Mohamed Mediouni 4

Etude des performances du polling au niveau d’un réseau Bluetooth dans un contexte temps réel

Mohamed Mediouni( Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis (ENIT)). ([email protected]) Téléphone :+21622582534 1

PLAN  Introduction  Spécifications

de Bluetooth  Problématique  Modélisation  Résultats obtenus  Conclusion et perspectives 2

Introduction   

Bluetooth est un système de transmission et de réception de données et de voix par un lien radio. Les caractéristiques de ce réseau ont été définies par le groupe de travail IEEE 802.15 en 1999. Objectifs :  substituer le câblage  courte portée à faible consommation d’énergie  Facilité et rapidité de déploiement  Interconnecter plusieurs types de terminaux : PC, PDA, lecteurs MP3, téléphones mobiles,… 3

Spécifications de Bluetooth 



   

La transmission radio se fait dans la bande de fréquence ISM (Industrial Scientific Medicine) à 2.4 GHz. 79 sauts de fréquence : f = 2402+k MHz, k= 0,..78. Modulation GFSK: BT=0.5, 0.28<m< 0.35 Portée de 10 à 100 mètres. Puissance variant de 1 à 100 mW. Débit de 1MBit/s (10 Mbit/s avec Bluetooth v.2)

4

Notion de maître/esclave Tous les équipements sont identiques du point de vue hardware.  Le premier à initier la connexion est le maître.  Le maître peut gérer jusqu’à sept esclaves actifs. 

5

Topologie d’un réseau Bluetooth 

Un réseau Bluetooth est capable de gérer des connexions point-à-point et des connexions point-à-multi-points.

6

Liens physiques 



Deux types de liens peuvent être établis entre un Maître et les esclaves : des liens synchrones, connection-oriented (SCO), et des liens asynchrones, connectionless (ACL). Les liens SCO sont utilisés pour :  les

services synchrones et symétriques  les réservations de slots à intervalles réguliers 

Les liens ACL sont utilisés pour :  les

communications en mode paquets  les services asynchrones symétriques et asymétriques  la recherche d’unités 7

Accès au canal Utilisation de TDD (Time Division Duplex) pour l’accès canal  Le canal de communication est divisé en time slots où chaque slot d’une durée de 625µs correspond à un saut de fréquence.  Un paquet ACL occupe 1, 3 ou 5 slots. 

8

Polling (1) Les

schémas de communications Bluetooth diffèrent des schémas de communications classiques pour deux raisons:  Relation entre la transmission M->S et S->M.  Prise en charge totale par le maître. Schéma

de polling : ensemble de règles qui déterminent la manière dont le maître donne la main aux esclaves pour qu’ils transmettent et reçoivent des paquets. Un schéma de polling est sensé réaliser d’une part la justice entre les esclaves et d’autre part l’efficacité de gestion des ressources. 9

Polling (2) Maître

Esc 1

Esc 7

Esc 2 Esc 6 Esc 3

Esc 4

Esc 5 10

Critères de comparaison des schémas de polling 1.

L’ordre du polling: fixe ou dynamique.

2.

La politique de choix du prochain esclave à scruter.

3.

L’information sur les messages en suspens : totale ou partielle.

4.

L’intervalle de polling d’un esclave : fixe ou dynamique.

5.

Le nombre maximal de paquets que l’esclave peut transmettre ou recevoir avant que le maître ne change d’esclave. 11

Schémas de polling

12

Problématique



L’introduction de la QoS dans les réseaux Bluetooth a été traitée par des modèles déterministes qui nécessitent beaucoup de ressources.

13

Travail envisageable



Proposer et étudier les performances d’un modèle probabiliste afin de diminuer les ressources mises en œuvre.

14

Modélisation(1) Architecture

•1 maître et Ne esclaves. •Chaque esclave maintient une file de transmission Si->M. •Le maître maintient une file M->Si pour chaque esclave.

15

Modélisation(2) Lois d’arrivée et de service  Tous les esclaves et le maître génèrent le même type de trafic avec les mêmes paramètres.  L’arrivée des paquets est groupée.  Les connexions ACL sont supposées supporter plusieurs types de trafics => plusieurs classes de trafic.  Connexions asynchrones => Le trafic généré par les esclaves est apériodique.  l’inter-arrivée des groupes de classe i suit une loi exponentielle de paramètre λi.  Un esclave ne peut ni transmettre ni recevoir que lorsque son tour arrive => files d’attente avec vacation.  p1, p3 et p5 les probabilités qu’un paquet soit de taille 1, 3 ou 5 slots. M/G/1 avec vacation,arrivée groupée et k classes de clients

16

Modélisation(3) Matrice de trafic :  Tous les paquets d’un groupe appartiennent à une même connexion ACL (même source, même destination, même classe de trafic).  La distribution de la destination d’un groupe est décrite par la matrice : 0  i, j  Ne

Avec

r

P i, j

La probabilité qu’un groupe de classe r généré par

l’esclave i a comme destination l’esclave j.

17

Résultats obtenus L’étude a porté sur l’évaluation de la moyenne et la densité du temps d’attente dans le cas d’une ou de plusieurs classes de trafic.  Evaluation de la probabilité d’échec.  Evaluation du temps d’attente moyen en utilisant un ordonnancement EDF (Earliest Deadline First). 

18

Cas d’une seule classe-Temps d’attente moyen

Temps d’attente moyen du premier paquet du groupe

V : Temps moyen de vacation.

B : Taille moyenne d’un groupe. X c : Service cycle time

Temps d’attente moyen depuis l’entrée en service du premier paquet du groupe r

: utilisation du système

l

: taux d’arrivée des groupes

Ne : nombre d’esclaves actifs 19

Cas d’une seule classe-Temps d’attente moyen Wa = f(r)

Ne=7 Gb=P(5)

20

Cas d’une seule classe-Temps d’attente moyen

Gb=P(5) Wa = f(Ne,r)

21

Cas d’une seule classe-Temps d’attente moyen Wa = f(B)

r= 0.5 Dist. poisonnienne de la taille des groupes Ne =7

22

Cas d’une seule classe-Densité du temps

temps de service des groupes en attente

temps résiduel de vacation

temps d’attente depuis l’entrée en service du premier paquet du groupe

23

Cas d’une seule classe-Densité du temps * W a(s)= f(r)

24

Cas d’une seule classe-Densité du temps * W a(s)= f(Ne)

25

Cas d’une seule classe-Densité du temps * W a(s)= f(B)

26

Probabilité d’échec Péchec/e=P[T e]

=



W a(t)dt

e

27

Cas de plusieurs classes-Temps d’attente moyen

Temps d’attente moyen du premier paquet du groupe

Temps d’attente moyen depuis l’entrée en service du premier paquet du groupe

28

Cas de plusieurs classes-Temps d’attente moyen

W ai= f(B2)

ri égaux B1=10, B3=5, B4=2

29

Cas de plusieurs classes-Temps d’attente moyen

W ai= f(Ne)

ri égaux B4< B3< B 2< B1

30

Cas de plusieurs classes-Densité du temps d’attente

temps de service des groupes en attente

temps résiduel de vacation

temps d’attente depuis l’entrée en service du premier paquet du groupe

31

Cas de plusieurs classes-Densité du temps d’attente

ri égaux B1=2 B2=3

Bi égaux r1=0.1 r2=0.3

32

Probabilité d’échec Péchec/ei=P[Tiei]

 =

W ai(t)dt

ei

B1= 3 B2=2 ri égaux

33

Ordonnancement EDF - Temps d’attente moyen

Temps résiduel du groupe en service

W gi di

j <= i qui arrivent avant i

j < i qui arrivent après i d’au plus dj-di

: Temps d’attente du premier paquet d’un groupe de classe i

j > i qui arrivent avant i d’au moins dj-di

 i, j

=

Temps d’attente moyen depuis l’entrée en service du premier paquet du groupe

d id j

: échéance relative d’un groupe de classe i. 34

Ordonnancement EDF - Temps d’attente moyen Bi égaux d1=10 d2=1000 ri égaux

B2= B3= B4 ri égaux

35

Conclusion   

Modèle probabiliste d’évaluation du temps d’attente Dégager l’influence des paramètres de trafic sur le temps d’attente Approfondir nos connaissances sur:  Les réseaux sans fil et plus particulièrement Bluetooth.  La modélisation des files d’attente et l’ordonnancement temps réel. 36

Perspectives 

   

Evaluation de la densité du temps d’attente dans le cas de EDF afin de dégager la probabilité d’échec. Introduction du taux de perte dans l’environnement de transmission. Évaluation du temps global d’attente. Influence du trafic SCO sur notre modèle. Validation par simulation. 37