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Les Réseaux Sans FilLes Réseaux Sans Fil--------------
WLAN : WLAN : La norme WiLa norme Wi--Fi (IEEE 802.11b)Fi (IEEE 802.11b)
--------------Cas d’utilisationsCas d’utilisations
Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUDLAASLAAS--CNRSCNRS
M2 MIAGE, Toulouse, Novembre 2005M2 MIAGE, Toulouse, Novembre 2005
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 22
Problématique considéréeProblématique considérée
•• Réseaux sans fil = équipements terminaux Réseaux sans fil = équipements terminaux communiquent par voie hertzienne, soit communiquent par voie hertzienne, soit directement, soit par l’intermédiaire d’une directement, soit par l’intermédiaire d’une borne d’accèsborne d’accès
•• Avantages: Avantages: –– mobilité, mobilité, –– simplicité d’installation, simplicité d’installation, –– topologie qui devient dynamique et flexible,topologie qui devient dynamique et flexible,–– coûts (frais d’installation et de maintenance faibles coûts (frais d’installation et de maintenance faibles
comparés à un réseau filaire conventionnel),comparés à un réseau filaire conventionnel),–– compatibilité avec les autres réseaux locaux,compatibilité avec les autres réseaux locaux,–– performances à peu près équivalentes à celles des performances à peu près équivalentes à celles des
réseaux filaires.réseaux filaires.
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 33
Problématique considéréeProblématique considérée
•• «« wirelesswireless » = «» = « sans filsans fil » et non pas » et non pas «« mobilemobile ». ».
•• Réseaux sans fil considérés iciRéseaux sans fil considérés ici–– réseaux cellulaires mais, contrairement aux réseaux cellulaires mais, contrairement aux
réseaux mobiles, conçus pour supporter les réseaux mobiles, conçus pour supporter les «« handovershandovers », les terminaux restent faiblement », les terminaux restent faiblement mobiles, dans une zone précise appelée cellule;mobiles, dans une zone précise appelée cellule;
–– Taille des cellules et Nombre de points d’accès Taille des cellules et Nombre de points d’accès déterminent ensuite la portée du réseau sans fil déterminent ensuite la portée du réseau sans fil à l’échelle d’une personne, d’un bâtiment, d’une à l’échelle d’une personne, d’un bâtiment, d’une entreprise, d’une ville ou même d’un pays.entreprise, d’une ville ou même d’un pays.
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 44
Problématique considéréeProblématique considérée
•• Contexte considéré: réseau WiContexte considéré: réseau Wi--Fi, à l’échelle de Fi, à l’échelle de l’entreprise, autrement dit d’un réseau local sans l’entreprise, autrement dit d’un réseau local sans fil ou WLAN (fil ou WLAN (WirelessWireless Local Area Network).Local Area Network).–– La taille des cellules n’y dépasse pas une centaine de La taille des cellules n’y dépasse pas une centaine de
mètres, la portée globale du réseau n’excédant pas mètres, la portée globale du réseau n’excédant pas quelques centaines de mètres.quelques centaines de mètres.
–– La technologie WiLa technologie Wi--Fi conforme à la normalisation Fi conforme à la normalisation IEEE802, référence du monde des réseaux locaux, IEEE802, référence du monde des réseaux locaux, présente des spécificités liées à son contrôle d’accès au présente des spécificités liées à son contrôle d’accès au support, à sa variation automatique de débit en fonction support, à sa variation automatique de débit en fonction des caractéristiques de la transmission.des caractéristiques de la transmission.
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 55
Problématique considéréeProblématique considérée•• Pour une utilisation dans un système de Pour une utilisation dans un système de
communication temps réel :communication temps réel :–– contrôle d’accès au support alloue le support de contrôle d’accès au support alloue le support de
manière totalement équitable à chaque terminal manière totalement équitable à chaque terminal demandeur:demandeur:•• intéressant pour le tempsintéressant pour le temps--réel,réel,•• mais gestion de priorité entre communications ?mais gestion de priorité entre communications ?
–– Autres problèmesAutres problèmes•• Manque de fiabilité des communicationsManque de fiabilité des communications•• Débit variable.Débit variable.
•• Dans certaines utilisations, les emplacements sont Dans certaines utilisations, les emplacements sont fixés :fixés :–– ces inconvénients tombent ces inconvénients tombent –– Avec un dimensionnement correct du réseau, un réseau Avec un dimensionnement correct du réseau, un réseau
WiWi--Fi est une solution possible. Fi est une solution possible.
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 66
Plan de la présentationPlan de la présentation
•• Introduction aux réseaux sans filIntroduction aux réseaux sans fil•• La technologie WiLa technologie Wi--Fi IEEE 802.11bFi IEEE 802.11b
–– PrincipesPrincipes–– PerformancesPerformances
•• Les réseaux Les réseaux adad--hochoc•• ConclusionConclusion
Introduction aux réseaux Introduction aux réseaux sans filsans fil
Pourquoi ?Pourquoi ?ClassificationClassification
Problèmes spécifiques aux Problèmes spécifiques aux systèmes «systèmes « sans filsans fil »»
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 88
Pourquoi ?Pourquoi ?
•• Impossibilité d’utiliser un câblage conventionnel,Impossibilité d’utiliser un câblage conventionnel,–– locaux ne pouvant être équipés de câblage (ex. = locaux ne pouvant être équipés de câblage (ex. =
bâtiments historiques)bâtiments historiques)–– lors de l’extension d’un réseau, il ne reste pas de place lors de l’extension d’un réseau, il ne reste pas de place
pour passer un câblagepour passer un câblage
•• Coût de mise en place du câblage trop élevé par Coût de mise en place du câblage trop élevé par rapport au gain possible.rapport au gain possible.–– nombre de sites ou de clients faible :nombre de sites ou de clients faible :
•• les liaisons filaires nécessitent un investissement initial qui les liaisons filaires nécessitent un investissement initial qui sera sera difficilement rentabilisé. difficilement rentabilisé.
•• l’émergence des réseaux sans fil métropolitains (Boucle Locale l’émergence des réseaux sans fil métropolitains (Boucle Locale Radio/BLR), derniers tests annoncés: distance atteignant 100 Radio/BLR), derniers tests annoncés: distance atteignant 100 Kms pour un débit de plusieurs Mbits/s. Kms pour un débit de plusieurs Mbits/s.
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 99
Pourquoi ?Pourquoi ?
•• Mise en relation de locaux distantsMise en relation de locaux distants–– Interconnecter 2 bâtimentsInterconnecter 2 bâtiments
•• Mobilité/NomadismeMobilité/Nomadisme–– Situation de + en + fréquenteSituation de + en + fréquente–– Nomadisme : déplacement, mais arrêt pour Nomadisme : déplacement, mais arrêt pour
échange de donnéeséchange de données–– Mobilité : échange de données même en cours Mobilité : échange de données même en cours
de déplacementde déplacement–– Nomadisme = Nomadisme = soussous--cascas de la mobilitéde la mobilité
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 1010
ClassificationClassification
A dA dééveloppervelopper2Mbits/s et +2Mbits/s et +Continent/MondeContinent/MondeSatelliteSatellite
A suivreA suivre……384 kbits/s (2004)384 kbits/s (2004)MMéétropoletropoleUMTSUMTS
Progression lenteProgression lente85 kbits/s ( France)85 kbits/s ( France)Continent/MondeContinent/MondeGSM/GSM/GPRSGPRSWWAN (Wireless WWAN (Wireless Wide Area Network)Wide Area Network)
Dispo 2004/2005Dispo 2004/2005100Mbits/s100Mbits/sQquesQques kmskmsWiMaxWiMax(IEEE 802.16)(IEEE 802.16)
WMANWMAN(Wireless Metropolitan (Wireless Metropolitan Area Network)Area Network)
IntIntéérêtrêt en en FranceFrance??54 54 MbitsMbits/s/sHiperLANHiperLAN
InondationInondation !!54 Mbits/s54 Mbits/s100m (100m (omnidiromnidir.),.),kmskms ((monodirmonodir.).)
WiWi--Fi Fi (IEEE 802.11)(IEEE 802.11)
WLANWLAN(Wireless Local Area (Wireless Local Area Network)Network)
Toujours lToujours làà !!1 Mbits/s1 Mbits/squelques mquelques mèètrestresIrDAIrDA
LALA norme en norme en rrééseaux de capteursseaux de capteurs
200 kbits/s200 kbits/sQquesQques dizaines de dizaines de mmèètrestres
ZigBeeZigBee(IEEE 802.15.4)(IEEE 802.15.4)
TrTrèès implants implantéé sur sur petits terminauxpetits terminaux
700 kbits/s700 kbits/s10m10mBlueToothBlueTooth(IEEE 802.15)(IEEE 802.15)
WPANWPAN(Wireless Personal (Wireless Personal Area Network)Area Network)
État actuelDébit maximal théorique
Distance couverte NomCatégorie
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 1111
Problèmes spécifiquesProblèmes spécifiques
•• Caractéristiques bien particulières liées à Caractéristiques bien particulières liées à l’absence de guide d’ondes qui change l’absence de guide d’ondes qui change fondamentalement certains aspects considérés. fondamentalement certains aspects considérés.
•• Problèmes spécifiquesProblèmes spécifiques ::–– l’allocation de fréquence,l’allocation de fréquence,–– les interférences et la fiabilité,les interférences et la fiabilité,–– la sécurité,la sécurité,–– la consommation électrique,la consommation électrique,–– les dangers pour l’utilisateur humain,les dangers pour l’utilisateur humain,–– l’impact de la mobilité,l’impact de la mobilité,–– le débit.le débit.
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 1212
Problèmes spécifiquesProblèmes spécifiques
•• Allocation des fréquences d’émissionAllocation des fréquences d’émission–– Dans la plupart des pays, il existe une réglementation pour Dans la plupart des pays, il existe une réglementation pour
l’utilisation de fréquences d’émission.l’utilisation de fréquences d’émission.–– Ayant pour vocation de pouvoir fonctionner dans divers pays, lesAyant pour vocation de pouvoir fonctionner dans divers pays, les
fréquences choisies doivent être disponibles le plus largement fréquences choisies doivent être disponibles le plus largement possible.possible.
–– Vu la distance à couvrir, solution la plus simple = sélectionnerVu la distance à couvrir, solution la plus simple = sélectionner les les bandes ISM 2,4 et 5 GHz, libres ou déréglementées dans la pluparbandes ISM 2,4 et 5 GHz, libres ou déréglementées dans la plupart t des pays: des pays: EvolutionEvolution en France : en France : dérèglementationdérèglementation depuis l’été 2003depuis l’été 2003
•• Interférence et fiabilitéInterférence et fiabilité•• SécuritéSécurité•• Consommation électriqueConsommation électrique•• Effet sur la SantéEffet sur la Santé•• MobilitéMobilité•• DébitDébit
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 1313
Problèmes spécifiquesProblèmes spécifiques
•• Allocation des fréquences d’émissionAllocation des fréquences d’émission•• Interférence et fiabilitéInterférence et fiabilité
–– Le canal de transmission «Le canal de transmission « sans filsans fil » est fortement » est fortement tributaire de son environnement. tributaire de son environnement.
–– Exemples de problèmes bien connus:Exemples de problèmes bien connus:•• les interférences «les interférences « multimulti--cheminchemin » » •• problème du «problème du « nœud cachénœud caché ».».
•• SécuritéSécurité•• Consommation électriqueConsommation électrique•• Effet sur la SantéEffet sur la Santé•• MobilitéMobilité•• DébitDébit
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 1414
Problèmes spécifiquesProblèmes spécifiques•• Allocation des fréquences d’émissionAllocation des fréquences d’émission•• Interférence et fiabilitéInterférence et fiabilité•• SécuritéSécurité
–– Réseau sans fil = la propagation s’effectue sans guide d’ondesRéseau sans fil = la propagation s’effectue sans guide d’ondes–– Rayonnement sur une demi sphère dont le rayon est directement Rayonnement sur une demi sphère dont le rayon est directement
lié à la puissance d’émission et à la topologie du lieu (présenclié à la puissance d’émission et à la topologie du lieu (présence e d’obstacles, nature des obstacles,…).d’obstacles, nature des obstacles,…).
–– Tout équipement compatible situé dans cette zone reçoit le signaTout équipement compatible situé dans cette zone reçoit le signal l et peut «et peut « intercepter «intercepter « le trafic, même s’y insérer.le trafic, même s’y insérer.
–– Solutions :Solutions :•• Contrôle d’accès (authentification)Contrôle d’accès (authentification)•• Chiffrement des communications à l’aide de clefs.Chiffrement des communications à l’aide de clefs.
•• Consommation électriqueConsommation électrique•• Effet sur la SantéEffet sur la Santé•• MobilitéMobilité•• DébitDébit
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 1515
Problèmes spécifiquesProblèmes spécifiques
•• Allocation des fréquences d’émissionAllocation des fréquences d’émission••Interférence et fiabilitéInterférence et fiabilité••SécuritéSécurité••Consommation électriqueConsommation électrique
–– Équipements terminaux souvent mobiles et donc de Équipements terminaux souvent mobiles et donc de taille de plus en plus petitetaille de plus en plus petite
–– Leurs batteries sont donc de taille limitée et par là Leurs batteries sont donc de taille limitée et par là même l’autonomie proposée. même l’autonomie proposée.
•• Effet sur la SantéEffet sur la Santé••MobilitéMobilité••DébitDébit
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 1616
Problèmes spécifiquesProblèmes spécifiques
•• Allocation des fréquences d’émissionAllocation des fréquences d’émission•• Interférence et fiabilitéInterférence et fiabilité•• SécuritéSécurité•• Consommation électriqueConsommation électrique•• Effet sur la SantéEffet sur la Santé
–– Aujourd’hui de plus en plus de réserves par rapport à Aujourd’hui de plus en plus de réserves par rapport à l’influence que peuvent avoir les émissions radio sur l’influence que peuvent avoir les émissions radio sur l’organisme humainl’organisme humain
–– Sans atteindre le niveau du GSM (2W), les puissances Sans atteindre le niveau du GSM (2W), les puissances peuvent varier de quelques peuvent varier de quelques mWmW à une centaine de à une centaine de mWmW..
–– Réduire la puissance limite la portée, mais évite les Réduire la puissance limite la portée, mais évite les grosses puissances d’émission.grosses puissances d’émission.
•• MobilitéMobilité•• DébitDébit
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 1717
Problèmes spécifiquesProblèmes spécifiques
•• Allocation des fréquences d’émissionAllocation des fréquences d’émission•• Interférence et fiabilitéInterférence et fiabilité•• SécuritéSécurité•• Consommation électriqueConsommation électrique•• Effet sur la SantéEffet sur la Santé•• MobilitéMobilité
–– Les terminaux utilisateurs sont mobiles/nomades.Les terminaux utilisateurs sont mobiles/nomades.–– Nouveaux mécanismes : une station peut rester Nouveaux mécanismes : une station peut rester
«« associéeassociée » au réseau lorsqu’elle change de » au réseau lorsqu’elle change de localisation, en micro mobilité (solutions constructeurs) localisation, en micro mobilité (solutions constructeurs) ou macro mobilité (ex: ou macro mobilité (ex: MobileIPMobileIP).).
•• DébitDébit
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 1818
Problèmes spécifiquesProblèmes spécifiques
•• Allocation des fréquences d’émissionAllocation des fréquences d’émission•• Interférence et fiabilitéInterférence et fiabilité•• SécuritéSécurité•• Consommation électriqueConsommation électrique•• Effet sur la SantéEffet sur la Santé•• MobilitéMobilité•• DébitDébit
–– Situer le WLAN dans la même gamme de débit que les Situer le WLAN dans la même gamme de débit que les réseaux filairesréseaux filaires
–– Les débits réellement atteints sont souvent plus faibles, Les débits réellement atteints sont souvent plus faibles, limitant l’emploi de ces réseaux (Bluetooth 700 limitant l’emploi de ces réseaux (Bluetooth 700 kbkb/s/s ; ; UMTSUMTS ?).?).
La norme IEEE 802.11b La norme IEEE 802.11b –– WiWi--FiFi
ArchitectureArchitectureSpécificitésSpécificités
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 2020
La norme IEEE 802.11b La norme IEEE 802.11b –– WiWi--FiFi
•• Issue de l’autorité en matière de réseau local, le comité Issue de l’autorité en matière de réseau local, le comité IEEE 802 définit les standards du LAN.IEEE 802 définit les standards du LAN.
•• Historique :Historique :–– 1997: après sept ans de travail, il publie 802.11, premier stand1997: après sept ans de travail, il publie 802.11, premier standard ard
international du LAN sans fil offrant un débit partagé compris einternational du LAN sans fil offrant un débit partagé compris entre ntre 1 et 2 Mbit/s.1 et 2 Mbit/s.
–– 1999: 802.11HR (1999: 802.11HR (HighHigh Rate), amendement «Rate), amendement « haut débithaut débit », ajoute », ajoute deux débits supérieurs (5,5 et 11 Mbit/s) : naissance de 802.11bdeux débits supérieurs (5,5 et 11 Mbit/s) : naissance de 802.11b et et WiWi--Fi.Fi.
•• WiWi--Fi (Fi (WirelessWireless--FidelityFidelity))–– norme d’interopérabilité pour les produits de réseau sans fil 80norme d’interopérabilité pour les produits de réseau sans fil 802.11b2.11b–– définie par le WECA (définie par le WECA (WirelessWireless Ethernet Compatibility Alliance).Ethernet Compatibility Alliance).–– Fondée en 1999, la WECA regroupe les principaux acteurs du Fondée en 1999, la WECA regroupe les principaux acteurs du
marché sansmarché sans--fil et du monde informatique, soit plus de 140 fil et du monde informatique, soit plus de 140 entreprises dont 3Com, entreprises dont 3Com, AironetAironet, Apple, , Apple, CabletronCabletron, Compaq, Dell, , Compaq, Dell, Fujitsu, IBM, Fujitsu, IBM, LucentLucent Technologies, Nokia, Samsung …Technologies, Nokia, Samsung …
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 2121
ArchitectureArchitecture
•• Bande de fréquenceBande de fréquence–– WiWi--Fi utilise la bande ISM (Fi utilise la bande ISM (IndustrialIndustrial, , ScientificScientific
andand MedicalMedical), dite «), dite « sans licencesans licence ».».–– Bande libre qui ne nécessite pas d’autorisation de Bande libre qui ne nécessite pas d’autorisation de
la part d’un organisme de régulation dans un la part d’un organisme de régulation dans un contexte privécontexte privé
–– Une partie seulement de cette bande est utilisée Une partie seulement de cette bande est utilisée en Franceen France : 2,4 : 2,4 -- 2,4835 GHz, soit une largeur de 2,4835 GHz, soit une largeur de bande de 83,5 MHz.bande de 83,5 MHz.
–– En France, la réglementation impose pour toute En France, la réglementation impose pour toute émission extérieure une déclaration à l’émission extérieure une déclaration à l’ARTART, alors , alors qu’à l’intérieur, on pourra émettre à 100 qu’à l’intérieur, on pourra émettre à 100 mWmWsans contrainte.sans contrainte.
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 2222
Architecture cellulaireArchitecture cellulaire•• S’apparente à celle utilisée en téléphonie mobileS’apparente à celle utilisée en téléphonie mobile•• Un réseau WiUn réseau Wi--Fi est composé de stations Fi est composé de stations
équipées de cartes Wiéquipées de cartes Wi--Fi ainsi que d’éventuels Fi ainsi que d’éventuels points d’accès.points d’accès.
•• La taille du réseau dépend de la taille des cellules La taille du réseau dépend de la taille des cellules (zone de couverture du point d’accès)(zone de couverture du point d’accès)
•• La taille des cellules dépend de différents La taille des cellules dépend de différents paramètres :paramètres :–– obstacles, obstacles, –– interférences liées à des équipements utilisant les interférences liées à des équipements utilisant les
mêmes fréquences,mêmes fréquences,–– puissance des signaux utilisés.puissance des signaux utilisés.
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 2323
Architecture cellulaireArchitecture cellulaire
•• 2 types de topologies2 types de topologies ::–– Mode infrastructureMode infrastructure ::
•• BSS (Basic Service Set) : architecture de base de BSS (Basic Service Set) : architecture de base de WiWi--Fi, avec un seul point d’accès. Fi, avec un seul point d’accès.
•• ESS (ESS (ExtendedExtended Service Set) = ensemble de BSS Service Set) = ensemble de BSS connectés entre eux par l’intermédiaire d’un DS connectés entre eux par l’intermédiaire d’un DS (Distribution (Distribution SystemSystem) = réseau Wi) = réseau Wi--Fi en mode Fi en mode infrastructure avec plusieurs points d’accès.infrastructure avec plusieurs points d’accès.
–– Mode «Mode « adad--hochoc », ou IBSS (», ou IBSS (IndependentIndependent Basic Basic Set Service). Set Service). •• Ne nécessite aucune infrastructure, c’estNe nécessite aucune infrastructure, c’est--àà--dire dire
aucun point d’accèsaucun point d’accès•• Les stations communiquent en point à point. Les stations communiquent en point à point.
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 2424
ArchitectureArchitecture
•• 2 types de topologie2 types de topologie ::–– Mode infrastructureMode infrastructure ::
•• BSS (Basic Service Set) BSS (Basic Service Set) •• ESS (ESS (ExtendedExtended Service Set) = {BSS Service Set) = {BSS
interconnectés par un DS (Distribution interconnectés par un DS (Distribution SystemSystem) = réseau Wi) = réseau Wi--Fi en mode Fi en mode infrastructure avec plusieurs points infrastructure avec plusieurs points d’accès.d’accès.
–– Mode «Mode « adad--hochoc », ou IBSS », ou IBSS ((IndependentIndependent Basic Set Service). Basic Set Service). •• Ne nécessite aucune infrastructure, Ne nécessite aucune infrastructure,
c’estc’est--àà--dire aucun point d’accèsdire aucun point d’accès•• Les stations communiquent en point à Les stations communiquent en point à
point. point.
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 2525
Organisation en couchesOrganisation en couches
•• Conforme au modèle IEEE 802 pour les réseaux Conforme au modèle IEEE 802 pour les réseaux locauxlocaux–– Couche Liaison = 2 sousCouche Liaison = 2 sous--couches LLC (802.2) + MACcouches LLC (802.2) + MAC–– Couche Physique (PLCP)Couche Physique (PLCP)
•• Plusieurs «Plusieurs « sous modèlessous modèles », en fonction des », en fonction des couches physiquescouches physiques
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 2626
La couche physique WiLa couche physique Wi--FiFi
•• La couche physique 802.11b La couche physique 802.11b HighHigh Rate/ WiRate/ Wi--Fi = HR/DSSS : Fi = HR/DSSS : étend DSSS, avec une meilleure technique de codage CCK étend DSSS, avec une meilleure technique de codage CCK ((ComplementaryComplementary Code Code KeyingKeying).).
•• Bande divisée en 14 canaux de 20 MHz.Bande divisée en 14 canaux de 20 MHz.•• Avec 83,5MHz de largeur de bande, les canaux ne sont donc Avec 83,5MHz de largeur de bande, les canaux ne sont donc
pas adjacents, mais se recouvrent.pas adjacents, mais se recouvrent.
•• La transmission se fait sur un seul canal à la fois.La transmission se fait sur un seul canal à la fois.•• Le spectre du signal occupe une bande comprise entre 10 et Le spectre du signal occupe une bande comprise entre 10 et
15MHz autour de la fréquence centrale15MHz autour de la fréquence centrale
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 2727
La couche physique WiLa couche physique Wi--FiFi•• La situation en FranceLa situation en France
–– ISM (ISM (IndustrialIndustrial, , ScientificScientific andand MedicalMedical), 2.4 GHz.), 2.4 GHz.–– Réglementation:Réglementation:
•• déclaration à l’déclaration à l’ARTART pour toute émission extérieure;pour toute émission extérieure;•• à l’intérieur, on émet à 100 à l’intérieur, on émet à 100 mWmW sans contrainte.sans contrainte.
–– Seule une partie de la bande est utilisée en FranceSeule une partie de la bande est utilisée en France ::•• 2,4 2,4 -- 2,4835 GHz, soit une largeur de bande de 83,5 MHz.2,4835 GHz, soit une largeur de bande de 83,5 MHz.•• 14 canaux de 20 MHz, +/14 canaux de 20 MHz, +/--15MHz autour de la fréquence du canal.15MHz autour de la fréquence du canal.
•• Plusieurs réseaux sur une même cellule : Plusieurs réseaux sur une même cellule : –– Allocation à chacun de canaux «Allocation à chacun de canaux « disjointsdisjoints »»–– Mais seulement 3 canaux sans chevauchement!Mais seulement 3 canaux sans chevauchement!
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 2828
La sousLa sous--couche MACcouche MAC
•• Rôle = assurer la gestion de l’accès de plusieurs Rôle = assurer la gestion de l’accès de plusieurs stations à un support partagé dans lequel stations à un support partagé dans lequel chaque station écoute le support avant chaque station écoute le support avant d’émettre.d’émettre.
•• Support hertzien : nouvelles fonctionsSupport hertzien : nouvelles fonctions•• Parmi l’ensemble des fonctionnalités classiques Parmi l’ensemble des fonctionnalités classiques
de la couche MAC, les différences du de la couche MAC, les différences du 802.11802.11 portent sur:portent sur:–– Contrôle d’accès au support.Contrôle d’accès au support.–– Gestion de la mobilitéGestion de la mobilité–– SécuritéSécurité
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 2929
La sousLa sous--couche MACcouche MAC2 méthodes fondamentalement différentes2 méthodes fondamentalement différentes ::•• DCF (DCF (DistributedDistributed Coordination Coordination FunctionFunction)) : Méthode : Méthode
d’accès dite avec contentiond’accès dite avec contention–– Conçue pour supporter les transmissions de données asynchrones Conçue pour supporter les transmissions de données asynchrones
offre à tout utilisateur une chance égale d’accéder au supportoffre à tout utilisateur une chance égale d’accéder au support–– Des collisions peuvent toutefois y survenir lorsque plusieurs stDes collisions peuvent toutefois y survenir lorsque plusieurs stations ations
transmettent en même temps sur le supporttransmettent en même temps sur le support–– La + souvent rencontrée, tous les algorithmes qui s’y rattachentLa + souvent rencontrée, tous les algorithmes qui s’y rattachent sont sont
toujours implantés dans les stations d’un BSS, ESS ou IBSS.toujours implantés dans les stations d’un BSS, ESS ou IBSS.
•• PCF (Point Coordination PCF (Point Coordination FunctionFunction)) : Méthode d’accès : Méthode d’accès sans contention (seulement en mode infrastructure)sans contention (seulement en mode infrastructure)–– Pas de collision : le système est centré sur le point d’accès quPas de collision : le système est centré sur le point d’accès qui gère i gère
luilui--même les transmissions de données.même les transmissions de données.–– PCF = sorte de PCF = sorte de TokenToken--RingRing où point d’accès = serveur de jeton.où point d’accès = serveur de jeton.–– Méthode conçue pour améliorer la gestion du délai dans l’optiqueMéthode conçue pour améliorer la gestion du délai dans l’optique
d’application tempsd’application temps--réel (voix, vidéo…)réel (voix, vidéo…)
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 3030
La sousLa sous--couche MACcouche MAC
•• PCF faisant appel à une infrastructure, seuls les PCF faisant appel à une infrastructure, seuls les réseaux en mode infrastructure peuvent utiliser réseaux en mode infrastructure peuvent utiliser l’une ou l’autre des méthodes d’accès.l’une ou l’autre des méthodes d’accès.
•• D’après le standard, toutes les stations doivent D’après le standard, toutes les stations doivent supporter DCF, alors que PCF = méthode supporter DCF, alors que PCF = méthode optionnelleoptionnelle
•• En pratique, PCF est peu implémentée. En pratique, PCF est peu implémentée. •• DCF s’appuie sur le protocole CSMA/CA (Carrier DCF s’appuie sur le protocole CSMA/CA (Carrier
SenseSense Multiple Access/Collision Multiple Access/Collision AvoidanceAvoidance) ) combiné à l’algorithme de combiné à l’algorithme de backback--offoff. .
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 3131
Spécificités du WiSpécificités du Wi--Fi Fi
•• Méthode d’accès CSMA/CAMéthode d’accès CSMA/CA–– CSMA = Technique d’accès aléatoire avec écoute de la CSMA = Technique d’accès aléatoire avec écoute de la
porteuse qui consiste à écouter le support avant tout porteuse qui consiste à écouter le support avant tout envoi de données. Très efficace pour un support non envoi de données. Très efficace pour un support non surchargé, il autorise les stations à émettre avec un surchargé, il autorise les stations à émettre avec un minimum de délai. minimum de délai.
–– Dans le cas de 802.11, le système radio empêche la Dans le cas de 802.11, le système radio empêche la station d’écouter et de transmettre en même temps.station d’écouter et de transmettre en même temps.
–– WiWi--Fi utilise la «Fi utilise la « Collision Collision AvoidanceAvoidance » (prévention de » (prévention de collision) afin de réduire le nombre de collision.collision) afin de réduire le nombre de collision.
–– Fait appel à :Fait appel à :•• l’algorithme de «l’algorithme de « binarybinary backback--offoff » pour la gestion de l’accès au » pour la gestion de l’accès au
support, support, •• le mécanisme d’acquittement positif (ACK).le mécanisme d’acquittement positif (ACK).
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 3232
Spécificités du WiSpécificités du Wi--Fi Fi •• Contrôle d’accès au support utilise un mécanisme Contrôle d’accès au support utilise un mécanisme
d’espacement de trame appelé IFS (d’espacement de trame appelé IFS (InterInter--FrameFrame SpacingSpacing).).•• Il correspond à des périodes d’inactivité entre les trames, Il correspond à des périodes d’inactivité entre les trames,
permettant de gérer l’accès au support.permettant de gérer l’accès au support.•• 4 sortes d’IFS4 sortes d’IFS ::
–– SIFS (Short SIFS (Short InterInter--FrameFrame SpacingSpacing)) :: le plus petit des IFS, utilisé pour le plus petit des IFS, utilisé pour séparer les différente trames transmises au sein d’un même dialoséparer les différente trames transmises au sein d’un même dialogue.gue.
–– PIFS (PCF IFS)PIFS (PCF IFS) :: IFS utilisé en PCF, permet au point d’accès d’avoir IFS utilisé en PCF, permet au point d’accès d’avoir un accès prioritaire au support par rapport aux autres stations.un accès prioritaire au support par rapport aux autres stations.
–– DIFS (DCF IFS)DIFS (DCF IFS) :: IFS utilisé en DCF par les stations d’un BSS, IFS utilisé en DCF par les stations d’un BSS, d’d’un un IBSS ou d’un ESS.IBSS ou d’un ESS.
–– EIFS (EIFS (ExtendedExtended IFS)IFS) :: IFS le plus long, utilisé en mode DCF IFS le plus long, utilisé en mode DCF lorsqu’une trame envoyée sur le support est erronée.lorsqu’une trame envoyée sur le support est erronée.
•• Ces éléments ont une grande influence sur les Ces éléments ont une grande influence sur les performances. performances.
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Variation dynamique du débitVariation dynamique du débit
•• Débits de WiDébits de Wi--FiFi : 1, 2, 5.5 et 11Mbit/s.: 1, 2, 5.5 et 11Mbit/s.•• La transmission repose sur la qualité du lien radio La transmission repose sur la qualité du lien radio
qui peut se dégrader pour de multiples raisons qui peut se dégrader pour de multiples raisons (interférences, distances, obstacles…). (interférences, distances, obstacles…).
•• Fonction WiFonction Wi--Fi de variation dynamique du débit Fi de variation dynamique du débit VRS (Variable Rate VRS (Variable Rate ShiftingShifting) ou DRS () ou DRS (DynamicDynamicRate Rate ShiftingShifting).).
•• DRS fait varier le débit d’une station en fonction DRS fait varier le débit d’une station en fonction de la qualité de son environnement radio et de la qualité de son environnement radio et garantit ainsi à toutes les stations un accès au garantit ainsi à toutes les stations un accès au réseau, même minimal.réseau, même minimal.
•• Plus on est proche du point d’accès et dans de Plus on est proche du point d’accès et dans de bonnes conditions de transmission, plus le débit bonnes conditions de transmission, plus le débit est élevé.est élevé.
WiWi--Fi pour les Réseaux Fi pour les Réseaux adad--hochoc
Les réseaux Les réseaux adad--hochocLa solution La solution WiFiWiFi
Les problèmes posésLes problèmes posés
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 3535
Approche conventionnelleApproche conventionnelle
•• Réseaux classiques = Réseaux filaires :Réseaux classiques = Réseaux filaires :–– Point de départ : réseau téléphonique commuté!Point de départ : réseau téléphonique commuté!–– Paramètres fixes ou peu variablesParamètres fixes ou peu variables–– Déploiement d’une infrastructure lourde «Déploiement d’une infrastructure lourde « figéefigée » et » et
peu évolutivepeu évolutive•• 1ère étape : Apparition de nouveaux réseaux 1ère étape : Apparition de nouveaux réseaux
d’accès:d’accès:–– WPAN/WLANWPAN/WLAN–– Réseaux satellitesRéseaux satellites–– ADSLADSL
•• 2ème étape : Apparition de réseaux sans 2ème étape : Apparition de réseaux sans infrastructureinfrastructure
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 3636
Des Des RéseauxRéseaux TraditionnelsTraditionnels……
•• NoeudsNoeuds statiquesstatiques•• Routes Routes fixéesfixées ouou peupeu
changeanteschangeantes•• Des Des noeudsnoeuds dédiésdédiés
routentroutent les messages les messages de la source de la source versvers la la destinationdestination Routeurs
Réseau 1
Réseau 2
Réseau 3
Réseau 4Réseau 5
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 3737
VersVers les les réseauxréseaux “Ad“Ad--Hoc”Hoc”
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 3838
Qu’estQu’est--cece qu’unqu’un réseauréseau AdHocAdHoc??
•• Ad hoc Ad hoc --> > CrééCréé avec un avec un objectifobjectif particulierparticulier(Mission)(Mission) ~ ~ réseauréseau àà la la demandedemande
•• Sans Sans filfil --> > TerminauxTerminaux MobilesMobiles•• RéseauRéseau --> > PartagePartage d’Informationd’Information•• RéseauRéseau Ad hocAd hoc Sans Sans filfil --> > PartagePartage
d’Informationd’Information entreentre TerminauxTerminaux Mobiles Mobiles dansdans le cadre le cadre d’uned’une mission mission préciseprécise
•• Correspond Correspond àà “Mobile Ad hoc “Mobile Ad hoc NETworkNETwork” ” (IETF MANET)(IETF MANET)
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 3939
Comment Comment çaça marchemarche??
Communication bidirectionnelle, multi-saut, Partage de ressources, Connectivité physique locale sans fil
Utilisateur
Signaux Radio
Connexion
Le réseau
Donnéespartagées
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 4040
DoncDonc un “MANET”un “MANET”
•• Pas d’ infrastructure Pas d’ infrastructure fixefixe•• ChaqueChaque noeudnoeud estest équipééquipé
d’un d’un ouou plusieursplusieurs liens liens radiosradios
•• CesCes liens radios liens radios peuventpeuventêtreêtre hétérogèneshétérogènes
•• ChaqueChaque noeudnoeud estest librelibrede se de se déplacerdéplacer tout en tout en communicantcommunicant
•• Les Les cheminschemins entreentre noeudsnoeudspeuventpeuvent êtreêtre “multi“multi--hop”.hop”.
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 4141
AvantagesAvantages et et InconvénientsInconvénients
•• TopologieTopologie DynamiqueDynamique
•• BandeBande passantepassante
•• Limitation Limitation liéeliée àà la la consommationconsommation électriqueélectrique
•• SécuritéSécurité ??
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 4242
QueQue faire pour faire pour créercréer un MANET ?un MANET ?
•• DécouvrirDécouvrir les liens (~ les liens (~ découvrirdécouvrir les les autresautres terminauxterminaux))
•• ConstruireConstruire les routesles routes•• GérerGérer le le patagepatage des des donnéesdonnées•• FournirFournir uneune certainecertaine QualitéQualité de Service de Service
(QoS)(QoS)
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 4343
Applications Applications dansdans un MANETun MANET
•• Applications Applications CourantesCourantes–– Shared whiteboard Shared whiteboard
application (office application (office workgroup)workgroup)
–– MultiMulti--user gamesuser games–– Robotic petsRobotic pets–– Use PDA to print Use PDA to print
anywhereanywhere–– Wider Internet rangeWider Internet range
•• Future applicationsFuture applications–– Electronic payments Electronic payments
from anywhere (i.e. from anywhere (i.e. taxi)taxi)
–– Personal Area Network Personal Area Network (PAN)(PAN)
–– Home Wireless Home Wireless NetworkNetwork
–– Office Wireless Office Wireless NetworkNetwork
EvaluationEvaluation de de performancesperformances
Étude théoriqueÉtude théoriqueExpérimentationsExpérimentations
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 4545
Évaluation de WiÉvaluation de Wi--FiFi•• Objectif affiché à travers l’extension 802.11b :Objectif affiché à travers l’extension 802.11b :
–– fournir un réseau assimilable à un réseau Ethernet au fournir un réseau assimilable à un réseau Ethernet au niveau performance, disponibilité et débitniveau performance, disponibilité et débit
–– présentant tous les avantages du sans fil (facilité de présentant tous les avantages du sans fil (facilité de déploiement, d’extension, diminution des coûts, déploiement, d’extension, diminution des coûts, mobilité). mobilité).
•• Performances du 802.11b en deçà de celles d’un Performances du 802.11b en deçà de celles d’un LAN EthernetLAN Ethernet–– mécanisme d’acquittement de chaque tramemécanisme d’acquittement de chaque trame
•• Vérification expérimentale à l’aide de générateur Vérification expérimentale à l’aide de générateur de trafic de trafic –– bande passante utile max. Transport <= 7 Mb/sbande passante utile max. Transport <= 7 Mb/s–– tout constructeur confondutout constructeur confondu–– quel que soit le mode (quel que soit le mode (adad--hochoc ou infrastructureou infrastructure))
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 4646
Étude théoriqueÉtude théorique•• Limitations dues:Limitations dues:
–– Au processus d’acquittement,Au processus d’acquittement,–– A l’ «A l’ « overheadoverhead » protocolaire:» protocolaire:
•• l’envoi des enl’envoi des en--têtes PCLP est effectué au débit le plus faible de la têtes PCLP est effectué au débit le plus faible de la norme 802.11 soit 1 Mb/s.norme 802.11 soit 1 Mb/s.
•• Ce taux de transmission de 1 Mb/s assure une transmission fiableCe taux de transmission de 1 Mb/s assure une transmission fiablede l’ende l’en--tête vital pour le bon fonctionnement du réseau sans fil.tête vital pour le bon fonctionnement du réseau sans fil.
•• Processus basique de transmission d’une trame Processus basique de transmission d’une trame 802.11802.11–– Temporisations SIFS et DIFS, Temporisations SIFS et DIFS, –– Temps de transmission des trames données/acquittementTemps de transmission des trames données/acquittement–– Temps de propagation des ondes radio dans l’air négligésTemps de propagation des ondes radio dans l’air négligés–– L’algorithme de L’algorithme de backback--offoff non inclus dans ce premier calcul.non inclus dans ce premier calcul.–– Le calcul se base sur un MPDU de 1534 octets.Le calcul se base sur un MPDU de 1534 octets.
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Calcul théoriqueCalcul théorique
536536µµs + 1534*8 / Ds + 1534*8 / Déébitbit(l(l’’ACK est long de 14 octets)ACK est long de 14 octets)
SIFS + DIFS +SIFS + DIFS +TTplcptrameplcptrame + + TTackack
TTtransmissiontransmission
192192µµs + s + tailletailleACKACK*8 / 1 Mb/s*8 / 1 Mb/s(ACK transmis au d(ACK transmis au déébit de 1 Mb/s)bit de 1 Mb/s)TTenen--têtetête + + TTackframeackframeTTackack
192192µµs + 1534*8 / Ds + 1534*8 / Déébitbit(m(méécanisme de DRS)canisme de DRS)TTenen--têtetête + + TTdonndonnééeeTTplcptrameplcptrame
30 30 µµssSISIFS + 1 time slotFS + 1 time slotDIFSDIFS
10 10 µµssSIFSSIFSSIFSSIFS
DurDuréée des IFS et Temps de transmission e des IFS et Temps de transmission des tramesdes tramesExpression LittExpression LittééraleraleIFS ou Temps de IFS ou Temps de
transmissiontransmission
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RésultatsRésultats
•• Mode 11 Mb/s fortement pénalisé.Mode 11 Mb/s fortement pénalisé.•• Avec le délai introduit par l’algorithme de Avec le délai introduit par l’algorithme de backback--offoff avant l’émission, avant l’émission,
nouvelle dégradation des performancesnouvelle dégradation des performances–– Temps d’attente tiré aléatoirement dans [0, CWTemps d’attente tiré aléatoirement dans [0, CW--1]*1]*Time_SlotTime_Slot..–– Sans collision ; délai Sans collision ; délai suppsupp. max.= 640 . max.= 640 µsµs, moyen = 320 , moyen = 320 µsµs..
•• Augmenter le nombre de stations => plus de collisions => effets Augmenter le nombre de stations => plus de collisions => effets de de cet algorithme encore moins négligeables.cet algorithme encore moins négligeables.–– Collision: doublement de la valeur de CW (Collision: doublement de la valeur de CW (CWminCWmin=32<CW< =32<CW<
CWmaxCWmax=1024).=1024).
7.43 Mb/s7.43 Mb/s7.67 Mb/s7.67 Mb/s1651 1651 µµss11 Mb/s11 Mb/s
4.44 Mb/s4.44 Mb/s4.57 Mb/s4.57 Mb/s2767 2767 µµss5.5 Mb/s5.5 Mb/s
1.83 Mb/s1.83 Mb/s1.90 Mb/s1.90 Mb/s6672 6672 µµss2 Mb/s2 Mb/s
0.96 Mb/s0.96 Mb/s0.99 Mb/s0.99 Mb/s12808 12808 µµss1 Mb/s1 Mb/s
Bande passante utile Bande passante utile MACMAC
Bande passante au Bande passante au niveau physiqueniveau physiqueTtransmissionTtransmission
DDéébit de bit de transmission du transmission du
MPDUMPDU
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Stations à débit différentStations à débit différent
••Partage du médium entre:Partage du médium entre:–– Un hôte souffrant d’un S/B faible : débit faible (1 Mb/s),Un hôte souffrant d’un S/B faible : débit faible (1 Mb/s),–– Un hôte statique proche de la borne : haut débit (11 Mb/s).Un hôte statique proche de la borne : haut débit (11 Mb/s).–– Accès à tour de rôle au médium (hypothèse d’accès équitable Accès à tour de rôle au médium (hypothèse d’accès équitable
garanti par DCF)garanti par DCF)–– Chacun émet 1500 octets (données Chacun émet 1500 octets (données nivniv. MAC), soit un MPDU de . MAC), soit un MPDU de
1534 octets. 1534 octets.
••Débit D utile niveau MAC pour un utilisateur:Débit D utile niveau MAC pour un utilisateur:D = D = TailleTailleMPDUMPDU / (H1_T/ (H1_Ttransmissiontransmission + H2_T+ H2_Ttransmissiontransmission))
D = 0.848 Mb/sD = 0.848 Mb/sBande passante totale partagée de 1.7 Mb/s.Bande passante totale partagée de 1.7 Mb/s.
Hi_TtransmissionHi_Ttransmission : Durée de transmission de sa trame par l’hôte : Durée de transmission de sa trame par l’hôte ii
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 5050
Résultats expérimentauxRésultats expérimentaux
4.5 Mb/s4.5 Mb/s11 Mb/s11 Mb/s
3.5 Mb/s3.5 Mb/s5.5 Mb/s5.5 Mb/s
1.5 Mb/s1.5 Mb/s2 Mb/s2 Mb/s
0.9 Mb/s0.9 Mb/s1 Mb/s1 Mb/s
Bande passante maximale niveau transport avec TCPBande passante maximale niveau transport avec TCPMode de transmissionMode de transmission
Bande passante partagée au niveau UDP entre 2 stations 802.11b
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60
Repère temporel en seconde
Ban
de p
assa
nte
(KB
ps)
ARES
DIONYSOS11MBps
Dynamic Rate Switching1, 2, 5,5 et 11MBps
ARES
DIONYSOS
11MBps
Dynamic Rate Switching1, 2, 5,5 et 11MBps
MARCOPOLO
1MBps
DIONYSOS
MARCOPOLO
1MBps
Dynamic Rate Switching1, 2, 5,5 et 11MBps
Prise en compte de la Prise en compte de la mobilitémobilité
MicroMicro--mobilitémobilitéMacroMacro--mobilitémobilitéAdressage IPv6Adressage IPv6
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 5252
Différents types de mobilitéDifférents types de mobilité
•• Micro mobilitéMicro mobilité–– Support de mobilité dans une cellule ou dans des cellules Support de mobilité dans une cellule ou dans des cellules
d’un même réseaud’un même réseau–– Gérée au niveau 2Gérée au niveau 2
•• Macro mobilitéMacro mobilité–– Support de mobilité entre différents Support de mobilité entre différents soussous--réseauxréseaux d’un d’un
domaine ou dans une certaine région géographiquedomaine ou dans une certaine région géographique–– Gérée au niveau 3Gérée au niveau 3
•• Mobilité globaleMobilité globale–– Support de mobilité entre différents AS ou régions Support de mobilité entre différents AS ou régions
géographiquesgéographiques–– Gérée au niveau 3 ou auGérée au niveau 3 ou au--dessusdessus
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 5353
MicroMicro--mobilitémobilité: IAPP: IAPP
•• Solution WiSolution Wi--FiFi•• Aujourd’hui solutions Aujourd’hui solutions
propriétairespropriétaires•• Solution niveau 2Solution niveau 2•• Problème majeur:Problème majeur:
–– Les AP ont des IP différentsLes AP ont des IP différents–– Attention à l’architecture du Attention à l’architecture du
réseau de distributionréseau de distribution–– Application concernée capable de Application concernée capable de
travailler sur un réseau d’accès travailler sur un réseau d’accès WiFiWiFi ??
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 5454
Mobile IPMobile IP
•• Tout terminal mobile:Tout terminal mobile:–– notifie son Home Agent (HA) avant de quitter son réseau originenotifie son Home Agent (HA) avant de quitter son réseau origine–– informe le informe le ForeignForeign Agent dans son réseau de passage, qui alloue Agent dans son réseau de passage, qui alloue
une adresse IP temporaire, qui l’indique au HAune adresse IP temporaire, qui l’indique au HA•• Envoi vers le terminal mobile :Envoi vers le terminal mobile :
–– Le 1er paquet est envoyé au HA, encapsulé dans un paquet Le 1er paquet est envoyé au HA, encapsulé dans un paquet Mobile IP relayé vers la FA (Mobile IP relayé vers la FA (tunnellingtunnelling))
–– Le FA récupère le paquet Le FA récupère le paquet MobileIPMobileIP et l’envoie au terminal mobileet l’envoie au terminal mobile–– L’expéditeur est informé de l’adresse courante pour les futures L’expéditeur est informé de l’adresse courante pour les futures
communications qui seront dirigées directement via le FAcommunications qui seront dirigées directement via le FA•• Problèmes majeursProblèmes majeurs
–– efficacité faible, notification nécessaire du HAefficacité faible, notification nécessaire du HA–– Solution nomadisme; mobilité?Solution nomadisme; mobilité?–– Support par les applications (délai + gigue; Support par les applications (délai + gigue; handoverhandover) ?) ?
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 5555
Mobile IPv4Mobile IPv4
•• ArchitectureArchitecture
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 5656
Mobile IP (Suite)Mobile IP (Suite)
•• ScénarioScénario–– Un Un noeudnoeud mobile MN mobile MN estest dansdans son son réseauréseau
mèremère–– Il se Il se déplacedéplace versvers un un réseauréseau de de visitevisite–– UneUne machine, machine, appeléeappelée noeudnoeud correspondantcorrespondant
CN, CN, veutveut se connecter avec MN en se connecter avec MN en utilisantutilisantson son adresseadresse IP IP mèremère
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 5757
Mobile IP (Suite)Mobile IP (Suite)•• Step 1 :Step 1 :
–– Agent advertisementAgent advertisement•• Sent by HASent by HA•• Let MN know HA’s IPLet MN know HA’s IP
–– MNMN•• Store HA’s IPStore HA’s IP
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 5858
OptimisationOptimisation de Route & Smooth Handoff de Route & Smooth Handoff
•• Smooth/fast/seamless handoverSmooth/fast/seamless handover–– Smooth handover Smooth handover perteperte faiblefaible–– Fast handover Fast handover délaidélai faiblefaible
•• 30 ms? 30 ms?
–– Seamless handover Seamless handover vitevite et en douceuret en douceur•• MieuxMieux, , maismais……•• Plus Plus compliquécompliqué
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 6060
Schéma d’adressage IPv6Schéma d’adressage IPv6
•• Les adresses de 128 bits permettentLes adresses de 128 bits permettent–– une organisation hiérarchiqueune organisation hiérarchique–– la flexibilité lors des évolutions de réseaula flexibilité lors des évolutions de réseau
•• Adressage sans classe (idem CIDR)Adressage sans classe (idem CIDR)–– adresse réseau := <préfixe> / <longueur adresse réseau := <préfixe> / <longueur
préfixe>préfixe>•• 3FFE:302:12::/483FFE:302:12::/48•• 3FFE:302:12:2:a00:20ff:fe18:964c/643FFE:302:12:2:a00:20ff:fe18:964c/64
–– réduction la taille des tables de routageréduction la taille des tables de routage•• Notation numérique hexadécimaleNotation numérique hexadécimale•• 1 interface a plusieurs adresses IPv61 interface a plusieurs adresses IPv6
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 6161
Utilisation avec IPv6Utilisation avec IPv6
•• WiFiWiFi = niveau MAC= niveau MAC•• IP = niveau RéseauIP = niveau Réseau
–– Pas d’incompatibilité de faitPas d’incompatibilité de fait
•• A considérer vu les possibilités offertes par A considérer vu les possibilités offertes par IPv6IPv6–– Exemple : simplifie Exemple : simplifie MobileIPMobileIP
•• Plus de Plus de ForeignForeign AgentAgent•• Implantation au niveau des terminaux seulsImplantation au niveau des terminaux seuls
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 6262
Contraintes IPv6Contraintes IPv6
•• Solution très intéressante pour la gestion Solution très intéressante pour la gestion de la mobilitéde la mobilité–– grâce à la structure de l’adressegrâce à la structure de l’adresse–– Conçu pour dès le départ (IPv4 = Conçu pour dès le départ (IPv4 = addadd--on)on)
•• Nécessite une adaptation des applicationsNécessite une adaptation des applications–– Utilisation IPv4/IPv6 en fonction des besoinsUtilisation IPv4/IPv6 en fonction des besoins–– De + en + le casDe + en + le cas
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 6363
ConclusionConclusion•• Connaissance préalable des réseaux sans fil et du Connaissance préalable des réseaux sans fil et du
WiWi--Fi, Fi, •• Évaluation des performances du WiÉvaluation des performances du Wi--FiFi
–– résultats très intéressants, parfois assez surprenants,résultats très intéressants, parfois assez surprenants,–– très différents de ce que laisse présager la littérature très différents de ce que laisse présager la littérature
«« grand publicgrand public » et les publicités !...» et les publicités !...
•• Dernières annonces très prometteuses à des Dernières annonces très prometteuses à des coûts toujours abordables.coûts toujours abordables.–– Norme en constante évolution : 802.11g (Norme en constante évolution : 802.11g (iMACiMAC))–– Groupe 802.11? avec ?= e(QoS), i(sécurité),…Groupe 802.11? avec ?= e(QoS), i(sécurité),…
WiWi--Fi avec WindowsFi avec Windows
ConfigurationConfigurationConnexion à un réseau WiConnexion à un réseau Wi--FiFi
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 6565
Équipements WiÉquipements Wi--FiFi
•• Cartes réseauCartes réseau–– PCIPCI–– PCMCIAPCMCIA–– USBUSB–– CompactFlashCompactFlash
•• Points d’accèsPoints d’accès
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 6666
Configuration du réseau sans filConfiguration du réseau sans fil
•• Comme une Comme une interface réseau interface réseau classiqueclassique
•• Paramètres Paramètres classiques et fixés classiques et fixés par Windows après par Windows après détectiondétection
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 6767
Configuration du réseau sans filConfiguration du réseau sans fil
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 6868
Connexion à un réseau sans filConnexion à un réseau sans fil
•• Comme toute autre connexion, par Comme toute autre connexion, par exemple par modemexemple par modem
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 6969
Connexion à un réseau sans filConnexion à un réseau sans fil
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 7070
Connexion en mode infrastructureConnexion en mode infrastructure
+
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 7171
Connexion à un réseau Connexion à un réseau adad--hochoc
+ +
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 7272
ConclusionConclusion
•• MatérielMatériel–– Peu onéreuxPeu onéreux–– Grande diversitéGrande diversité–– Interopérabilité garantie par label WiInteropérabilité garantie par label Wi--FiFi
•• UsageUsage–– SimpleSimple–– Disponible sur toute machine/systèmeDisponible sur toute machine/système
•• Facile à Facile à deployerdeployer–– Comptabilité IEEE 802Comptabilité IEEE 802
Cas d’utilisationsCas d’utilisations
Zone d’ombre ADSL = Satellite + Zone d’ombre ADSL = Satellite + WiWi--FiFiConnexion ADSL + Connexion ADSL + WiWi--FiFi
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 7474
Satellite + Satellite + WiWi--FiFi
•• Zone d’ombre ADSLZone d’ombre ADSL–– 75% population française/40% territoire75% population française/40% territoire–– 15000 communes françaises jamais atteintes15000 communes françaises jamais atteintes–– 300 zones en Midi300 zones en Midi--PyrénéesPyrénées
•• Solution alternativeSolution alternative–– Satellite + desserte en Satellite + desserte en WiWi--FiFi à partir de à partir de
l’antenne émettrice/réceptricel’antenne émettrice/réceptrice
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 7575
Satellite + Satellite + WiWi--FiFi
•• Zone d’ombre ADSLZone d’ombre ADSL–– 75% population française/40% territoire75% population française/40% territoire–– 15000 communes françaises jamais atteintes15000 communes françaises jamais atteintes–– 300 zones en Midi300 zones en Midi--PyrénéesPyrénées
•• Solution alternativeSolution alternative–– Satellite + desserte en Satellite + desserte en WiWi--FiFi à partir de à partir de
l’antenne émettrice/réceptricel’antenne émettrice/réceptrice
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 7676
Connexion Internet ADSL + Connexion Internet ADSL + WiWi--FiFi
•• ConcerneConcerne–– particuliersparticuliers–– SOHO (Small Office, Home Office)SOHO (Small Office, Home Office)
•• Connexion ADSLConnexion ADSL–– Un modemUn modem–– Un ordinateurUn ordinateur–– Un débit de 512Kbits/s à 15 Mbits/sUn débit de 512Kbits/s à 15 Mbits/s
•• ObjectifObjectif–– Modem routeur ADSL Modem routeur ADSL WiFiWiFi: : keskecékeskecé??
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 7777
Connexion Internet ADSL + Connexion Internet ADSL + WiWi--FiFi
•• Config de base : monoposteConfig de base : monoposte
+ +
Ethernet/USB
Wi-Fi
INTERNETOu bien
Modem ADSL
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 7878
WiFi
Connexion Internet ADSL + Connexion Internet ADSL + WiWi--FiFi
•• Config avancée : multiposte Config avancée : multiposte monoréseaumonoréseau
INTERNET
+ +
Ethernet
PB = Routage Obligatoire+ NAT/DHCP
Modem ADSL/Routeur
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 7979
Connexion Internet ADSL + Connexion Internet ADSL + WiWi--FiFi
•• Config avancée : multiposte Config avancée : multiposte multiréseaumultiréseau
INTERNET
WiFi
+
Ethernet/LAN
PPPoE/Ethernet
Modem ADSL
Routeur ADSL/WiFi/Ethernet
M2 MIAGE M2 MIAGE -- Novembre 2004 Novembre 2004 -- Thierry GAYRAUDThierry GAYRAUD 8080
ConclusionConclusion
•• Vers du sans fil partout?Vers du sans fil partout?•• Restent toujours des problèmes spécifiques à Restent toujours des problèmes spécifiques à
réglerrégler•• Coût d’achat OK; Coût de fonctionnement Coût d’achat OK; Coût de fonctionnement
–– hotspothotspot WiWi--FiFi : source Orange :: source Orange :•• 2h sur place : 5 €/h2h sur place : 5 €/h•• 4h mobile : 7.5 €/h4h mobile : 7.5 €/h
•• Facilité d’installation et d’utilisationFacilité d’installation et d’utilisation•• Arrivée des nouvelles technos: Arrivée des nouvelles technos: WiMaxWiMax, EDGE, , EDGE,
UMTS,…UMTS,…