Service-based Networking for M2M Communications - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2015

Service-based Networking for M2M Communications

Réseaux basés sur les services disponibles et appliqués aux communications de machine à machine

Résumé

The network ecosystem has tremendously changed in the past years and is becoming more complex as devices, available services and access technologies are continuously evolving. Devices currently at stake in this ecosystem can be divided into two categories: user devices, which usage depend on the user willingness and requirements, and constrained self or remote-operated devices, which usually have resource constraints and which usage happen at regular intervals. As usage is different, needs in terms of delay, bandwidth and coverage are also different. None of the existing access technologies manage to fulfill all the needs and requirements of this multitude of different devices. The number of access technologies has then spread to cover these needs and with the generalization of Internet Protocol (IP) over these different technologies, Internet coverage is constantly expanding. As a result, in most parts of the world there are multiple ways to access a given network. Devices could benefit from this diversity of access technologies, and associated services, to select their accesses based on their needs and service availability. The purpose of this thesis is to propose a mechanism to inform any device from a Complex Heterogeneous Environment on available services within each access technology. Our Lightweight Service Announcement (LSA) mechanism is simple, re-uses existing network discovery messages and is based on an ontology. Therefore, it allows any device to automatically detect and interpret the service availability of each discovered Access Network (AN). As a consequence, LSA mechanism helps devices in their decision and service-based selection of the most appropriate AN. Finally, this service announcement mechanism could be associated with other protocols in order to enable user devices with multiple interfaces to always select and connect to the best possible AN at any given time and in any given location. The resulting framework will ensure session survivability for each application. We studied the impact of the LSA mechanism in a scenario of M2M data retrieval using existing Wi-Fi deployment. This scenario is fully described before presenting its credibility based on M2M traffic characterization and simulations. Afterward, different Wi-Fi environments are characterized using an Android tool, which also helps us collect empirical data. These data are used to instantiate mathematical models of the studied scenario. Markov chains have been used to model this Wi-Fi M2M scenario and help us evaluate the impact and validity of our proposal depending on different parameters such as the Access Point density, the frequency of service announcement and the success rate of data retrieval. We managed to show that our proposal could enhance the network environment in numerous ways, but it would require additional work.
L'environnement réseau dans lequel évoluent les utilisateurs et leurs appareils a beaucoup changé depuis quelques années. En effet, celui-ci se complexifie à mesure que les appareils, les services et les technologies d'accès évoluent. Il existe deux types d'appareils dans cet environnement : les appareils qui dépendent de la volonté et des besoins de leurs utilisateurs et les objets connectés qui ont des ressources limitées et qui émettent périodiquement des données. Comme les utilisations de ces appareils sont différentes, leurs besoins en terme de bande passante et de délais le sont aussi. Cependant, aucune technologie d'accès ne pouvant répondre à l'ensemble de ces besoins ainsi qu'à la multitude d'appareils en jeu, le nombre de technologies d¿accès s'est vu décuplé. Par ailleurs, avec la généralisation du protocole IP au sein de ces différentes technologies, la couverture de l'Internet s'étend continuellement. Par conséquent, dans la majorité du monde, il y a plusieurs manières d'accéder à un réseau. Les utilisateurs pourraient profiter de cette abondance de réseaux d'accès, et des services associés, en sélectionnant le réseau d'accès le plus adapté à ses besoins. L'objectif de cette thèse est de proposer un mécanisme qui permettrait d'annoncer les différents services disponibles sur chaque technologie d¿accès et vers tout type d'appareil. Notre mécanisme, Lightweight Service Announcement (LSA), est simple car se base sur des tags ; réutilise les messages de découverte des réseaux d'accès ; et fonctionne avec une ontologie pour organiser les différents services. Ainsi, il permet de détecter et interpréter automatiquement la disponibilité d'un service sur l'ensemble des réseaux d'accès découvert. Par conséquent, ce mécanisme aide les appareils dans leur choix du réseau d¿accès le plus approprié pour un service donné. Qui plus est, ce mécanisme d¿annonce de service peut être associé avec d'autres protocoles. Cette association permet aux appareils qui peuvent utiliser plusieurs technologies d'accès, de toujours sélectionner et de se connecter au meilleur des réseaux d'accès et à tout moment. Le résultat de cette association assure la continuité de n'importe quelle session de communication. Nous avons étudié l'impact de notre mécanisme LSA avec un scénario de récupération de données collectées par des objets mobiles. Ce scénario novateur de réutilisation des points d'accès Wi-Fi domestiques est décrit en détails avant d'en étudier sa faisabilité. Différents environnement Wi-Fi ont été caractérisés à l'aide d'un outil Android. Les données récoltées ont permit d'initialiser une chaine de Markov complexe représentant notre scénario. Cette étude mathématique nous a permis d'évaluer l'impact et la validité de notre mécanisme selon différents paramètres dont : la densité des points d'accès, la fréquence des annonces et le taux de succès de la récupération des données. Nous avons ainsi pu démontrer que notre proposition permet d'améliorer les temps de connexion.
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Dates et versions

tel-01262731 , version 1 (27-01-2016)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01262731 , version 1

Citer

Guillaume Habault. Service-based Networking for M2M Communications. Networking and Internet Architecture [cs.NI]. Télécom Bretagne; Université de Rennes 1, 2015. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01262731⟩
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