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Une méthode d'accès plus efficace pour les réseaux Wi-Fi

Des chercheurs du laboratoire Logiciels, Systèmes, Réseaux (1) présentent une nouvelle méthode d'accès à un réseau local sans fil ou Wi-Fi (2). Elle permet aux ordinateurs de se partager efficacement l'accès au réseau, en mesurant la durée du « silence » entre deux tentatives de transmissions de données. Résultat : un débit optimisé et une meilleure équité.

Les réseaux locaux sans fil fonctionnent selon le principe du talkie-walkie : quand deux ordinateurs transmettent leurs données (3) au même instant, il se produit une collision et les données ne sont pas transmises. Donc, pour permettre à plusieurs ordinateurs de communiquer sur le même réseau en évitant les collisions, une méthode d'accès doit être spécifiée : elle définit de quelle manière ces ordinateurs alternent leurs tentatives de transmissions pour se partager efficacement l'accès au réseau.
 
Selon la méthode actuelle, chaque ordinateur choisit un nombre au hasard dans un intervalle de temps pré-défini (4) ; ce nombre définit le temps d'attente avant la transmission. Si une collision se produit malgré tout, c'est-à-dire que des ordinateurs ont choisi le même nombre au même instant, l'intervalle de temps est doublé. Ainsi, les ordinateurs qui ont subi la collision attendent en moyenne deux fois plus pour avoir accès au réseau. Ce processus se répète jusqu'à ce que les données soient finalement transmises avec succès. Cette méthode présente deux inconvénients majeurs : la longueur des intervalles de temps ne s'adapte pas au nombre d'ordinateurs ayant des données à transmettre, ce qui provoque de plus en plus de collisions quand ce nombre augmente. De plus, tout échec de transmission est considéré comme une collision. Par conséquent, les ordinateurs qui subissent des interférences radio auront plus de mal à accéder au réseau lors des tentatives suivantes.
 
La méthode Idle Sense
 
La méthode mise au point par les chercheurs, baptisée Idle Sense (de l'anglais Idle, qui signifie inoccupé) est fondée non plus sur une réaction aux collisions, mais sur la mesure du temps de silence entre les transmissions. En effet, les chercheurs ont montré que le débit est maximal pour un temps moyen pendant lequel le réseau reste inoccupé entre deux transmissions successives. Ce temps ne dépend que de la taille moyenne des trames. Avec Idle Sense, les ordinateurs mesurent le temps de silence : s'il est inférieur au temps moyen visé, cela signifie que beaucoup d'ordinateurs essaient d'accéder au réseau ;la méthode stipule à chacun d'espacer ses tentatives de transmission. À l'opposé, si le temps de silence est plus important que le temps d'attente moyen, chaque ordinateur rapproche ses tentatives de transmission. Les ordinateurs le font en utilisant un algorithme classique qui conduit à ce que chacun puisse choisir dans le même intervalle de temps, quelles que soient les interférences et les localisations. Le débit est alors à son maximum et un ordinateur qui perd des trames en raison de mauvaises conditions de transmission n'est pas pénalisé. Cette méthode permet aux ordinateurs d'attendre peu de temps leur tour pour accéder au réseau.
 
Autre avantage de la méthode Idle Sense : chaque ordinateur peut déterminer si les échecs de transmissions sont dus à des interférences ou à des collisions et, le cas échéant, adapter la vitesse de transmission des données pour y remédier. 


Notes :
1) CNRS/Université Joseph Fourier/Institut National Polytechnique de Grenoble
Ce laboratoire fait partie de l'Institut d'Informatique et de Mathématiques Appliquées de Grenoble (IMAG).
2) Ces travaux ont fait l'objet d'une communication dans le cadre du SIGCOMM (Special Interest Group on Data Communications), un forum professionnel très sélectif de l'ACM (Association for Computing Machinery). Des résultats scientifiques significatifs y sont présentés.
3) Dans les réseaux locaux sans fil, les données sont transmises par unités appelées trames.
4) La longueur des intervalles de temps est fixée par le standard Wi-Fi (802.11).

Références :
Martin Heusse, Franck Rousseau, Romaric Guillier, Andrzej Duda. Idle Sense: An Optimal Access Method for High Throughput and Fairness in Rate Diverse Wireless LANs. Proceedings of SIGCOMM'05, Philadelphia, USA, August 22-26, 2005.

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