Direction de recherche : Serge FDIDA

Co-encadrement : DIAS DE AMORIM Marcelo

Capacité des Réseaux Opportunistes: Caractérisation et Impact sur la Dissémination de Contenus Volumineux

Une hypothèse largement admise dans les réseaux mobiles à connectivité intermittente (ou réseaux opportunistes) est que toute opportunité de communication est suffisante pour transférer la quantité de données nécessaire. Même si cette hypothèse est raisonnable lors d'une étude analytique ou lorsque le contenu est peu volumineux, elle est difficilement vérifiable lorsque les utilisateurs génèrent des contenus dont la taille dépasse la capacité des contacts. Dans une étude expérimentale visant une évaluation réaliste, il est nécessaire d’identifier et de caractériser les facteurs qui peuvent avoir un impact sur la capacité d’un contact. La capacité d'un contact est bien sur limitée par sa durée. Dans ce sens, plusieurs études ont été faites afin de caractériser la durée des contacts dans les réseaux opportunistes. Cependant, la capacité d'un contact est aussi fortement dégradée à cause de son environnement. En effet, ce dernier peut avoir une influence significative à cause de l'omnidirectionnalité des communications sans fil.
Dans la première partie de cette thèse, nous proposons et évaluons l'indicateur de proximité comme une métrique permettant d'exhiber la dimension spatiale des contacts dans les réseaux opportunistes. En considérant quatre traces de mobilité issues d'expérimentations réelles, nous avons fait trois importantes observations: (i) des contacts ayant des durées identiques peuvent avoir une différence importante (de l'ordre d'une centaine) dans la valeurs de l'indicateur de proximité, ce qui révèle des environnements de densité très variés, (ii) durant un même contact, l'indicateur de proximité peut être extrêmement variable, ce qui indique un environnement fortement instable et (iii) le contournement des zones denses peut améliorer de manière significative les performances des communications à un saut. Nous arguons que l'indicateur de proximité permet l'extraction d'informations supplémentaires sur la caractérisation contextuelle des contacts dans les réseaux opportunistes et qu'il peut constituer une bonne approximation sur le nombre potentiel de communications interférentes en l'absence d'information précise sur le trafic dans le réseau.
Les résultats obtenus dans cette première partie montrent que la capacité des contacts dans les réseaux opportunistes est doublement limitée (en terme de durée et en terme de voisinage). Parallèlement, les utilisateurs génèrent, partagent et consomment des contenus de plus en plus volumineux. Dans une telle situation, les solutions de partage de contenus doivent être reformulées pour permettre l'échange de contenus volumineux à travers des opportunités de communication restreintes. Une solution est de diviser le contenu en plusieurs fragments et de les envoyer séparément, afin de permettre une meilleure utilisation des contacts et une dissémination progressive du contenu. La question principale concerne la sélection de la meilleure stratégie pour décider quelle(s) pièce(s) doi(ven)t être transmise(s) lorsque deux nœuds entrent en contact. Mais avant d'adresser cette problématique, la taille de la pièce doit être adéquatement choisie. Même si des pièces de taille limitée permettent une meilleure utilisation des contacts courts, elles génèrent plus d'overhead par pièce. Dans la seconde partie de cette thèse, nous abordons ces deux questions : le choix de la taille des pièces et la stratégie de sélection de pièces. Dans un premier temps, nous définissons, théoriquement, le goodput global. La formule du goodput global met en évidence le compromis à régir entre une meilleure utilisation des contacts limités et la réduction de l'overhead généré. Les résultats obtenus sur des traces issues d’expérimentations réelles montrent que, lorsque la taille de l'overhead reste raisonnable, la taille de la pièce peut être sélectionnée sur un intervalle de valeurs assez large sans que cela n’influe de manière significative sur les performances. Une fois cette problématique abordée, nous présentons et évaluons PACS (Prevalence-Aware Content Spreading), un algorithme distribué qui sélectionne les pièces à transférer en se basant sur une vision égocentrique de leurs popularités. Nous évaluons les performances de PACS en utilisant des traces synthétiques ainsi qu’une trace réelle. Comparé à deux stratégies basiques (séquentielle et randomisée), PACS surpasse de manière significative ces approches aussi bien en terme de délai de dissémination qu’en terme d’efficacité d’utilisation des contacts. De plus, PACS atteint un niveau de performance très proche de celui obtenu avec une version oracle basée sur une connaissance centralisée de la dissémination des différentes pièces dans le réseau.
Pour conclure, nous présentons quelques résultats expérimentaux obtenus en utilisant PePiT, une application Android basée sur PACS qui permet la dissémination de contenus multimédia entre téléphones Android en mode ad hoc. PePiT a été installée sur une dizaine de téléphones Android. Les résultats montrent la praticabilité du protocole PACS dans un réseau opportuniste réel. Nous avons ensuite fait un pas de plus dans l'étude de la dissémination de contenus volumineux dans les réseaux opportunistes en nous intéressant à la sélection inter contenus. Nous soutenons qu'une sélection aléatoire uniforme des contenus peut ne pas être efficace dans un déploiement réel. Nous proposons EPICS, une solution distribuée qui permet d'appliquer une politique de dissémination préalablement définie. EPICS se base sur la théorie relationnelle "grey" pour pondérer la sélection aléatoire de contenu. Dans notre étude, nous utilisons EPICS pour réduire la variabilité des délais de dissémination causée par la sélection aléatoire uniforme. L'idée est d'assurer des délais de dissémination plus équitables pour tous les contenus quelque soit leur taille ou leur temps de création. En se basant sur la même plateforme de tests, nous montrons que EPICS atténue significativement la disparité des délais de dissémination.

Publications 2009-2015

• 2015
  • N. Belblidia, M. Sammarco, M. Dias De Amorim, L. Maciel Kosmalski Costa : “EPICS: Fair Opportunistic Multi-Content Dissemination”, IEEE Transactions on Mobile Computing, vol. 14 (9), pp. 1847-1860, (Institute of Electrical and Electronics Engineers) (2015)
  • M. Sammarco, N. Belblidia, M. Dias De Amorim, L. Maciel Kosmalski Costa, V. Conan : “Burst size matters: when node degree helps accelerate opportunistic dissemination”, 14^th Mediterranean Ad Hoc Networking Workshop, Vilamoura, Portugal, (IEEE) (2015)
• 2012
  • N. Belblidia : “Capacité des Réseaux Opportunistes: Caractérisation et Impact sur la Dissémination de Contenus Volumineux”, soutenance de thèse, soutenance 12/04/2012, direction de recherche Fdida, Serge, co-encadrement : Dias, DE AMORIM Marcelo (2012)
  • N. Belblidia, M. Dias De Amorim, L. Maciel Kosmalski Costa, J. Leguay, V. Conan : “Part-Whole Dissemination of Large Multimedia Contents in Opportunistic Networks”, Computer Communications, vol. 35 (15), pp. 1786-1797, (Elsevier) (2012)
  • M. Sammarco, N. Belblidia, Y. Lopez, M. Dias De Amorim, L. Maciel Kosmalski Costa, J. Leguay : “PePiT: Opportunistic Dissemination of Large Contents on Android Mobile Devices”, ACM MobiOpp workshop Demo Session, Zurich, Switzerland, pp. 79-80, (ACM) (2012)
• 2011
  • N. Belblidia, M. Dias De Amorim, L. Maciel Kosmalski Costa, J. Leguay, V. Conan : “PACS: Chopping and shuffling large contents for faster opportunistic dissemination”, 2011 Eighth International Conference on Wireless On-Demand Network Systems and Services (WONS 2011), Bardonecchia, Italy, pp. 9-16, (IEEE) (2011)
• 2010
  • N. Belblidia, M. Dias De Amorim, J. Leguay, V. Conan, J. Crowcroft, S. Fdida : “Contact Surround in Opportunistic Networks”, PIMRC 2010 - IEEE 21^st International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications, Istanbul, Turkey, pp. 2499-2504 (2010)
  • N. Belblidia : “Evaluating the spatial dimension of contacts in opportunistic networks”, MobiOpp 2010 - 2^nd International Workshop on Mobile Opportunistic Networking, Pisa, Italy, pp. 197-198, (ACM) (2010)
• 2009
  • N. Belblidia, M. Dias De Amorim, J. Leguay, V. Conan, S. Fdida : “Intégration d’un indicateur de proximité dans les mesures de contacts”, CFIP'2009, Strasbourg, France (2009)