'un historique artificielle du comportement du système

[korichi, 2009], et l'observation d'un historique pareil pour connaître les caractéristiques

opératoires du système réel.

2. Simulation des MANET

Dans [Ait Ali, 2012], Deux aspects peuvent être distingués dans la simulation d'un

MANET: l'aspect protocolaire qui consiste à modéliser les protocoles et mécanismes utilisés

par les services et applications réseau et l'aspect comportement qui est axé sur la modélisation

du comportement des entités du réseau.

2.1 Modélisation des couches protocolaires

La modélisation des couches protocolaires consiste en la définition d'algorithmes

permettant de reproduire les mécanismes utilisés dans les déférentes couches qui

interviennent dans les communications réseau tels que :

L'établissement des connexions au niveau transport.

L'adressage au niveau réseau ou encore la politique d'accès au canal

D'ordonnancement au niveau liaison de données.



2.2 Modélisation du comportement

Il s'agit de la modélisation de la mobilité des entités du réseau et de la propagation des

signaux radio dans l'environnement.

Les environnements pris en compte par les réseaux Manet sont souvent limités à des

espaces ouverts ou indoor (tel que: d’une conférence ou à l’intérieur d’un bâtiment). Les

déplacements des véhicules quant à eux sont liés aux structures des routes (intersections,

panneaux de signalisation, etc…) et aux stations de base routières (infrastructures) que se soit

dans les autoroutes ou au sein d’une zone urbaine. Il y’a aussi, les obstacles radio et les effets

de la propagation à trajets multiples (multipath) ou d’évanouissement (fading), affectent

considérablement le modèle de mobilité et la qualité des transmissions radio à prendre en

compte dans les protocoles de routage. En outre la mobilité est un facteur lié directement au

conducteur du véhicule.

Ce schéma est utilisé par les simulateurs réseaux pour créer des topologies aléatoires

basées sur la position des mobiles et les signaux radio.



3. Simulation des VANET

La modélisation des couches protocolaires dans les réseaux véhiculaires est similaire à

celle des réseaux MANET. Les simulateurs définis pour les MANET peuvent être utilisés

pour les VANET. Cependant ces simulateurs doivent être étendus pour inclure les solutions

spécifiques aux réseaux véhiculaires tels que, la géo-localisation, les protocoles de routage

géographiques et la norme 802.11p (un système de communication pour véhicule).

La différence entre les simulateurs des réseaux MANET et ceux des réseaux VANET

réside dans la modélisation de la mobilité et de la propagation des signaux radio :

3.1 Simulation de la mobilité dans les VANET

Un modèle de mobilité décrit l'ensemble des règles qui définissent le schéma de

mouvement des mobiles. En tant que, Les déplacements des véhicules ne peuvent pas être

représentés par les modèles de mobilité définis pour les individus.

Il y a plusieurs règles qui s'appliquent (ils ne peuvent se déplacer que sur les routes et

doivent obéir aux règles de circulation, et d'autre part, par la prise en compte de l'interaction

entre véhicules.). La difficulté dans la conception de modèles de mobilité à partir de traces

réside dans l'extrapolation des schémas.

3.1.1 Les fonctionnels d'un modèles de mobilité

Selon [Fiore et al, 2007] afin de garantir sa validité par rapport à la mobilité réelle, un

modèle de mobilité doit intégrer deux niveaux, la macro-mobilité et la micro-mobilité.

La macro-mobilité consiste à modéliser les aspects macroscopiques qui

influencent le trafic véhiculaire. Il s'agit de décrire la topologie du réseau routier, les

caractéristiques de chaque route (à double sens ou à sens unique, le nombre de voies, la

vitesse limite.), les règles de dépassement et de sécurité au niveau de chaque route, les

signaux présents au niveau des intersections (feux de signalisation, panneaux stop.)...etc.

La micro-mobilité se concentre plutôt sur le comportement individuel de

chaque conducteur. Elle consiste à modéliser des caractéristiques telles que, l'accélération, la

décélération, le freinage et l'interaction du conducteur avec les autres conducteurs et avec

l'infrastructure routière.



Dans [Härri et al, 2009] , les auteurs proposent une décomposition plus détaillée des

modèles de mobilité pour véhicules que nous résumons en quatre modules fonctionnels

représentés dans la figure ci-dessous.

Figure 6 : Décomposition plus détaillée des modèles de mobilité [Ait Ali, 2012]

3.1.2 Modèles de mobilité pour VANET

Les premiers modèles qui ont été proposés sont simplistes, ils intègrent uniquement

des contraintes géographiques dans le schéma de mobilité en restreignant le mouvement des

véhicules à un graphe qui représente une topologie de route donnée. Ces modèles accordent

peu ou pas d'attention aux interactions entre véhicules (City Section, Manhattan, Obstacle

Mobility Model).

Pour avoir plus de réalisme, SSM (Stop Sign Model) et TSM (Trafic Sign Model) se

basent sur des topologies routières réelles tirées de la base de données TIGER/Lines

auxquelles sont ajoutés des mécanismes de gestion des intersections, trouverez plus de détails

dans [Mahajan et al, 2006]. SSM définit à chaque intersection un signal Stop qui oblige le

véhicule à s'arrêter. Ce comportement est irréaliste étant donné qu'il est impossible de trouver

une région avec des signaux d'arrêt à chaque intersection. Par conséquent, les mêmes auteurs

ont proposé TSM. Dans ce modèle, les signaux d'arrêt sont remplacés par des feux de

signalisation.



A. Simulateurs de mobilité

STRAW : Street Random Waypoint [Choffnes et al, 2005] est un modèle de

mobilité développé pour le simulateur des réseaux sans fil SWANS (Scalable Wireless Ad

hoc Network Simulator) Le modèle utilise une topologie routière extraite de la base de

données TIGER/Lines à laquelle il ajoute des intersections.

VanetMobiSim14

: est une extension du modèle CanuMobiSim développé dans

l'objectif de fournir un haut degré de réalisme dans la simulation spécifique de la mobilité des

véhicules en tenant compte à la fois des deux aspects macroscopique et microscopique de la

mobilité

MMTS : Multi-agent Microscopic Trafic Simulator [Raney et al, 2002] est un

simulateur de trafic multi-agent développé à l'ETH Zurich pour la simulation du trafic public

et privé dans toute la Suisse. Il simule le comportement d'un grand nombre de véhicules,

chacun modélisé par un agent intelligent autonome.

UDEL : [UDel, 2014] est un ensemble d'outils pour la simulation des réseaux

maillés et des réseaux véhiculaires qui implante plusieurs modèles de propagation et un

modèle de mobilité qui appartient à la catégorie des modèles développés à partir d'enquêtes de

déplacement.

14

http ://canu.informatik.uni-stuttgart.de/mobisim/



B. Générateurs de trafic

CORSIM : Corridor Simulation [CORSIM, 2014] est un simulateur très

largement utilisé dans les STI. C'est un logiciel commercial puissant pour la simulation de

trafic développé par le département américain des transports et l'US FHWA (Federal Highway

Administration). CORSIM est un modèle de simulation microscopique conçu pour simuler la

mobilité dans les autoroutes et les routes urbaines.

VisSim15

[VisSim, 2014] : est également un simulateur de mobilité

microscopique commercial, développé par PTV AG (Planung Transport Verkehr ) en

Allemagne. Il offre une grande variété d'applications en milieu urbain et autoroutier et permet

aux utilisateurs de simuler des scénarios de trafic importants et complexes qui intègrent aussi

bien le transport public que privé.

PARAMICS : Développé et commercialisé par Quadstone Limited , une

société britannique, 1PARAMICS [Ait Ali, 2012] est une suite de modules de simulation de

trafic microscopique dont un modeleur, un estimateur, un processeur, un analyseur, un

programmeur et un moniteur.

SUMO/MOVE : Le logiciel ouvert SUMO (Simulation of Urban MObility).

est le simulateur de trafic gratuit le plus communément utilisé dans les récents travaux de

recherche sur les réseaux véhiculaires. C'est un simulateur hautement portable capable de

fournir des schémas de mobilité précis

CARISMA [Schroth et al, 2005] : est un autre simulateur de trafic gratuit et

réaliste développé par BMW. La topologie de route considérée est importée du standard ESRI

à laquelle sont ajoutés des panneaux Stop aux intersections. CARISMA détermine les points

origine-destination de manière aléatoire et en temps réel dans le sens où il intègre l'effet des

événements externes.

15

http://vision-traffic.ptvgroup.com/fileadmin/files_ptvvision/Downloads_N/0_General/2_Products/2_PTV_Vissim/EN-

US_PTV_Vissim_Brochure.pdf



3.2 Simulation de la propagation radio dans les

environnements véhiculaires

La propagation des signaux radio en environnement externe ne peut être représentée

par des modèles simplistes qui supposent des espaces plats, ouverts et sans obstacles. Les

objets de l'environnement, les bâtiments, les forêts, les collines, etc. causent des dégradations

de la puissance des signaux transmis qui arrivent aux récepteurs avec une certaine atténuation.

Cette atténuation est généralement décrite par trois modèles complémentaires qui sont le Path

loss, le Shadowing (ou slow fading) et le Multipath fading (ou fast fading).

Le path loss représente l'affaiblissement que subit le signal en fonction de la

distance parcourue par l'onde radio, avec un exposant qui dépend de l'environnement. Les

modèles du path loss les plus communément utilisés sont le free space et le two-ray ground.

Le Shadowing enrichit le path loss en ajoutant une composante probabiliste qui

décrit la variation du path loss dans des environnements de propagation similaires. Cette

variation est communément modélisée par la loi log-normale.

Le Multipath fading résulte de la réception de plusieurs copies retardées et

atténuées du signal ayant emprunté des trajets différents. Il est souvent modélisé par des

distributions de Nakagami, Rayleigh ou Ricean. Pour plus de détails voir dans [Grau et al,

2009]16

.

16

https://www.researchgate.net/publication/242715816_Characterisation_of_IEEE802.11p_Radio_Channel_for_Vehicle2Vehicle_Communications_using_the_CVIS_Platform.



4. Vue d’ensemble les simulateurs de VANET

Un simulateur de réseaux VANET doit intégrer à la fois les couches protocolaires et

les modèles de mobilité et de propagation radio. Deux catégories de simulateurs peuvent être

distinguées selon l'approche utilisée pour leur conception La première catégorie est celles des

nouveaux simulateurs conçus spécifiquement pour les réseaux véhiculaires intégrant la

simulation des couches protocolaires et les modèles de comportement. Ces simulateurs se

concentrent en général sur la modélisation de la mobilité et s'appuient sur des modèles

simplistes et incomplets des couches protocolaires et de la propagation radio.

La plupart des simulateurs appartiennent à la seconde catégorie. Leur idée de base

consiste à intégrer à des simulateurs réseaux existants et bien établis, tel que ns-2 et OMNET,

des modèles de mobilité et de propagation radio définis pour les environnements véhiculaires.

Le simulateur utilise le modèle de mobilité pour la modélisation des mouvements des

véhicules.

GrooveNet [Mangharam et al, 2006] 17

: est un simulateur hybride de réseau et

de mobilité qui permet la communication entre des véhicules simulés et des véhicules réels.

Trois types de nouds peuvent être simulés avec GrooveNet : (a) des véhicules capables de

communications multi-sauts sur un ou plusieurs des canaux DSRC, (b) des infrastructures

fixes, et (c) des passerelles mobiles capables de communications de véhicule à véhicule

(V2V) et de véhicule-a-infrastructure (V2I). Le modèle de mobilité utilise des topologies

routières importées de la base de données TIGER/Lines. Afin de représenter correctement les

interactions inter-véhicules, GrooveNet intègre des modèles simples de car-follwing, de

gestion des feux de signalisation et de changement de voie. Les points source-destination sont

déterminés de manière aléatoire et les itinéraires correspondent aux plus courts chemins

calculés en fonction de la vitesse sur les routes. Concernant la propagation radio, GrooveNet

modélise la zone de couverture par un cercle autour de chaque véhicule simulé. D'un point de

vue réseau, le simulateur intègre une variété de modèles de couches liaison de données et

physique et plusieurs modèles de diffusion de messages dont le broadcasting périodique par

chaque véhicule des messages sur leur position, diffusion avec priorité des messages

d'urgence et d'avertissement. L'architecture modulaire de GrooveNet permet l'ajout de

nouveaux modèles de réseau, de sécurité, d'applications, et d'interactions inter-véhicules.

17

http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.91.5381&rep=rep1&type=pdf



NCTUns (National Chiao Tung University Network Simulator)18

: est un

simulateur et émulateur réseau extensible à haute fidélité capable de simuler différents

protocoles utilisés dans les réseaux IP filaires et sans fil. Initialement, NCTUns a été

développé comme un simulateur réseau, mais la version la plus récente intègre des

fonctionnalités pour la modélisation du mouvement des véhicules, tels que les modèles de car

following, le changement de voies, le dépassement et la gestion des intersections. Une grande

variété de cartes routières peut être conçue en utilisant différents types de segments de route

pris en charge par le simulateur (routes à sens unique, routes à voies multiples, les carrefours,

etc.). Le principal inconvénient de NCTUns est l'incorporation du code implémentant le

modèle de mobilité dans le code du simulateur réseau rendant ainsi toute extension du modèle

de mobilité difficile. L'effet des obstacles sur la propagation des signaux est simulé dans

NCTUns simplement en diminuant ou en annulant la valeur de la puissance reçue si un

obstacle existe entre les véhicules communicants.

TraNS (Tra c et Simulation Environment Network) 19

: est quasiment le

premier simulateur des VANET. C'est le premier travail qui combine un simulateur réseau,

ns-2, avec un simulateur de mobilité des véhicules, SUMO. TraNs peut fonctionner selon les

deux modes, centré-réseau et centré-applications. En mode centré-réseau, il n'y a pas de

commentaires fournis par ns-2 à SUMO, des traces de mobilité pré-calculées sont extraites de

SUMO et transmises à ns-2. Dans le mode centré-applications, la rétroaction entre ns-2 et

SUMO est assurée par une interface appelée TraCI. Dans ce mode, les deux simulateurs

(SUMO et ns-2) fonctionnent simultanément. TraCI réalise le lien entre ns-2 et SUMO en

convertissant les commandes en provenance de ns-2 en des primitives de mobilité telles que

l'arrêt, le changement de voies, le changement de vitesse qui sont envoyées à SUMO.

Cependant, l'inconvénient de TraNs est que SUMO est incapable de modifier les trajectoires

des voitures lorsque des obstacles imprévus apparaissent dans l'environnement tel qu'un

accident de circulation par exemple. De plus, en se basant sur ns-2, TraNs utilise des modèles

de propagation radio irréalistes qui ne sont pas spécifiques aux réseaux véhiculaires.

18

http ://nsl.csie.nctu.edu.tw/nctuns.html 19

http ://lca.ep_.ch/projects/trans



AutoMesh [Vuyyuru at al, 2006] est une structure de simulation réaliste pour

les VANET composée d'un ensemble de modules qui contrôlent toutes les parties d'une

simulation. Cette structure comprend un module simulateur réseau, un module simulateur de

mobilité et un module pour la simulation de la propagation des ondes radio. Tous les modules

sont reliés entre eux par un échange d'informations afin que toute modification apportée à l'un

influence les autres. Pour la simulation des protocoles réseaux, AutoMesh est développé pour

utiliser le simulateur réseau ns-2 ou QualNet. AutoMesh contrôle l'exécution du simulateur

réseau par des fichiers de configuration et de contrôle définis par l'utilisateur de telle sorte à le

synchroniser avec le modèle de mobilité. Le module simulateur de mobilité comprend un

générateur de source-destination aléatoire, un mécanisme basique de gestion des intersections

et le modèle IDM pour la simulation du comportement des conducteurs. AutoMesh peut

interpréter les communications entre nouds du niveau réseau et changer le comportement des

conducteurs en fonction. Le module propagation radio de AutoMesh permet d'avoir une

description détaillée en 3D des objets de l'environnement à partir des données géographiques.

La description peut être utilisée pour l'intégration à AutoMesh d'un modèle de propagation

radio qui tienne compte des effets des obstacles.

NS2 : Network Simulator est un simulateur à événements discrets orienté objet,

écrit en C++ avec une interface qui utilise le langage OTcl (Object Tool Command Langage).

A travers ces deux langages il est possible de modéliser tout type de réseau et de décrire les

conditions de simulation : La topologie réseau, le type du trafic qui circule, les protocoles

utilisés, les communications qui ont lieu….etc. Le langage C++ sert à décrire le

fonctionnement interne des composants de la simulation. Pour reprendre la terminologie

objet, il sert à définir les classes. Quant au langage OTcl, il fournit un moyen flexible et

puissant de contrôle de la simulation comme le déclenchement d'événements, la configuration

du réseau, la collecte de statistiques, etc.

Veines (Vehicles in Network Simulator) est une open source Inter-Véhicules

communication (IVC) simulation framework composé d'un simulateur de réseau basé sur les

événements et un modèle de micro-trafic de la route.



4.1 Comparaison entre les simulateurs :

Simulateur OMNeT++ NS-2

Flexibilité OMNeT++ est un simulateur flexible et

générique, il peut simuler n'importe quel

type de réseau.

Par exemple, il peut être utilisé pour

simuler les files d'attente, les systèmes

multiprocesseurs, les architectures de

matérielles (routeurs, les commutateurs

optiques, les serveurs etc.).

Plusieurs modèlent sont utilisables pour

les différents domaines (INET Fw,

Mobility Fw, OverSim, NesCT,

MACSimulator, etc.)

NS-2 a été conçu comme un

(TCP/IP) simulateur de réseau, et il

est difficile de simuler les choses

autre que paquet-commutant les

réseaux et les protocoles.

Mobilité OMNeT++ fournit plusieurs modes de

mobilités comme le Random Waypoint

Mobility Model, le Linear Mobility

Model, le Constant Speed Mobility

Model, le Basic Mobility Model, etc.

NS-2 ne fournit que le Random

Waypoint Mobility Model et le

Trajectory Based Mobility Model, ce

qui rend difficile de présenter une

mobilité linéaire.

La gestion de

modèle

Le OMNeT++ noyau de simulation est

une bibliothèque de classe, c'est à dire,

les modèles dans OMNET++ sont

indépendants du noyau de simulation.

Les chercheurs ont écrit leurs

composants (les modules simples) contre

noyau de simulation API du simulateur.

Dans les NS-2, la limite entre le

coeur de la simulation et les modèles

sont barbouillés d'encre, sans un

clair API.

Support pour Les

Modèles

Hiérarchiques

La structure hiérarchique dans

OMNET++ facilite la complexité des

méthodes.

Dans NS-2, les modèles sont plats, la

création d'un sous réseau ou

l'exécution d'un protocole complexe

(composition de plusieurs unités

indépendantes) n'est pas possible.

Support de traçage OMNeT++ peut montrer les

transmissions de paquets pendant une

simulation.

Pas de traçage.

Documentation La documentation est très bonne et

contient tous ce qu'on a besoin pour la

Bonne documentation.



simulation (définitions, méthodes,

modules, implémentations, etc).

Habileté à courir

les grands réseaux

OMNeT++ peuvent simuler une grande

topologie de réseaux.

Les NS-2 ont beaucoup de

problèmes dans la simulation des

grandes topologies de réseaux.

Tableau 3 : Comparaison entre les simulateurs



II. Conclusion

Dans ces chapitres, nous avons décrit la simulation dans Manet et VANET. Ensuite,

nous avons présenté un modèle de mobilité et un modèle de propagation radio pour réseaux

de véhicules. Aussi, nous présenté les différentes simulateurs dans les réseaux VANET.

Dans le dernier chapitre, nous nous sommes appuyés sur des modèles qui reproduisent

le plus fidèlement possible les mécanismes et comportement des composantes d'un réseau

véhiculaire. Tant au niveau simulation des protocoles réseaux en utilisant la version de

OMNET++ qui implémente les modèles les plus réalistes, qu'au niveau mobilité et

propagation radio ainsi que le problème de routage en intégrant à OMNET++ plusieurs

modèles de protocoles.

Chapitre n°4 Expérimentation


I. Introduction

L’objectif principal de notre application est l’étude des performances des protocoles

de routage appliqués aux réseaux VANETs par la simulation dans l’environnement d’une

ville.

Dans notre cas d’étude, les tests à effectuer sont nombreux sur les protocoles de

routage AODV, DSR, OLSR, DSDV et GPSR. Ces protocoles sont implémentés sous

VEINES qui est composé de deux simulateurs distincts, OMNeT++ pour la simulation de

réseau et SUMO pour la simulation du trafic routier et ils ont déjà fait leurs preuves dans des

études précédentes, c’est pour cela que notre choix s’est porté dessus.



1. Le sujet et Le but

Le sujet de cette étude a été d’analyser des protocoles de routage pour le réseau

VANET. Ces spécificités et les conséquences qui en découlent sont expliquées dans le réseau

VANET.

Le but de ce mémoire est de simuler les protocoles de routage afin d'évaluer ses

performances et pouvoir les comparer entre eux. Nous avons effectué cette simulation en

utilisant OMNeT + + et SUMO.

2. Implémentation

Notre travail consiste à implémenter les différentes parties des protocoles de routage

qui se trouve en dessus. Nous allons d'abord donner une description générale de ces besoins.

2.1 Environnement de travail:

Nous allons détailler les outils utilisés dans la réalisation de notre simulation.

2.1.1 Environnement matériel:

La simulation a été réalisée sur un ordinateur SAMSUNG dont la configuration est la

suivante (Tableau 3) :

Processeur Intel Core i5-3230M CPU 2.60GHz, 2.60GHz

Mémoire 4 Go DDA3

Disque dur 500 Go

Carte graphique Intel HD Graphics 4000

NVIDIA GeForce 710M

Tableau 4 : Configuration de l'ordinateur de développement.



2.1.2 Environnement logiciel:

Notre simulation a été réalisée dans l'environnement logiciel suivant :

Système d'exploitation : Microsoft Windows 8.

Le simulateur OMNet++ 4.4 : C'est un simulateur Open Source des

réseaux de communication supportant des modèles de mobilités. Il est

basé sur C++ et réalise des simulations discrètes.

Le simulateur SUMO 0.19.0 : C’est un simulateur Open Source, portable,

microscopique et continu de la circulation routière. Il est conçu pour gérer

de grands réseaux routiers.

MinGW "Minimaliste GNU pour Windows", est un environnement de

développement minimaliste pour les applications natives de Microsoft

Windows.

Outils de conception.

le Simulateur SUMO (Simulation de la mobilité urbaine) : est une source ouverte,

microscopique, multi-modal. Elle permet de simuler la manière dont une demande de trafic

donnée qui se compose de véhicules individuels se déplaçant à travers un réseau routier

donné. La simulation permet de traiter un grand nombre de sujets de gestion du trafic. Il est

purement microscopique : chaque véhicule est modélisé de manière explicite, a un tracé

propre, et se déplace individuellement à travers le réseau.

le Simulateur OMNET++ : est un environnement de simulation à événements discrets.

Son domaine d'application principal est la simulation de réseaux de communication. Mais en

raison de son architecture générique et souple, est utilisé avec succès dans d'autres domaines

comme la simulation de systèmes informatiques complexes, les files d'attente des réseaux ou

des architectures matérielles.

OMNeT++ fournit une architecture de composants pour les modèles. Les composants

(modules) sont programmés en C++, puis assemblés en gros composants et des modèles en



utilisant un langage de haut niveau (NED). La réutilisation des modèles est gratuite.

OMNeT++ possède un vaste support de l'interface graphique, et en raison de son architecture

modulaire, le noyau de simulation (et modèles) peuvent être intégrés facilement dans nos

applications.

OMNeT + + n'est pas un simulateur de réseau lui-même. Il est en train de prendre une

grande popularité en tant que plate-forme de simulation de réseau dans la communauté

scientifique ainsi que dans les milieux industriels, avec la constitution d'une large

communauté d'utilisateurs.

Figure 7 : Interface d’OMNET++.

Veines (Vehicles in Network Simulator) est une open source Inter-Véhicules

communication (IVC) simulation framework composé d'un simulateur de réseau basé sur les

événements et un modèle de micro-trafic de la route.

Veines est composé de deux simulateurs distincts, OMNeT++ pour la simulation de

réseau et SUMO pour la simulation du trafic routier. Pour effectuer des évaluations IVC, deux

simulateurs sont en cours d'exécution en parallèle, connecté via un socket TCP. Le protocole

de cette communication a été normalisé comme l'interface de contrôle du trafic (Traci). Ceci

permet la simulation bidirectionnelle-couplée du trafic routier et le trafic réseau. Le

mouvement des véhicules en simulateur de trafic routier (SUMO) se traduit par un

mouvement des nœuds dans le simulateur OMNeT++. Les nœuds peuvent alors interagir avec



la simulation du trafic routière de déplacement, par exemple, pour simuler l'influence d'IVC

sur le trafic routier.

Figure 8 : Architecteur de Veins20 .

MIXIM : est un framework de modélisation en OMNeT++ créé pour les réseaux

mobiles et les réseaux fixes sans fil (réseaux de capteurs sans fil, les réseaux de corps, les

réseaux ad-hoc, les réseaux de véhicules, etc.). Il propose des modèles détaillés de

propagation radio à ondes, interférences estimation, émetteur-récepteur radio consommation

d'énergie et les protocoles MAC sans fil.

INETMANET : est une fourche de l'INET Framework, maintenu par Alfonso Ariza

Quintana. Il est tenu à jour avec l'INET, et ajoute un certain nombre de fonctionnalités et de

protocoles expérimentaux, principalement pour les réseaux ad hoc mobiles.

20

http://veins.car2x.org/documentation/



3. Préparation de l’Environnement

d’Implémentation :

La préparation de l’environnement d’implémentation consiste à :

1- installer le simulateur de réseau OMNET ++ sous le système d’exploitation

Windows Nous avons utilisé la version OMNET++ 4.4. L’installation s’effectue en étapes :

-Télécharger le code source OMNeT++ de http://omnetpp.org. Assurez-vous que vous

sélectionnez l'archive spécifique à Windows, nommé omnetpp-4.4-src-windows.zip.

- Extraire le fichier zip et sélectionnez Extraire tout dans le menu et On choisit :

mingwenv.cmd

Entrez le code:

./configure

Suivie par le code :

make

Et en fin :

omnetpp

2- Télécharger le code source SUMO 0.19.0 à partir du lien

http://sourceforge.net/projects/sumo/files/sumo/version%200.19.0/, et extraire le fichier zip.

3- Télécharger le code source Veins 2.2 à partir du lien

http://veins.car2x.org/download/veins-2.2.zip , et Extraire le fichier zip.

4- Télécharger le code source inetmanet-2.0 à partir du lien

http://github.com/aarizaq/inetmanet-2.0, et extraire le fichier zip.

5- importer les deux fichiers VEINS et INETMANET dans le simulateur OMNET++.

http://sourceforge.net/projects/sumo/files/sumo/version%200.19.0/

http://veins.car2x.org/download/veins-2.2.zip

http://github.com/aarizaq/inetmanet-2.0



4. Simulation des nouveaux protocoles dans VEINS

Pour Implémenter notre proposition, nous avons ajouté les protocoles de routage ad hoc à

partir d’INETMANET dans l’architecture de VEINS et le tout dans un nouveau projet

VANETSim.

4.1 L’environnement et le paramètre de simulation

L'étude de l'environnement est constituée des différents nœuds mobiles.

Figure 9 : Environnement de simulation.



Avant de commencer les tests, nous allons présenter les scénarios de mouvement que

nous avons utilisés :

Tableau 5 : Scénarios de mouvement utilisés.

Paramètre Valeur Paramètre Valeur

Simulateur OMNET++ 4.4

Protocoles AODV, DSR, OLSR, DSDV, GPSR

Temps de simulation 100s, 300s, 600s

Nombre des nœuds 20, 60, 120

Période entre nœuds 3s

Terrain de simulation X=3000m, Y=3000m, Z=50m

MAC 1609_4

Physical Layer 802.11p

Type de Mobilité TraCIDemo11P

Zone de Trafic Urbain

véhicule max speed 14 m/s

Véhicule accélération 2.6 m/s^2

Véhicule décélération 4.5 m/s^2



4.1 Résultats des simulations d’un nœud de protocole

La performance d'un protocole de réseau ad hoc devrait être évaluée avec le modèle de

mobilité qui est le plus proche du scénario réel prévu, ce qui peut faciliter le développement

du protocole de réseau VANET.

Le graphique est une représentation de la mobilité d’un nœud :

Figure 10 : Résultat de simulation de mobilité d’un nœud.

Le graphique est une représentation de la NIC MAC :

Figure 11 : résultat de simulation de NIC MAC d’un nœud.



Les couleurs représentent les différentes informations dans les graphiques suivant.

Chaque couleur exprime :

Figure 12 : La représentation des couleurs dans les diagrammes.

4.1.1 Diagramme des différents protocoles de 20 nœuds

a. AODV :

Figure 13 : Diagramme de protocole AODV.

b. DSDV :

Figure 14 : Diagramme de protocole DSDV.



c. DSR :

Figure 15 : Diagramme de protocole DSR.

d. OLSR :

Figure 16 : Diagramme de protocole OLSR.

e. GPSR :

Figure 17 : Diagramme de protocole GPSR.

4.1.2 Diagramme des différents protocoles des 60 nœuds

a. AODV :


a. DSDV :

Figure 19: Diagramme de protocole DSDV.



b. DSR :


c. OLSR :

Figure 21: Diagramme de protocole OLSR.

d. GPSR :

Figure 22: Diagramme de protocole GPSR.

4.1.3 Diagramme des différents protocoles des 60 nœuds

a. AODV :




b. DSDV :

Figure 24: Diagramme de protocole DSDV.

c. DSR :


d. OLSR :

Figure 26: Diagramme de protocole OLSR.

e. GPSR :

Figure 27 : Diagramme de protocole GPSR.



Respecter une différence dans ces graphes pour chaque protocole. Et également

le flux d'informations a été intense en raison de l'augmentation du nombre de nœuds.

Illustre le résultat des protocoles de routage GPSR, OLSR, DSR, DSDV et

AODV en fonction du nombre des nœuds et temps de simulation dans le réseau. Elle montre

que l’over-head du routage augmente de façon monotone pour les protocoles quand le nombre

de nœuds augmente.

A travers les simulations que nous avons faites, nous avons remarqué que le

protocole GPSR est plus d'efficace et plus rapide contrairement au reste du protocole.



II. Conclusion

Dans ce chapitre nous avons testé quelque protocoles de routage dans le réseau

véhiculaire et qui nous ont révélé que l’over-head du routage augmente de façon monotone

pour les protocoles quand le nombre des nœuds augmente et que le protocole de routage basé

sur la géographique GPSR, s’est avéré plus fiable en terme de résultat de routage et temps de

réponse.

Bien que le protocole GPSR est plus fiable, le reste des protocoles de routage restent

avec une bonne performance et efficacité dans le réseau véhiculaire.

Conclusion générale et perspective

Analyse des protocoles de routage dans les réseaux VANET Page IX

Conclusion générale

Les systèmes de transport intelligents ne sont qu'à leurs balbutiements. A termes, le

développement des nouvelles technologies a favorisé une formidable évolution des réseaux

véhiculaires. Cette évolution vise à rendre les réseaux plus efficaces, plus fiables, plus sûrs

et plus écologiques aussi bien du point de vue de l’industrie automobile que des opérateurs de

réseaux et de services. Les réseaux véhiculaires sont en effet une extension des réseaux

MANET, permettant des échanges de données véhicules to véhicules ou encore véhicules et

infrastructure. Ils visent l'amélioration de la sécurité et l'efficacité du transport routier ainsi

que l’amélioration du confort de l’usager en offrant différents services tels que l’accès à

Internet, l’aide à la décision et le guidage.

Notre objectif a été d'analyser des mécanismes et des protocoles de communication

adaptés aux caractéristiques de ces réseaux de véhicules et aux applications ciblées.

Dans un premier temps, nous avons présenté les principaux concepts, spécificités et

challenges liés aux réseaux de véhicules. Nous avons également présenté la dynamique autour

de ce type de réseaux mais surtout d'assimiler les bases nécessaires qui permettent de

comprendre le fonctionnement et les mécanismes de bases des réseaux véhiculaires.

D’après les résultats qu’on a obtenus, on a déduit que le routage d’information joue un

rôle très important dans l’étude des performances d’un réseau Véhicules. C’est pourquoi, il

est nécessaire de choisir un protocole de routage pour que les résultats de la simulation soient

fiables.

Notre domaine d’étude est concentré à l’étude des performances des protocoles de

routage (OLSR et DSR ....ect) dans un réseau VANET. Pour atteindre notre objectif et obtenir

des résultats de simulation proches de la réalité, nous avons implémenté un modèle de

mobilité pour un réseau VANET et nous avons testé – dans ce réseau – le protocole AODV et

DSR de la classe des protocoles réactifs et le protocole OLSR et DSDV de la classe des

protocoles proactifs conçus pour un réseau Ad Hoc et le protocole GPSR de la classe

géographique.

Conclusion générale et perspective

Analyse des protocoles de routage dans les réseaux VANET Page X

Perspective

À travers ce mémoire, nous avons été en mesure de comprendre et assimiler les

différentes étapes par lesquelles un projet de recherche doit progresser. Nous avons également

acquis une expérience interne et un bon aperçu des méthodes de travail d'un chercheur, avec

une connaissance approfondie dans ce domaine.

Tout au long de ce travail, nous avons développé des techniques et des nouvelles idées

prometteuses qui vont nous permettre dans l'avenir proche d’élargir ce sujet de recherche et

s'attaquer aux problématiques plus pointues dans le domaine de réseau de VANET et

potentiellement autres réseaux de nature proche avec des solutions plus génériques.

Bibliographie

Analyse des protocoles de routage dans les réseaux VANETs Page XI

Bibliographie

[Ahizoune, 2011] Ahizoune Ahmed. (2011).Un protocole de diffusion des messages dans les

réseaux véhiculaires. Thèse de Maîtrise ès sciences (M. Sc.) de l’Université de

Montréal .Avril 2011. 88page.

[Ait Ali, 2012] Ait Ali Kahina. (2012). Modélisation Et Etude De Performances Dans Les

Réseaux VANET. Thèse de doctorat de l’Université de Technologie de

Belfort-Montbéliard. Mardi 16 Octobre 2012.

[Amadou,2011 ] Amadou Adama Ba. (2011). Protocole de routage basé sur des passerelles

mobiles pour un accès Internet dans les réseaux véhiculaires. Thèse de

doctorat de l'université de Montréal. Avril, 2011.

[Amit et al, 2004] Amit Kumar Saha et David B.Johnson.(2004). Modeling mobility for

vehicular ad hoc Networks . Procedings f the 1st ACM international workshop on

vehicular ad hoc networks. Internatinal conference on mobile Computing and Networking,

Philadelphia, USA . 2004.

[Badis et al, 2004] Badis Hakim, Gawedzki Ignacy et Al Agha Khaldoun. (2004). QoS Routing

in Ad Hoc Networks Using QOLSR With No Need of Explicit Reservation.

September 2004.

[Bür, 2014] Bür Kaan.(2014).mobile ad hoc networks (MANET).

http://www.eit.lth.se/index.php?uhpuid=dhs.kbr&hpuid=741 .

[Burgod, 2009] Burgod Céline.(2009).Contribution à la sécurisation du routage dans les réseaux

ad hoc. These De Doctorat De L'universite De Limoges Ecole Doctorale.

Chapitre 1 pp 7-17. 125pages.

[Caterina, 2008] Caterina Manes Gallo Maria .(2008).Communication Homme Machine et

Recherche documentaire : Le partage du sens .Communication Homme

Machine et Recherche documentaire : Le partage du sens - Articles

ducongrès 2008 dela SFSIC. EA 4195 TELEM - Université de Bordeaux.

[Chaidet et al, 2003] Chaidet Claude , Guérin Lassous Isabelle . Routage QoS et réseaux ad-

hoc : de l’état de lien à l’état de nœud» . Institut National De Recherche En

Informatique Et En Automatique . Janvier 2003.

[Charles et al, 1994] Charles E.Perkins et Pravin Bhagwat.(1994). Highly Dynamic Destination-

Sequenced Distance-Vector Routing (DSDV) for Mobile Computers. In

Proceedings of the Conference on Communications Architectures, Protocols and

Bibliographie

Analyse des protocoles de routage dans les réseaux VANETs Page XII

Applications (SIGCOMM’94), volume 24. October 1994. Pp 234–244.

[Charles et al, 2003] Charles E. Perkins, Elizabeth M. Belding-Royer et Samir Ranjan

Das.(2003). Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV) Routing. RFC

k3561 (Experimental). Juillet 2003.

[Choffnes et al, 2005] D.R. Choffnes et F.E. Bustamante. An integrated mobility and trafic

model for vehicular wireless networks. Proc. of the 2nd ACM international

workshop on Vehicular ad hoc networks. 2005. Pp. 69-78

[Clausen et al, 2003] Clausen Thomas et Jacquet Philippe.(2003).Optimized Link State

Routing(OLSR) . RFC 3626. October 2003.

[Corson et al, 1999] Corson Scott, Macker Joseph.(1999) .Mobile Ad hoc Networking

(MANET) : Routing Protocol Performance Issues and Evaluation

Considerations. Request for Comments (RFC) 2501, IETF . January 1999.

[Darwin, 2013] Darwin fabian astudillo salinas .(2013). Téléchargement de contenus les réseaux

véhiculaires. Thèse de doctorat de l'université de Toulouse .143 Page.

[Ducourthial et al, 2007] Ducourthial, B., Khaled, Y. e Shawky M. .(2007). Conditional

transmissions: Performance study of a new communication in VANET.

IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. 56, no. 6. November 2007.

[Fiore et al., 2007] M. Fiore, J. Härri, F. Filali, et C. Bonnet. (2007). Vehicular Mobility

Simulation for VANETs. Proc. of the 40th IEEE Annual Simulation Symposium,

ANSS'07. Mars 2007. Pp. 301-309.

[Florent et all, 2009] Florent Kaisser , Colette Johnen , Véronique Vèque.(2009). Vers une

modélisation robuste des protocoles de routage pour réseaux de véhicules

Manuscrit auteur. publié dans "CFIP'2009 inria-00419460, version 1 . 23 Sep

2009.

[Granelli et al, 2006] F. Granelli, G. Boato et D. Kliazovich.(2006) . MORA: a Movement-

Based Routing Algorithm for Vehicle Ad Hoc Networks. in Procedings of 1st

IEEE Workshop on Automotive Networking and Applications (AutoNet 2006), San

Francisco, USA. December 2006.

[Grau et al, 2009] Grau Gloria Pastor, Pusceddu Davide, Rea Susan, Brickley Olivia, Koubek

Martin et Pesch Dirk.. Characterisation of IEEE802.11p Radio Channel for

Vehicle-2-Vehicle Communicationsusing the CVIS Platform. in Internal

Report Centre for Adaptive Wireless Systems Cork Institute of Technology,

September 2009.

Bibliographie

Analyse des protocoles de routage dans les réseaux VANETs Page XIII

[Guizani, 2012] Guizani Badreddine.(2012). Algorithme De Clusterisation Et Protocoles De

Routage Dans Les Réseaux Ad Hoc. Thèse de doctorat de l'université de

Technologie de Belfort-Montbéliard Tunisie . 04 Avril 2012 . 176. pp 85-115.

[Hannes, 2008] Hannes Hartenstein, Kenneth P. Laberteaux. (2008). A Tutorial Survey on

Vehicular Ad Hoc Networks. IEEE Communications Magazine. June 2008.

pp.164-171.

[Härri et al., 2009] J. Härri, F. Filali et C. Bonnet. Mobility models for vehicular ad hoc

networks: a survey and taxonomy. in IEEE Communications Surveys and

Tutorials,Vol 11 N_4, ISSN : 1553-877X. Décembre 2009. Pp 19-41.

[Hauspie, 2005] Hauspie Michaël. (2005). Contributions à l'étude des gestionnaires de services

distribués dans les réseaux ad hoc. Thèse de doctorat de l’Université des

Sciences et Technologies de Lille. 14/01/2005. 108 Pages.

[IEEE802.11p, 2006] IEEE P802.11pTM/D4.0 Draft Standard for Information Technology -

Telecommunications and information exchange between systems - Local and

metropolitan area networks - Specific requirements - Part 11 : Wireless LAN

Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specications

Amendment 8 : Wireless Access in Vehicular Environments. 2006.

[Jerbi, 2008] Jerbi Moez.(2008). Protocoles pour les communications dans les reseaux de

vehicules en environnement urbain : Routage et GeoCast bases sur les

intersections. Thèse de doctorat de L'universite D'evry Val D'essonne . 06

Novembre 2008.

[Johnson et al, 2007] Johnson B.David , A. Maltz David et Broch Josh. (2007).The Dynamic

Source Routing Protocol (DSR) for Mobile Ad Hoc Networks for IPv4.

RFC 4728 (Experimental). février 2007.

[Khaleda et all, 2009] Khaleda Yacine, Manabu Tsukadaa, José Santab, JinHyeock Choia and

Thierry Ernsta .( 2009). A usage oriented analysis of vehicular networks:

from technologies to applications. journal of communications, vol. 4, no. 5. JUNE

2009. Pp 357-368.

[korichi, 2009]. Korichi Ahmed. (2009). TCAO et Simulation : Vers une plate-forme d’analyse

et de conception de systèmes de production orientée groupe. Thèse de

Doctorat de L’Université de Batna. 15 Janvier 2009.

[Korkmaz et al, 2006] Korkmaz Gokhan, Ekici Eylem et Ozguner Fusun.(2006). An Efficient

Fully Ad-Hoc Multi-Hop Broadcast Protocol for Inter-Vehicular

Bibliographie

Analyse des protocoles de routage dans les réseaux VANETs Page XIV

communication Systems. Department of Electrical and Computer

Engineering,The Ohio State University. 2006.

[Mahajan et al, 2006] Mahajan Atulya, Potnis Niranjan, Gopalan Kartik, et Wang An-I A.

(2006). Urban mobility models for vanets. In Proceedings of the 2nd IEEE

International Workshop on Next. Generation Wireless Networks. December 2006.

[Maihöfer , 2004] Maihöfer. A survey of geocast routing protocols. IEEE Communications

Surveys & Tutorials, vol. 6, No 2. 2004.

[Mangharam et al, 2006] R. Mangharam, D. Weller, R. Rajkumar, P. Mudalige et F.Bai.

GrooveNet : A Hybrid Simulator for Vehicle-to-Vehicle Networks Second

International Workshop on Vehicle-to-Vehicle Communications

(V2VCOM). Jul 2006.

[Menouar, 2008] Menouar Hamid. (2008).Prédiction de Mouvement pour le Routage et le

Contrôle d'Accès au Canal dans des Réseaux Sans-Fil Véhiculaires. Thèse de

doctorat de l'Ecole Nationale Supérieur des Télécommunications de Paris.

22/02/2008.

[Meraihi , 2011] Meraihi Yassine. (2011). Routage Dans Les Reseaux Vehiculaires (Vanet) Cas

D’un Environnement Type Ville .Mémoire de Magister En Genie Electrique

Universite M’Hamed Bougara – Boumerdes .2011.

[Mo et al, 2006] Z. Mo, H. Zhu, K. Makki et N. Pissinou. (2006) . MURU: A Multi-Hop

Routing Protocol for Urban Vehicular Ad Hoc Networks. MobiQuitous .2006.

[Niu et al, 2008] Niu Zeyun, Yao Wenbing, Ni Qiang et Song Yonghua. (2008). DeReQ: A

QoS Routing Algorithm for Multimedia Communications in Vehicular Ad

Hoc Networks . Department of Electronic and Computer Engineering

Brunel University, UK. 2008.

[Qabajeh, 2009] Qabajeh L. K, Kiah L. M, and Qabajeh M. M.(2009).A qualitative comparison

of position-based routing protocols for ad-Hoc networks. International Journal

of Computer Science and Network Security, vol. 9, no. 2. pp. 131-140, Feb. 2009.

[Raney et al., 2002] Baumann Raney, A. Voellmy, N. Cetin, M. Vrtic and K et Nagel.Rainer .

Towards a microscopic trafic simulation of all of switzerland. In International

Conference on Computational Science (1). 2002. Pp 371-380 .

[Santa et al, 2008] Santa J, Gómez-Skarmeta A. F et Sánchez-Artigas M. (2008). Architecture

and evaluation of a unified V2V and V2I communication system based on

cellular networks. Computer Communications, vol. 31, no. 12. Jul 2008. Pp. 2850-

Bibliographie

Analyse des protocoles de routage dans les réseaux VANETs Page XV

2861.

[Schroth et al, 2005] Q. Sun, S. Y. Tan et K. C. Teh. Analytical formulae for path loss

prediction in urban street grid microcellular environments. IEEE Transactions

on Vehicular Technology, vol. 54, no. 4. July 2005.

[TGp, 2006] Task Group p. IEEE P802.11p. Wireless access in vehicular environments

(WAVE). IEEE Computer Society. 2006.

[Toor et al, 2008] Y. Toor, P. Mühlethaler, A. Laouiti et A.D.L. .Fortelle. (2008). Vehicle ad

hoc networks : Applications and related technical issues. IEEE

Communications Surveys and Tutorials . Pp74-88. 2008.

[Vuyyuru at al, 2006] R. Vuyyuru, K. Oguchi, C. Collier and E Koch. Automesh : Flexible

Simulation Framework for Vehicular Communication. Third Annual

International Conference on Mobile and Ubiquitous Systems : Networking & Services.

2006. Pp1-6.

[Wu et al, 2004] Wu Hao, Fujimoto Richard, Guensler Randall et Hunter Michael.(2004).

MDDV: A Mobility-Centric Data Dissemination Algorithm for Vehicular

Networks. in Proceedings of the 1st ACM Workshop on Vehicular Ad hoc Networks

(VANET 2004). October 2004. Pp 47-56.

[Xu et al, 2003] Xu Q. , Jiang D.(2003). Design and analysis of highway safety communication

protocol in 5.9 GHz dedicated short range communication spectrum.

Vehicular Technology Conference. VTC 2003-Spring. The 57th IEEE Semiannual,

vol. 4. Pp 2451-2455. Apr. 2003.

[Yacine et al, 2009] Yacine Khaled , Manabu Tsukada, José Santa, JinHyeock Choi et Thierry

Ernst . A usage oriented analysis of vehicular networks: from technologies to

applications. Journal of communications, vol. 4, no 5. June 2009.

[Zhao et al, 2006] Zhao Jing et Cao Guohong.(2006). VADD: Vehicle-Assisted Data Delivery

in Vehicular Ad Hoc Networks. INFOCOM 2006. 25th IEEE International

Conference on Computer Communications. Proceedings , vol., no. Avril 2006. Pp.1-12.

[Zhuo et al, 2009] X. Zhuo, J. Hao, D. Liu et Y. Dai. (2009) .Removal of misbehaving insiders

in anonymous VANETs. in Proceedings of the 12th ACM international conference on

Modeling, analysis and simulation of wireless and mobile systems, Tenerife. 2009.

Pp106-115.

[Zygmunt et al, 2002a] Zygmunt J. Haas, Marc R. Pearlman et Prince Samar. (2002).The Zone

Routing Protocol (ZRP) for Ad Hoc Networks. Internet-draft, IETF MANET

Bibliographie

Analyse des protocoles de routage dans les réseaux VANETs Page XVI

Working Group. juillet 2002a.

[Zygmunt et al, 2002b] Zygmunt J. Haas, Marc R. Pearlman et Prince Samar. (2002). The

Bordercast Resolution Protocol (BRP) for Ad Hoc Networks. Internet-draft,

IETF MANET Working Group. juillet 2002b.

[Zygmunt et al, 2002c] Zygmunt J. Haas, Marc R. Pearlman et Prince Samar.(2002). The

Interzone Routing Protocol (IERP) for Ad Hoc Networks. Internet-draft,

IETF MANET Working Group. juillet 2002c.

[Zygmunt et al, 2002d] Zygmunt J. Haas, Marc R. Pearlman et Prince Samar. (2002). The

Intrazone Routing Protocol (IARP) for Ad Hoc Networks. Internet-draft,

IETF MANET Working Group. juillet 2002d.

Webographie

Analyse des protocoles de routage dans les réseaux VANETs Page XVII

Webographie

[Advanced, 2014] Advanced Safety Vehicle (ASV) Program.

http://www.itslectures.ae.keio.ac.jp/2001/2001_eb_45.htm. Visité en Mars

2014.

[Car-to-car , 2014] Car-to-car communication consortium C2C-CC. http://www.car-to-car.org.

visité en Mars 2014.

[Collision, 2014] Collision Avoidance Metrics Partnership – CAMP (US).

http://www.its.dot.gov/cicas/cicas_current_act.htm . visité en Mars 2014.

[CORSIM, 2014] TSIS-CORSIM Trafic Software Integrated System - Corridor Simulation.

http://mctrans.ce.ufl.edu/featured/tsis/. Visité en May 2014.

[Global, 2014] Global System for Telematics . http://www.gstforum.org/. Visité en Mars 2014.

[Ken, 2014] Ken Leonard. (2014). Connected Vehicle Pilots Coming to a Region Near You.

http://www.transportation.gov/fastlane/connected-vehicle-pilots-coming-region-

near-you. Visité en Avril 2014.

[SafeSpot, 2014] SafeSpot. http://www.safespot-eu.org/ . visité en Mars 2014.

[Secure, 2014] Secure Vehicular Communication . http://www.sevecom.org/. Visité en Mars

2014.

[UDel , 2014] UDel Models For Simulation of Urban Mobile Wireless Networks.

http://udelmodels.eecis.udel.edu/. Visité en May 2014.

[Vehicle , 2014] Vehicle Infrastructure Integration – VII. http://www.its.dot.gov/vii/. Visité en

Mars 2014.

[Vehicle, 2014] Vehicle Safety Communications (VSC) Projects. http://www.car-tocar. Visité en

Mars 2014.

[VisSim, 2014] VISSIM - State-of-the-Art Multi-Modal Simulation. http://www.ptvamerica.com/.

Visité en May 2014.

[WATCH-OVER, 2014] WATCH-OVER. http://www.watchover-eu.org/. Visité en Mars 2014.

http://www.itslectures.ae.keio.ac.jp/2001/2001_eb_45.htm

http://www.car-to-car.org/

http://www.its.dot.gov/cicas/cicas_current_act.htm

http://www.transportation.gov/fastlane/connected-vehicle-pilots-coming-region-near-you

http://www.transportation.gov/fastlane/connected-vehicle-pilots-coming-region-near-you

Annexe

Analyse des protocoles de routage dans les réseaux VANET Page XVIII

Annexe

Annexe 1 : Technologies De La Communication

Annexe 2 : Protocole de routage

Annexe 3 : Framework pour réalistes modèles de mobilité véhiculaires

Annexe

Analyse des protocoles de routage dans les réseaux VANET Page XIX

Annexe 1

1. Technologies de la communication

Aujourd’hui les technologies de communication sans fil se multiplient aujourd'hui,

dans le but de substituer les connexions câblées typiques et améliorer la mobilité. Dans le

même temps, la télématique est en train d'introduire dans le domaine des véhicules, où

l'informatique et des télécommunications tentent d’améliorer la sécurité du trafic, l'efficacité

et la sécurité. Dans ce cadre, les communications sans fil sont essentielles pour relier le

véhicule avec l'environnement. L’ensemble de technologies [Yacine et al, 2009] [Darwin,

2013] dont l’application pourrait se servir est composé du satellite, les réseaux mobiles

(3G/4G), le WiFi, le WiMax, le WRAN et le Wireless Access For Véhicula Environnement

(WAVE) :

Figure 28 : Ensemble de technologies

Annexe

Analyse des protocoles de routage dans les réseaux VANET Page XX

1.1 Bluetooth

Bluetooth est une norme sans fil (802.15.1) spécialement conçu pour les

communications à courte portée entre appareils généralement reliés par les ports locaux.

cependant, il est possible de créer un réseau personnel (PAN), où plusieurs dispositifs peuvent

être connectés. Il fonctionne dans la bande des 2,4 GHz. Terminaux de Bluetooth sont

regroupés dans piconets, et ces piconets peuvent également être connectés par l'intermédiaire

scatternets.

Les propriétés de Bluetooth, il est parfait pour les réseaux véhicule .Certains

chercheurs plaident également pour l'utilisation de la technologie Bluetooth pour les

applications V2V. Cependant, cette technologie est limitée par le temps nécessaire pour

former des piconets et scatternets (de l'ordre de secondes) et globalement, la portée de

communication limitée.

1.2 Satellite

Comme nous l’avons dit auparavant, la forte mobilité est une contrainte non

négligeable lors du choix de la technologie. Les satellites peuvent présenter de grands

avantages dans le contexte que nous nous proposons d’étudier en raison de leur large

couverture. En revanche, ils sont connus pour leurs coûts potentiellement élevés. Parmi les

technologies satellite que nous pouvons utiliser, nous retenons en particulier « GEOMobile

Radio Interface (GMR) » et « DVB-Satellite services to Handhelds (DVBSH)»

1.3 Mobiles (3G/4G)

La technologie 2G/3G offre un débit de téléchargement maximal de 384Kbit/s (pour

de vitesses de 3 km/h à 100 km/h) et de 144Kbit/s (< 250 km/h) en utilisant EDGE. Avec

UMTS il est de 2Mbit/s ; en HSPA beaucoup plus et finalement la 4G offre un débit de

100Mbit/s pour les utilisateurs à forte mobilité. Ces débits sont toutefois purement théoriques,

car le support est partagé entre les utilisateurs d’une même cellule.

Annexe

Analyse des protocoles de routage dans les réseaux VANET Page XXI

1.4 WRAN

Cette architecture est définie par la norme IEEE 802.22. Cette norme regroupe les

spécifications pour la mise en oeuvre de réseaux régionaux sans fil. Elle utilise les fréquences

VHF et UHF et profite de fréquences qui ne sont pas utilisées par les canaux de télévision

(fréquences réservées). Sa portée peut aller jusqu’à la centaine de kilomètres. Son débit

minimum au niveau de la couche physique atteint 3, 74Mbit/s et au maximum 24, 96Mbit/s.rt

est partagé entre les utilisateurs d’une même cellule.

1.5 WiMax

WiMax est définie par la norme IEEE 802.16. Sa couverture peut atteindre 60 km. Son

débit minimum est de 110Mbit/s et le maximum de 365Mbit/s dans la version 2 de la norme.

Elle a été conçue pour fournir le dernier kilomètre aux clients fixes dans un premier temps.

Dans sa dernière version, la norme prend en charge les utilisateurs mobiles, mais avec un

débit maximum de 100Mbit/s. Elle pourrait être utilisée par les points d’accès et par les

véhicules comme un accès de dernier kilomètre. La latence se comporte de la même façon que

dans les WRAN, mais elle sera plus affectée par la mobilité puisque WiMax possède une

couverture moins importante que les WRAN.

1.6 WIFI

Cette technologie utilise potentiellement plusieurs normes telles que 802.11 a/b/g-

/n/ac. Elle peut être utile à des véhicules se trouvant dans une station de service, une aire de

services, un restaurant, ou bien encore, utiliser les connexions résidentielles ouvertes (sans

mécanisme d’authentification), et les hotspots (avec authentification à partir de paramètres

connus). Les utilisateurs se trouvant chez eux ou à leur travail peuvent bien évidemment

utiliser leur propre réseau WiFi. La couverture va jusqu’à une centaine de mètres en fonction

de la norme et de la configuration utilisée. Le débit peut aller de 1Mbit/s jusqu’à 11Mbit/s

pour 802.11b, de 6Mbit/s jusqu’à 54Mbit/s pour 802.11a/g, jusqu’à 300Mbit/s pour 802.11n,

et avec 802.11ac jusqu’à 1 Gbit/s.

Les véhicules, s’arrêtant quelques minutes dans les aires de services, peuvent profiter

de ces réseaux si l’alimentation électrique du véhicule n’est pas coupée. Cela permettra de

proposer aux utilisateurs le téléchargement de mises à jour, d’informations liées à l’aire de

services, de publicité, etc. Donc, la taille des contenus téléchargés est restreinte par la

Annexe

Analyse des protocoles de routage dans les réseaux VANET Page XXII

disponibilité d’un point d’accès à portée du véhicule et par le débit auquel il peut télécharger.

Cependant, s’il y a une transmission de données en broadcast en cours, le véhicule pourrait

recevoir ces informations, cette transmission pourrait être une mise à jour ou un fichier

populaire qui intéresse l’utilisateur.

1.7 WAVE

Avant de commencer à décrire cette technologie, nous allons définir deux acronymes

importants à retenir dans l’architecture WAVE. « On-Board Unit (OBU) » et Road Side Unit

(RSU). Les deux types de communications pris en charge par cette technologie, comme dans

le cas de WiFi. La communication avec infrastructure, dans laquelle l’interaction s’effectue

entre une RSU et une OBU, est connue sous le nom d’« I2V ». La communication de type ad-

hoc où les communications se déroulent entre OBUs est appelée « Véhicule à Véhicule (V2V)

». La figure 2.2 montre les composants de la technologie WAVE et les deux types de

communication possibles.

Figure 29 : Composants de la technologie WAVE

Annexe

Analyse des protocoles de routage dans les réseaux VANET Page XXIII

Tableau 6 : Tableau récapitulatif des technologies

Bluetooth Satellite Mobiles WRAN WiMax WiFi WAVE

couverture 300 m Pays Pays 100 km 50 km 100 km 1 km

Débit minimal 732.2Kbit/s 833Kbit/s 144Kbit/s 3, 74Mbit/s - 1Mbit/s 3Mbit/s

Débit maximal 24Mbit/s 17,2Mbit/s 100Mbit/s 24, 96Mbit/s 100Mbit/s 300Mbit/s 27Mbit/s

Mobilité affecte la latence No No No Peu Peu Oui Oui

Taux de pénétration Faible Faible Élevé Faible Faible Élevé Faible

Fréquence dédiée à WAVE no No No No No Oui Oui

cout Très abordable Cher Abordable Cher Cher Abordable Abordable

Annexe

Analyse des protocoles de routage dans les réseaux VANET Page XXIV

Annexe 2 : Protocole de routage

1. AODV

L’AODV maintient les chemins d’une façon distribuée en gardant une table de

routage, au niveau de chaque nœud de transit appartenant au chemin cherché. Une entrée de la

table de routage contient essentiellement :

• L’adresse de la destination.

• Le nœud suivant.

• La distance en nombre de noeud (i.e. le nombre de noeud nécessaire pour atteindre la

destination).

• Le numéro de séquence destination qui garantit qu’aucune boucle ne peut se former.

• Liste des voisins actifs (origine ou relais d’au moins un paquet pour la destination

pendant un temps donné).

• Le temps d’expiration de l’entrée de la table (temps au bout duquel l’entrée est

invalidée).

• Un tampon de requête afin qu’une seule réponse soit envoyée par requête.

A chaque utilisation d’une entrée, son temps d’expiration est remis à jour (temps

courant + active route time).

Si une nouvelle route est nécessaire, ou qu’une route disparaît, la mise à jour de ces

tables s’effectue par l’échange de trois types de messages entre les nœuds :

• RREQ Route Request, un message de demande de route.

• RREP Route Reply, un message de réponse à un RREQ.

• RERR Route Error, un message qui signale la perte d’une route.

Annexe

Analyse des protocoles de routage dans les réseaux VANET Page XXV

Format général d’une RREQ :

Format général d’une RREP :

1.1 Fonctionnalité

Un nœud diffuse une requête de route (RREQ : Route REQuest), dans le cas où il

aurait besoin de connaître une route vers une certaine destination et qu’une telle route n’est

pas disponible figure 10. Cela peut arriver si la destination n’est pas connue au préalable, ou

si le chemin existant vers la destination a expiré sa durée de vie ou il est devenu défaillant (i.e.

la métrique qui lui est associée est infinie). Le champ numéro de séquence destination du

paquet RREQ, contient la dernière valeur connue du numéro de séquence, associé au nœud

destination. Cette valeur est recopiée de la table de routage. Si le numéro de séquence n’est

pas connu, la valeur nulle sera prise par défaut. Le numéro de séquence source du paquet

RREQ contient la valeur du numéro de séquence du nœud source. Comme nous avons déjà

dit, après la diffusion du RREQ, la source attend le paquet réponse de route (RREP : Route

REPly). Si ce dernier n’est pas reçu durant une certaine période (appelée

RREP_WAIT_TIME), la source peut rediffuser une nouvelle requête RREQ.

Figure 30 : La propagation du paquet

Annexe

Analyse des protocoles de routage dans les réseaux VANET Page XXVI

Quand un nœud de transit (intermédiaire) envoie le paquet de la requête à un voisin, il

sauvegarde aussi l’identificateur du nœud à partir duquel la première copie de la requête est

reçue. Cette information est utilisée pour construire le chemin inverse figure 10, qui sera

traversé par le paquet réponse de route de manière unicast (cela veut dire qu’AODV supporte

seulement les liens symétriques). Puisque le paquet réponse de route

Figure 31 : Le chemin pris par la requête RREP

1.2 Maintenance des routes

Afin de maintenir des routes consistantes, une transmission périodique du message «

HELLO » (qui est un RREP avec un TTL de 1) est effectuée. Si trois messages « HELLO »

ne sont pas reçus consécutivement à partir d’un nœud voisin, le lien en question est considéré

défaillant. Les défaillances des liens sont, généralement, dues à la mobilité du réseau ad hoc.

Les mouvements des nœuds qui ne participent pas dans le chemin actif, n’affectent pas la

consistance des données de routage. Quand un lien, reliant un nœud p avec le nœud qui le suit

dans le chemin de routage, devient défaillant, le nœud p diffuse un paquet UNSOLICITED

RREP, avec une valeur de numéro de séquence égale à l’ancienne valeur du paquet RREP

incrémentée d’une, et une valeur infinie de la distance. Le paquet UNSOLICITED RREP est

diffusé aux voisins actifs, jusqu’à ce qu’il arrive à la source. Une fois le paquet est reçu, la

source peut initier le processus de la découverte de routes.

L’AODV maintient les adresses des voisins à travers lesquels les paquets destinés à un

certain nœud arrivent. Un voisin est considéré actif, pour une destination donnée, s’il délivre

au moins un paquet de données sans dépasser une certaine période (appelée active timeout

period). Une entrée de la table du routage est active, si elle est utilisée par un voisin actif. Le

chemin reliant la source et la destination en passant par les entrées actives des tables de

Annexe

Analyse des protocoles de routage dans les réseaux VANET Page XXVII

routage, est dit un chemin actif. Dans le cas de défaillances de liens, toutes les entrées des

tables de routage participantes dans le chemin actif et qui sont concernées par la défaillance

sont supprimées. Cela est accompli par la diffusion d’un message d’erreur entre les noeuds

actifs.

Le protocole de routage AODV, n’assure pas l’utilisation du meilleur chemin existant

entre la source et la destination. Cependant, des évaluations de performances récentes ont

montré qu’il n’y a pas de grandes différences (en terme d’optimisation) entre les chemins

utilisés par le protocole AODV et celles utilisées par les protocoles basés sur les algorithmes

de recherche des plus courts chemins. En plus de cela, le protocole AODV ne présente pas de

boucle de routage, et évite le problème « comptage à l’infini » de Bellman-Ford, ce qui offre

une convergence rapide quand la topologie du réseau ad hoc change. En effet :

Dans AODV, chaque nœud maintient une table qui contient une entrée pour chaque

destination accessible. Pour éviter le problème du comptage à l’infini de Bellman-Ford. On a

recours à l’utilisation de numéros de séquences dans les tables de routage en plus de la

distance.

Chaque nœud possède un numéro de séquence. Il est le seul habilité à l’incrémenter.

Ce numéro personnel ne peut être incrémenté que dans deux situations :

• Avant d’entreprendre un processus de recherche de route par l’envoi d’un paquet

RREQ, le nœud incrémente son numéro.

• Avant de répondre à un message RREQ par un message RREP, le numéro de

séquence doit être remplacé par la valeur maximale entre son numéro de séquence actuel et

celui contenu dans le message RREQ.

Ce numéro accompagne son adresse dans les messages de contrôle et permet aux

autres de distinguer les messages importants des messages redondants.

Annexe

Analyse des protocoles de routage dans les réseaux VANET Page XXVIII

Une mise à jour de la table de routage ne s’effectue que si les conditions suivantes sont

observées :

• Le numéro de séquence du paquet de contrôle est strictement supérieur au numéro de

séquence présent dans la table.

• Les numéros de séquence (de la table et du paquet) sont égaux mais, la distance en

nombre de sauts du paquet plus 1 est inférieure à la distance actuelle dans la table de routage.

• Le numéro de séquence pour cette destination est inconnu.

Cette façon de procéder garantit la création de route sans boucles.

Donc, Si la source se déplace, la procédure de détermination de route peut être ré

initié.

• Si un nœud intermédiaire ou la destination se déplacent, un RREP spécial est émis au

nœud source (reconstruisant la route au passage).

• Messages hello périodiques pour détecter les coupures de lien.

1.3 Gestion de la connectivité locale

Lorsqu’un nœud reçoit un paquet en Broadcast, il met à jour ses informations de

connectivité locale pour s’assurer qu’elles incluent ce voisin.

Si aucun paquet n’est émis aux voisins actifs pendant le dernier hello_interval, un

nœud va envoyer un hello (RREP non sollicité) contenant :

• son identité.

• son numéro de séquence (non modifié pour les hello).

• time to live de 1 pour ne pas être retransmis.

• liste des nœuds pour lesquels il a reçu un hello.

Après avoir explicité le fonctionnement du protocole AODV et le format de ses

paquets, l’extension de ce protocole pour garantir des exigences de la qualité de service est

traité dans le chapitre suivant

Annexe

Analyse des protocoles de routage dans les réseaux VANET Page XXIX

Annexe 3

2. Framework pour réalistes modèles de mobilité véhiculaires

Contraintes de mouvement : décrit les contraintes de mouvement à partir

desquelles sont déterminés les déplacements autorisés pour les véhicules. Ces contraintes

prennent en compte la topologie de la route et tous les paramètres qui influencent le

mouvement des véhicules sur cette topologie dont, la politique de gestion des intersections, la

limitation de vitesse, les sens interdits, les fonctionnalités multivoies et également l'effet des

pôles attracteurs. La topologie de la route peut être aléatoire, définie par l'utilisateur ou

extraite à partir de cartes réelles. Dans ce dernier cas, des bases de données telles que

TIGER21

ou GDF22

peuvent être utilisées. TIGER/Line (Topologically Integrated Geographic

Encoding and Referencing) est une base de données numérique décrivant les objets

géographiques de tous les Etats-Unis, tels que les routes, les rails, les rivières, les lacs et les

frontières politiques. GDF (Geographic Data Files) est un standard européen pour décrire les

routes et les informations associées. En France, ce type d'information est fourni par l'institut

national de l'information géographique et forestière IGN (Information Grandeur Nature)23

.

21

http ://www.census.gov/geo/www/tiger 22

International Standard Organization (ISO), Intelligent transport systems - Geographic Data Files (GDF), overall specication, ISO 14825 :2004, 2004. 23

http ://www.ign.fr/

Annexe

Analyse des protocoles de routage dans les réseaux VANET Page XXX

Le générateur de trafic : qui a pour rôle de générer les véhicules et de

modéliser leur mobilité en respectant toutes les contraintes de mouvement. Il consiste à

générer les points origine-destination des véhicules, à déterminer, suivant un algorithme

donné, l'itinéraire à suivre pour se rendre de chaque point origine à la destination

correspondante, à modéliser le mouvement interne de chaque véhicule et son interaction avec

les autres véhicules, à décrire les techniques de dépassement pour le changement de voies, à

déterminer la vitesse de déplacement et enfin à décrire le comportement à adopter aux

intersections.

L’aspect temporel : Le trafic routier étant différent selon les instants de la

journée et les jours de la semaine, ce module a pour rôle de décrire la configuration de la

mobilité à différentes périodes d'une journée (matin, soir, heures de pointe. . .), et jours de la

semaine (weekend, jour ouvré. . .). Il influence ainsi les contraintes de mouvement et le

générateur de trafic.

Tableau 7 : Caractéristiques des premiers modèles de mobilité pour véhicules

Annexe

Analyse des protocoles de routage dans les réseaux VANET Page XXXI

Tableau 8 : Comparaison des contraintes de mouvement des modèles de mobilité pour réseaux véhiculaires

Tableau 9 : Comparaison des générateurs de trafic des modèles de mobilité pour réseaux véhiculaires

Glossaire

Analyse des protocoles de routage dans les réseaux VANET Page XXXII

Glossaire

A.

AODV: Ad hoc On Demand Distance Vector, est un protocole de routage réactif pour

les réseaux ad-hoc. Il est sans boucle, s’auto configure et peut gérer un nombre important de

nœuds mobiles.

A-STAR: Anchor-based Street and Traffic Aware Routing, est un protocole de

routage basé sur la localisation.

ASV: Advanced Safety Vehicle , projet en Japon.

AutoMesh : est une structure de simulation réaliste pour les VANET.

B.

BMW : Bayerische Motoren Werke, est une société industrielle allemande

constructrice d'automobiles et de motos.

Broadcast : ou diffusion et un type de paquet qui est transmis et pris en compte par

toutes les stations du réseau.

BRP: Bordercast Resolution Protocol, est inclus avec IERP pour guider la propagation

des requêtes de recherche de route dans le réseau.

C.

C2C-CC: Car to Car - Communication Consortium, projet en Europe.

CAMP: Collision Avoidance metrics Partnership, projet en US.

CARISMA : est un autre simulateur de trafic gratuit et réaliste développé par BMW.

CORSIM : Corridor Simulation, est un simulateur très largement utilisé dans les STI.

CPU: Central Processing Unit, est le composant de l'ordinateur qui exécute les

instructions machine des programmes informatiques.

CVIS: Cooperative Vehicle-Infrastructure Systems, vise à concevoir et développer et

tester de nouvelles technologies nécessaires.

Glossaire

Analyse des protocoles de routage dans les réseaux VANET Page XXXIII

D.

DSDV : Destination-Sequenced Distance-Vector, est un protocole de routage ad-hoc

proactif basé sur l'idée de l'algorithme distribué de Bellman-Ford avec quelques

améliorations.

DSR : Dynamic Source Routing , protocole de routage ad-hoc réactif « Routage à

Source Dynamique » basé sur l'utilisation de la technique de « routage source ».

DSRC : Dedicated short-range communication, sont des communications sans fil, à

sens unique ou à double sens, et à courte ou moyenne portée, spécialement conçues pour les

ITS.

G.

Geocast : est une technique de routage de paquet (réseau) paquet sur un réseau

VANET.

GLS: Grid Location Service, mise à jour de localisation / requête pour un utilisateur

mobile.

GPS: Global Position System, est un système de géolocalisation fonctionnant au

niveau mondial

GPSR: Greedy Perimeter Stateless Routing, est donc un protocole de routage basé sur

la position.

GrooveNet : est un simulateur hybride de réseau et de mobilité qui permet la

communication entre des véhicules simulés et des véhicules réels

GSR: Global State Routing, est un protocole proactif à état de liens où chaque nœud

connaît la topologie globale du réseau.

GST: Global System for Telematics , Projet intégré financé par l'Union européenn.

GyTAR: improved Greedy Traffic-Aware Routing protocol, est un protocole de

routage géographique basé sur la localisation.

http://fr.wikipedia.org/wiki/G%C3%A9olocalisation

Glossaire

Analyse des protocoles de routage dans les réseaux VANET Page XXXIV

I.

IARP: IntrAzone Routing Protocol, est un protocole proactif .

IERP : IntErzone Routing Protocol, est un protocole réactif .

IETF: Internet Engineering Task Force, est un groupe informel, international, ouvert à

tout individu, qui participe à l'élaboration de standards Internet.

IP: Internet Protocol, est une famille de protocoles de communication de réseau

informatique conçus pour être utilisés par Internet.

IVC: Inter-Vehicle Communications.

M.

MAC: Media Access Control, est un identifiant physique stocké dans une carte réseau

ou une interface réseau similaire.

MANET: Mobile ad hoc networks, Un réseau ad hoc comprend des plates-formes

mobiles.

MMTS: Multi-agent Microscopic Traffic Simulator, est un simulateur de trafic multi-

agent.

MORA: MOvement-based Routing Algorithm, Le protocole de routage, exploite la

position et la direction de mouvement de véhicules pour adapter les décisions de

retransmission au contexte des véhicules.

MPR: Multi-Point Relaying, le principe est que chaque nœud construit un sous

ensemble.

N.

NCTUns: National Chiao Tung University Network Simulator, est un simulateur et

émulateur réseau extensible à haute fidélité.

NDP: NeighbourDiscovery Protocol, est un protocole utilisé par IPv6. Il opère en

couche 3 et est responsable de la découverte des autres hôtes sur le même lien, de la

détermination de leur adresse et de l'identification des routeurs présents.

Glossaire

Analyse des protocoles de routage dans les réseaux VANET Page XXXV

NS2 : Network Simulator2 , est un simulateur à événements discrets orienté objet,

écrit en C++ avec une interface qui utilise le langage OTcl .

O.

OLSR: Optimized Link State Routing, est un protocole de routage proactif développé

dans le cadre du projet Hypercom de l’Institut National de la Recherche en Informatique.

OTcl :Object Tool Command Langage.

P.

PARAMICS: Développé et commercialisé par Quadstone Limited, est une suite de

modules de simulation de trafic microscopique dont un modeleur .

PHY: couramment utilisée pour désigner la couche physique du modèle OSI (couche

de plus bas niveau).Cette couche consiste en une cellule de conversion analogique-numérique.

PReVENT: le projet intègre européen.

PTV AG: Planung Transport Verkehr, est une société allemande spécialisée dans les

solutions logicielles et des services de consultation pour le trafic et le transport, la mobilité et

la logistique.

Q.

QualNet: QualNet est une version commerciale de GloMoSim utilisé par Scalable

Network Technologies (SNT) pour leurs projets de défense savoir JTRS émulateur de réseau,

BCNIS et Stratcom Cyber.

R.

RERR: Route Error Message, les paquets d’erreur de route RERR .

RREP: Route Reply Message, les paquets de réponse de route

RREQ: Route Request Message, les paquets de requête de route.

RSU: Road Side Units, des points d'accès déployés aux bords des routes.

Glossaire

Analyse des protocoles de routage dans les réseaux VANET Page XXXVI

S.

SafeSpot: est un projet intégré de recherche co-financé.

SeVeCom: Secure Vehicular Communication, est un projet financé par l'Union

européenne.

SSM: Stop Sign Model, définit à chaque intersection un signal Stop qui oblige le

véhicule à s'arrêter.

STI: Intelligent transportation Systems, les applications des nouvelles technologies de

l'information et de la communication au domaine des transports.

STRAW: Street Random Waypoint, est un modèle de mobilité développé pour le

simulateur.

SUMO/MOVE: Simulation of Urban MObility / MOVE, SUMO est le logiciel qui

fait de la mobilité des nœuds, arêtes, etc à partir du logiciel MOVE / Move est un logiciel qui

permet de simuler les VANETs.

SWANS: Scalable Wireless Ad hoc Network Simulator , Le modèle utilise une

topologie routière extraite de la base de données TIGER/Lines à laquelle il ajoute des

intersections.

T.

TGP: Task Group p

TIGER : Base de donnée géographique permettant d'automatiser le tracé des cartes et

des travaux de nature géographique s'y rattachant, nécessaire pour les programmes statistiques

et les études du bureau américain des statistiques (U.S. Census Bureau, l'équivalent de

l'INSEE en France).

TraCI: est un protocole de cette communication a été normalisé comme l'interface de

contrôle du trafic.

TraNS: Tra c et Simulation Environment Network, est quasiment le premier

simulateur des VANET.

TSM: Traffic Sign Model.

Glossaire

Analyse des protocoles de routage dans les réseaux VANET Page XXXVII

U.

UDEL: est un ensemble d'outils pour la simulation des réseaux maillés et des réseaux

véhiculaires

UMB: Urban Multi hop Broadcast Protocol, est un protocole efficace de la norme

802.11, basé sur l’algorithme de diffusion multi saut pour les réseaux inter véhiculaires avec

support d’infrastructure.

UMTS: Universal Mobile Telecommunications System, est l'une des technologies de

téléphonie mobile de troisième génération (3G).

Unicast : type de communication qui fait intervenir une source et seulement une

destination.

V.

VADD: Vehicle-Assisted Data Delivery, est un protocole de routage qui prend en

considération le contexte des réseaux de véhicules.

VANET: Vehicular Ad-Hoc Network. Réseau sans fil ad-hoc spécifique composé de

véhicules en mouvement.

Veines: Vehicles in Network Simulator, est une open source Inter-Véhicules

communication (IVC) .

VII: Vehicle Infrastructure Integration

VSC: Vehicle Safety Consortium, Projet en US.

W.

WAVE: Wireless Access in Vehicular Environments.

Wi-Fi : pour Wireless Fidelity , est la dénomination commerciale des réseaux suivant

la norme 802.11.

WiMax: désigne un standard de communication sans fil. Aujourd'hui surtout utilisé

comme mode de transmission et d'accès à Internet haut débit, portant sur une zone

géographique étendue.

Glossaire

Analyse des protocoles de routage dans les réseaux VANET Page XXXVIII

WWW: World Wide Web, est un système hypertexte public fonctionnant sur Internet.

Z.

ZRP: Zone Routing Protocol, est un protocole hybride qui combine les deux

approches proactives et réactive.