Les travaux menés dans cette thèse s’intéressent particulièrement à la mesure de la bande passante disponible qui est un paramètre très important pour le bon fonctionnement de plusieurs applications réseaux et dont la détermination avec précision reste jusqu’à aujourd’hui un défi à relever. Ces travaux visent donc à améliorer les techniques de mesure de ce paramètre en proposant un nouveau modèle déterministe basé sur la technique de la paire de paquets. Ce dernier est implémenté dans un nouvel outil de mesure appelé IGMPS. Les test expérimentaux visant à évaluer les performances de cette outil ont montré que ce dernier permet de mesurer la bande passante disponible avec une très grande précision qui dépasse largement celle offerte par les autres outils existants. Par ailleurs, une analyse de sensibilité et un calcul d’incertitudes sur les modèles étudiés ont montré que les erreurs dues à l’estampillage des paquets sondes au niveau de l’émetteur et du récepteur sont principalement à l’origine de l’imprécision des mesures fournies par les différents outils de mesure de la bande passante disponible. / This thesis work is focused on the end-to-end available bandwidth measurement that has attracted extensive attentions this last decade. This parameter is useful for several network applications, however, its measurement with good accuracy still stays a challenge to take up. To improve the performance of the available bandwidth measurement techniques, we developed a new deterministic model of packet pair delays that takes into account the probing packet size parameter; and implemented it in a new measurement tool called IGMPS. Through measurements on several network testbed configurations, we evaluated IGMPS and found that it provides available bandwidth measurements with high accuracy. Using sensitivity and uncertainty analysis to study the proposed model, we investigated the sources of observed errors on the measurement tools. We found that these errors are likely to be inherent in delay measurement. Indeed, the timestamping operations at the sender end the receiver are mainly at the origin of the inaccuracy of the estimates provided by the available bandwidth measurement tools.

Les travaux menés dans cette thèse s'intéressent particulièrement à la mesure de la bande passante disponible qui est un paramètre très important pour le bon fonctionnement de plusieurs applications réseaux et dont la détermination avec précision reste jusqu'à aujourd'hui un défi à relever. Ces travaux visent donc à améliorer les techniques de mesure de ce paramètre en proposant un nouveau modèle déterministe basé sur la technique de la paire de paquets. Ce dernier est implémenté dans un nouvel outil de mesure appelé IGMPS. L'évaluation de performances de cet outil ont montré que ce dernier permet de mesurer la bande passante disponible avec une très grande précision. Par ailleurs, une analyse de sensibilité et un calcul des incertitudes sur les modèles étudiés ont montré que les erreurs dues à l'estampillage des paquets sondes au niveau de l'émetteur et du récepteur sont principalement à l'origine de l'imprécision des mesures fournies par les différents outils de mesure de la bande passante isponible.

Les réseaux sans fil multisauts présentent un certain nombre d'intérêts car ils n'ont pas besoin d'infrastructure fixe, sont peu coûteux et sont simples d'utilisation. Le mode DCF de IEEE 802.11 est souvent utilisé comme le protocole d'accès au canal pour les nœuds dans ces réseaux. Un avantage de ce protocole est qu'il est facile à implémenter. Pourtant, ses performances dépendent de deux facteurs importants : le partage du canal sans fil et les collisions entre paquets provenant des nœuds cachés. L'évaluation de ces paramètres est donc importante afin d'améliorer la performance de ce protocole. La première partie de la thèse est consacrée à l'évaluation de la bande passante disponible. C'est un paramètre qui est souvent utilisé pour le contrôle d'admission ou pour le routage dans ces réseaux. Dans la littérature, il existe de nombreuses méthodes qui permettent d'estimer la bande passante disponible sur un lien sans fil. Pourtant, ces méthodes ne prennent pas en compte la notion de retransmission qui est définie dans IEEE 802.11 et qui a clairement des impacts sur la bande passante disponible. Nous proposons donc une nouvelle méthode passive, appelée RABE (Retransmission-based Available Bandwidth Estimation). Notre méthode se base principalement sur des informations locales qui peuvent être détectées par chaque nœud du lien. Nous évaluons également la probabilité de collisions non conditionnelle des paquets provenant des nœuds cachés via un modèle analytique. Cette probabilité nous permet d'estimer le nombre moyen de retransmissions qui est ensuite utilisé pour évaluer d'autres paramètres utilisé par RABE. Les simulations réalisées avec le simulateur ns2.33 montrent que notre méthode produit des résultats plus précis que d'autres méthodes existantes / The first part of the thesis is devoted to the evaluation of the available bandwidth. This is a parameter that is often used for admission control in these networks. In the literature, there are many methods for estimating the available bandwidth on a wireless link. However, these methods do not take into account the concept of retransmission which is defined in IEEE 802.11 and have clear impacts on the available bandwidth. We propose therefore a new passive method called RABE (Retransmission-based Available Bandwidth Estimation). Our method is based mainly on local information that can be detected by each node. We also evaluate the unconditional collision probability of packets from hidden nodes via an analytical model. This probability allows us to estimate the average number of retransmissions, which is then used to evaluate other parameters used by RABE. The simulations performed with the simulator ns2.33 show that our method produces more accurate results than other existing solutions. In the second part, we focus on the distribution of idle periods of a node that is often used to evaluate the performance of wireless networks based on IEEE 802.11. The problem is that there are different assumptions for this distribution in literature. We first characterize different types of idle periods in some fundamental scenarios such as the scenario as asymetric hidden stations and the scenario of flow in the middle. We then generalize these types of idle periods for relatively highly loaded networks. The obtained simulation results in ns2.33 are similar to our proposed model. This work also brings out that these distributions are multimodal, unlike what is often assumed in the literature

L'IEEE 802.11 (Wi-Fi) est le standard de WLAN (Wireless Local Area Network). En conséquence, le marché des produits dotés de la technologie réseau Wi-Fi est en plein essor et a provoqué une véritable révolution dans le monde de l'informatique. Cependant, la communication utilisant le Wi-Fi ne présente pas, pour autant, que des avantages. La grande différence entre le débit théorique et le débit effectif dépend de nombreux paramètres. Il est, par exemple, difficile de faire du streaming vidéo haute définition en utilisant un réseau IEEE 802.11g, alors que le débit théorique le permet parfaitement. La technologie WLAN souffre d'autres contraintes, comme la nature vulnérable du médium sans fil (interférences électromagnétiques, multi-trajet...), l'accès indéterministe au médium, la limitation de la bande passante...Les applications utilisant les réseaux Ad Hoc deviennent de plus en plus complexes et offrent de nouveaux services qui exigent des performances réseau de plus en plus élevées. De ce fait, la Qualié de Service (QdS) dans les réseaux Ad Hoc est un sujet de recherche ouvert. La bande passante est un indicateur très important pour la garantie de la QdS. Dans notre travail de thèse, nous avons étudié l'un des aspects de la QdS qui est la Bande Passante Disponible (BPD) dans les réseaux Ad Hoc basés sur la norme IEEE 802.11. Particulièrement, nous nous sommes intéressés aux différentes techniques d'estimation de la BPD et avons évalué les performances de ces techniques du point de vue temps de réponse et précision des estimations. Ces techniques peuvent être utilisées dans d'autres types de réseaux sans fil ou filaire. Nos contributions sont, essentiellement , le développement de deux nouvelles techniques d'estimation de la bande passante SLOT (SLOps-Topp) et TOPP-NET (TOPP-Non invasive Estimation Technique). Ces deux techniques sont le résultat d'améliorations successives des techniques d'estimation qui existent dans la littérature (TOPP : Trains of Packet Pairs, SLoPS : Self-Loading Periodic Streams et NIMBE : Non Invasive Manet Bandwith Estimation) en mettant l'accent sur la précision et le délai de sondage des techniques d'estimation. Notre troisième contribution est une nouvelle méthode de filtrage adaptatif des estimations nommée ZONE-FILTER ( Filtrage par Zone). Cette méthode combine les filtres EWMA et la mèthode statistique SPC (Statistical Process Control).