Comment optimiser la transmission de données ?
Aude Herry, enseignante chercheuse à l'ESME Sudria, travaille sur la problématique de la transmission de données. Elle a effectué une thèse sur le sujet en coopération avec le groupe Thalès et Telecom Paritech.
Quel est l'intérêt de se pencher sur la transmission de données ?
Plus que jamais, nous vivons dans un univers de données. Ces données sont échangées en grande quantité partout à travers le monde, que ce soit par la voie radio ou par la voie filaire (avec par exemple la fibre optique dont on entend aujourd'hui beaucoup parler pour l'accès à Internet). L'un des enjeux consiste à réussir, quel que soit le contexte, à transmettre l'information de la manière la plus nette et la plus rapide. Toutefois, selon les cas, les critères d'une transmission de données réussie vont quelque peu différer les uns des autres. Les besoins ne sont pas les mêmes pour un téléspectateur par exemple, pour lequel la qualité de l'image compte moins que la vitesse de sa transmission, ou pour le client d'une banque pour qui la fiabilité des données importe davantage que l'immédiateté de leur transmission.
Il s'agit dans mon travail de mettre au point un algorithme qui s'adapte aux besoins de l'utilisateur selon l'application concernée, essentiellement sur des critères de délai et de fiabilité. Je me concentre principalement sur la transmission de données sur les réseaux sans fil.
Comment fonctionne la transmission de l'information?
L'information, quelle qu'en soit la nature, se présente comme un gros bloc qu'il faut découper en paquets, et ce pour deux raisons : parce que le support de transmission tolère des longueurs limitées d'une part, et d'autre part pour éviter l'encombrement du réseau lié à la multiplicité des utilisateurs. Les supports de transmission peuvent être par exemple la ligne téléphonique dans le cas de l'ADSL, le câble RJ45 qui relie l'ordinateur au modem, l'air dans le cas du wifi ou la fibre optique.
L'information doit être segmentée, et doit également être protégée, afin d'éviter sa déperdition, liée à plusieurs risques : les interférences sur les canaux partagés, l'atténuation liée à l'éloignement du récepteur, les interceptions. Deux stratégies principales existent pour éviter ces risques : la redondance et la retransmission.
La redondance consiste à ajouter à l'information à transmettre des données qui vont permettre de retrouver cette information, même si celle-ci arrive au niveau du récepteur avec des erreurs. Malgré la redondance, le paquet peut ne pas être reçu correctement. Intervient alors la seconde stratégie qui consiste en la retransmission du paquet. Pour chaque paquet, il s'agit alors de déterminer selon le contexte le nombre optimal de redondances et de transmissions. Deux écueils sont à éviter : un nombre insuffisant entraînerait une transmission partielle de l'information, et un nombre trop élevé entrainerait un gaspillage inutile de ressources (en termes de temps et d'énergie principalement). Selon l'application, il s'agit de déterminer ce nombre optimal et d'en déduire la quantité des ressources à mettre à disposition. Sachant que l'information à transmettre est découpée en N paquets, le schéma conventionnel consiste à autoriser que chacun de ces N paquets soit transmis au maximum M fois.
A la lumière de ces mécanismes, en quoi consistent vos travaux ?
Des chercheurs coréens* ont proposé de répartir la quantité totale des ressources, N x M, sur l'ensemble des paquets en fonction des besoins, de sorte à utiliser de manière optimale ces ressources.
Cependant, ils n'intègrent pas la possibilité de la redondance et se bornent aux critères de délai et de fiabilité. Dans le cadre de ma thèse, j'ai étendu leurs travaux au cas où il y a de la redondance et j’ai ajouté deux autres critères importants dans l'évaluation de la qualité de la transmission : le débit et la gigue (la gigue étant définie par la variation autour du délai moyen).
Ces quatre critères ont donc été exprimés de manière analytique à partir du nombre de paquets (N), du nombre moyen de transmission par paquet (M), du taux moyen de redondances et de la probabilité de perte d'un paquet. Ces expressions permettent à l’utilisateur de déterminer analytiquement la meilleure combinaison de paramètres à appliquer pour optimiser sa transmission.
*Y. Choi, S. Choi, and S. Yoon, "MSDU-based ARQ Scheme for IP-Level Performance Maximization", in IEEE Global Conference on Telecommunications (GLOBECOM), Saint-Louis (USA), Dec. 2005.