Les Réseaux sans Fils - e-monsitesbouam.e-monsite.com/medias/files/cours-reseaux-sans-fil.pdf · Année 2009-2010 Les Réseaux sans Fils 3 Plan du cours Introduction • Objectifs

Les Réseaux sans Fils

Master Miage 1Université de Nice – Sophia Antipolis

(Second Semestre 2009-2010)

Jean-Pierre [email protected]

Année 2009-2010 Les Réseaux sans Fils 2

Plan général

Introduction

1ère Partie : Concepts de base

2ème Partie : Téléphonie mobile

3ème Partie : Réseaux locaux sans fil

4ème Partie : Réseaux large bande sans fil

5ème Partie : Bluetooth

Conclusion


Plan du cours

Introduction• Objectifs du cours• Bibliographie

1ère Partie : Concepts de base 2ème Partie : Téléphonie mobile 3ème Partie : Réseaux locaux sans fil 4ème Partie : Réseaux large bande sans fil 5ème Partie : Bluetooth Conclusion


Objectifs

Passer en revue les techniques particulières utilisées dans les réseaux sans fil

Passer en revue les différents type de Réseaux sans fil

Étudier de façon plus détaillée quelques réalisations parmi les plus utilisées


Plan du cours

Introduction• Objectifs du cours

• Bibliographie

1ère Partie : Concepts de base 2ème Partie :Téléphonie mobile 3ème Partie : Réseaux locaux sans fil 4ème Partie : Réseaux large bande sans fil 5ème Partie : Bluetooth Conclusion


Bibliographie (1/2)

Réseaux, 4ème Edition

Andrew Tanenbaum – Prentice Hall – London2003 Texte français : Véronique Warion & Michel Dreyfus – Pearson Éducation France - Paris 2003

Réseaux et Télécoms Claude Servin – Dunod – Paris 2003

Wireless Communications and Networks, 3rd Edition William Stallings – Prentice Hall 08/2002 Les Réseaux – 6ème Edition

Guy Pujolle – Eyrolle - Paris 2007/09


Réseaux de mobiles et réseaux sans fil GSM, GPRS, UMTS, 802.11, Bluetooth, BLR, DVB, IP Mobil Khaldoun Al Agha, Guy Pujolle, Guillaume Vivier

Eyrolles - PARIS VI

Wi-Fi par la pratique Guy Pujolle, Davor Males - Eyrolles - PARIS VI

Le guide de Wi-Fi et du BluetoothGuy de Lussigny, Joanna Truffaut, Bertrand GrossierParis : Eska interactive, 2004

802.11 Réseaux sans fil La référence, Seconde éditionMatthew Gast, Traduction d'Hervé SoulardEditions O'Reilly, Paris 2005

Bibliographie (2/2)


Sources Internet (1/2) Technical Resources and Course Web Site for Wireless Communications

by Williams Stallings http://williamstallings.com/Wireless1e.html

Palowireless : Wireless Resource Center http://www.palowireless.com/

WikipediaTéléphone Mobile : http://fr.wikipedia.org/wiki/T%C3%A9l%C3%A9phone_mobileIEEE 802.11 : http://en.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11etc.

Commencamarche.netSélection bibliographique sur le Wi-Fi http://www.commentcamarche.net/livre/?cat=167

http://williamstallings.com/Wireless1ee.html

http://www.palowireless.com/

http://fr.wikipedia.org/wiki/T%C3%A9l%C3%A9phone_mobile

http://en.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11


Sources Internet (2/2)

Infoclick solution informatique - Encyclopédie informatiquehttp://www.infoclick.fr/ccm/wifi/wifiintro.htm

The Official Bluetooth Membership https://www.bluetooth.org/

Fing : Fondation internet nouvelle générationLes différentes technologies sans fil : http://www.fing.org/jsp/fiche_actualite.jsp?STNAV=&RUBNAV=&CODE=4988 (article de Jean Michel Cornu, juin 2004)

http://www.infoclick.fr/ccm/wifi/wifiintro.htm

https://www.bluetooth.org/

http://www.fing.org/jsp/fiche_actualite.jsp?STNAV=&RUBNAV=&CODE=4988


Plan général

Introduction

1ère Partie : Concepts de base 2ème Partie : Téléphonie mobile 3ème Partie : Réseaux locaux sans fil 4ème Partie : Réseaux large bande sans fil 5ème Partie : Bluetooth Conclusion


Réseaux sans fils

WPAN : Wireless Personnal Area Network BlueTooth IrDA

WHAN : Wireless Home Area Network HomeRF

WLAN : Wireless Local Area Network IEEE 802.11a, 802.11b, 802.11g HiperLan


Réseaux sans fils

WMAN : Wireless Metropololitan Area Network IEEE 802.16

WWAN : Wireless Wide Area Network GSM GPRS, I-Mode, UMTS

Réseaux de satellites


Réseaux locaux sans fils

WPAN / WHAN Quelques mètres autour de l’utilisateur se déplacent avec l’usager

pas de station relais Bluetooth :1Mbps IrDA : 4Mbps

WHAN / WLAN De 50 à quelques centaines de mètres couvrent une localisation fixe

station relais IEEE 802.11, HiperLan, HomeRF, AirPort, DECT,


Le Spectre Electromagnetique


La bande ISM

ISM Spectrum (Industrial, Scientific and Medical) Utilisation sans licence individuelle

Bande ISM aux États-Unis


Méthodes d’accès

FDMA (Frequency Division Multiple Access) AMRF (Accès Multiple par Répartition de Fréquences)

TDMA (Time Division Multiple Access) AMRT (Accès multiple à Répartition dans le temps)

CDMA (Code Division Multiple Access) AMRC (Accès multiple à Répartition en Code) code


FDMA Bande de fréquences divisée en plusieurs sous-bande allouées

de façon continue à un utilisateur Utilisé principalement dans les réseaux analogiques

3

1

2

4

Fréquence

Temps

Libre

Occupé par l’utilisateur 3

N° porteuse1




TDMA

Totalité de la bande de fréquences alloué à un utilisateur pendant des intervalles de temps donnés (slot)

Utilisé principalement dans les réseaux numériques

Fréquence

A B C D E A B C D ETemps

Libre


N° slotA




Combinaison FDMA-TDMA

3

1

2

4

N° porteuse1

Libre


N° slotA



Temps

Fréquence

A B C D E A B C D E


CDMA

Allocation de la totalité de la bande de fréquences à tous les utilisateurs de manière simultanée

Code binaire particulier à chaque utilisateur

Méthode permettant de multiplexer plusieurs utilisateurs au moyen de codes distincts (Orthogonaux)

Appelé aussi : SSMA (Spread Spectrum Multiple Access)


TDMA – FDMA - CDMA

AnalogieUn grand nombre de couples parlant des langues différentes dînent dans une salle de restaurant TDM : tous les couples partagent une même table, les

personnes prennent la parole chacune à leur tour pour parler à leur partenaire

FDM : les couples occupent des tables suffisamment séparée les une des autres et discutent en même temps sans trop se gêner les uns les autres

CDMA : tous les couples partagent une même table et discutent en même temps chacun ne prêtant attention qu’à ce que dit son partenaire dans sa langue et considérant tout le reste comme du bruit


Spread Spectrum

Étalement du spectre

3 propriétés :

Le signal occupe une Bande Passante plus large que ce qui est nécessaire à la transmission de l’information

Immunité aux interférences Immunité au brouillage (jamming)

Accès multi-utilisateurs (multi-users access)

La largeur de bande est étalée au moyen d’un code indépendant des données

Le récepteur doit se synchroniser sur le code pour récupérer les données


Spread Spectrum

Codeur Canal Modulateur Canal Démodulateur

Décodeur Canal

Données entrantes

Données de sortie

Générateur de

pseudo bruit

Générateur de

pseudo bruit

Spreading Code

Spreading Code

Schéma général d’un système de communication à étalement de spectre


Frequency Hopping Spread Spectrum

Etalement du spectre à sauts de fréquences Le signal est commutés rapidement et de façon pseudo

aléatoire entre les différentes fréquences à l’intérieur de la bande allouée

Les sauts se font à intervalles de temps fixes A chaque intervalle successif, une nouvelle fréquence est

utilisée la séquence des canaux utilisés est imposé par le code

spreading code (code d’étalement) le récepteur saute d’une fréquence à l’autre en

synchronisation avec l’émetteur en utilisant le même code Avantages

immunité aux écoutes indiscrètes résistance au brouillage : brouiller une seule fréquence ne

perturbe que quelques bits


FHSS


Direct Sequence Spread Spectrum

Chaque bit du signal original est représenté par une série de bits dans le signal transmis

Le spreading code étale le signal sur une plus large bande de fréquence l’étalement est directement proportionnel au nombre de bits

utilisés

Le code est généré de façon pseudo aléatoire le récepteur sait générer le même code et corrèle le signal

reçu avec ce code pour extraire les données


DSSS


CDMA : Principe

Temps bit divisé en n intervalles appelés chips (en général 64 ou 128)

Un code n-bit unique (Chip sequence) assigné à chaque utilisateur transmission de 1 => envoi de la chip sequence transmission de 0 => envoi de la chip sequence inversée

(complémentée à 1)

Exemple 8-bit chip sequence : 11010111 transmission de 1 => envoi de 11010111 transmission de 0 => envoi de 00101000


CDMA : Principe

00000000Pas de transmission

-1 -1 -1 1-11-1-1Transmission de ‘0’

111-11-111Transmission de ‘1’

111-11-111Spreading Sequence

11101011Chip Sequence


CDMA : Exemple

Exemple de transmission entre 4 utilisateurs(Source : A. Tanenbaum – Computer networks - 4th Edition)

Codes

-1-1111-11-100111010C

-11-1-1-1-11-101000010D

-1111-11-1-101110100B

11-111-1-1-111011000A

Spread SequenceChip SequenceUtilisateur

Tous les codes doivent être orthogonaux deux à deux :

0TSn

1 TS i

1i =≡• ∑

=

n

i

En clair : il y a autant de paires identiques que de paires différentes


CDMA : Exemple

Méthode utilisée pour générer des chip sequence orthogonale : Walsh code method

Autres propriétés des chip sequence :

S●T = 0 => S●T = 0

S●S= -1

11)(n

1S

n

1SS

n

1 SS

1

2

1

2

1

=±==≡• ∑∑∑===

n

i

n

iii

n

ii


CDMA : Exemple

Lorsque deux stations émettent en même temps les signaux s’ajoutent linéairement :Par exemple si A envoie 1, B envoie 0, C se tait et D envoie 0 cela donne :

1-11111-110D

00000000-C

3-1-113-1-11S (Somme)

1-1-1-11-1110B

11-111-1-1-11A

Spread SequenceBit transmisUtilisateur


CDMA : Exemple

N°6

N°5

N°4

N°3

N°2

N°1

Temps bit

-2

-4

-1

0

-2

-1

-2

0

1

0

0

1

0

-2

-3

-2

0

-1

-2

0

3

2

0

1

0

2

1

0

2

1

-2

0

-1

-2

2

1

4

2

-1

0

0

-1

SommesStations

-2S5 =1111

0S6 =1011

1S4 =-101

2S3 =--01

-2S2 =-11-

-1S1 =-1--

DCBA


CDMA : Exemple

Décodage : produit du signal reçu et de la spreading sequence correspondant à la station dont on veut décoder le signal

Exemple : décodage du bit émis par la station C au temps bit N°4 :

S4 x C

CS4

1

-1

-1

1

1

1

3

-1

-3

3

1

3

1

1

1

-1

1

-1

1

-1

-1

-1

-1

1

S4●C = (1 + 1+ 3 + 3 + 1 -1 + 1 -1) / 8 = 8 / 8 = 1

CS8

1 CS i

8

144 i∑

=

≡•i

En effet : S4 ●C = (A + B + C)●C = A●C + B●C + C●C

= 0 + 0 + 1 = 1 Les 2 premier termes s’annulent car les produits intéieurs des chips sequence ont été choisis orthogonaux


CDMA : Exemple

Pour les 6 temps bit encodés précédemment, on décode pour la station C :

S1●C =(+1+1+1+1+1+1+1+1)/8=+1=> C=1S2●C =(+2+0+0+0+2+2+0+2)/8=+1=> C=1

S3●C =(+0+0+2+2+0-2+0-2)/8= 0=> pas de CS4●C =(+1+1+3+3+1-1+1-1)/8=+1=> C=1S5●C =(+4+0+2+0+2+0-2+2)/8=+1=> C=1S6●C =(+2-2+0-2+0-2-4+0)/8=-1=> C=0


Plan général

Introduction 1ère Partie : Concepts de base

2ème Partie : Téléphonie mobile 3ème Partie : Réseaux locaux sans fil 4ème Partie : Réseaux large bande sans fil 5ème Partie : Bluetooth Conclusion


Historique

Première génération : G1 Analogique Transmission de la voix

Deuxième génération : G2 Numérique Transmission de la voix

G2.5 (Extension de G2) Numérique Voix et données

Troisième génération : G3 Numérique Voix et données (Internet, e-Mail, multimédia, etc.)


G1 : Première Génération

1946 : Premier système à St Louis (USA) pour automobiles Push-to-talk system : semi-duplex CB-Radio, taxis, police

1960 IMTS (Improved Mobile Telephone System) duplex 23 canaux entre 150 MHz et 450 MHz

1980 AMPS (Advanced Mobile Phone System) Inventé par Bell Labs Installé en 1982 aux USA, puis

au Royaume-Uni : TACS au Japon : MCS-L1

Système cellulaire


AMPS

Diamètre des cellules : 10 à 20 Km Cellules surchargées partagées en cellules plus

petites réutilisation des fréquences puissance réduite

microcellules temporaires évènements temporaires => concentrations d’utilisateurs

Station de Base ( BTS Base Transceiver Station) au centre de chaque cellule antenne + émetteur/récepteur + ordinateur connectée au MTSO (Mobile Telephone Switching Office)

ou MSC (Mobile Switching Center)


AMPS

B

C

A

G

DF

E B

G

DF

A

B

C

E

G C

A

DF

E

C

B

A

D

G

F

E

7 groupes de Fréquences : A, B, … F, G Micro cellules


AMPS

MSTO organisation hiérarchique dans les réseaux importants

plusieurs niveaux de MTSO connecté

aux base stations aux autres MTSO au réseau filaire

Commutation de cellules Déplacement du mobile

Itinérance Roaming Passage d’une cellule à une autre pendant un appel

Hand Off ou Hand Over


Commutation de cellules

Principe à un moment donné chaque mobile est :

dans une cellule sous contrôle d’un MTSO

quand il sort d’une cellule, sa base station reçoit un signal de plus en plus faible interroge les bases des cellules adjacentes sur leur niveau de

réception pour le mobile concerné transfère le contrôle à la base qui reçoit avec le niveau de

puissance le plus élevé le mobile est alors informé :

de l’identification de son nouveau rattachement du nouveau canal qu’il doit utiliser pour poursuivre son appel si

il en a un en cours


Commutation de cellules

Durée du hand Off : ≈ 300ms

Soft Hand Off le mobile est connecté au 2 bases pendant le transfert continuité maintenue le mobile doit être capable de gérer 2 canaux en parallèle

(pas le cas des 2 premières générations)

Hard Hand Off l’ancienne base stoppe la transmission avant que la nouvelle

ne fasse l’acquisition si elle en est incapable (ex : plus de canaux disponibles) la

communication est coupée


Canaux

832 canaux full duplex Transmission : 824 à 849 MHz Réception : 869 à 894 MHz

Largeur canal : 30 KHZ Technologie : FDM 4 catégories de canaux

Contrôle (Base vers mobile) : management du sytème Paging ((Base vers mobile) : interrogation des mobiles Accès (Bidirectionnel) : établissement des appels

allocations des canaux Données (Bidirectionnel) : voix et données


Management des appels

Identification du mobile : Numéro de série : 32 bits Numéro de téléphone : 10 (3 + 7) chiffres : 24 bits Stocké dans une PROM

A la mise sous tension Le téléphone mobile envoie ses numéros d’identification La station de base prévient le MTSO qui enregistre le nouvel

utilisateur comme visiteur et avertit le Home MTSO de cet utilisateur.



Appel sortant L’utilisateur compose le numéro appelé et appuie sur SEND Le mobile transmet son identification et le numéro sur le

canal d’accès En cas de collision il réessaie plus tard Quand la base reçoit l’appel, elle informe le MTSO Le MTSO cherche un canal libre Le numéro de canal est envoyé au mobile Le mobile se connecte sur ce canal voix et attend que le

correspondant décroche



Appel entrant Tous les mobiles écoute le paging channel pour savoir si ils

sont appelés Quand un mobile est appelé, un paquet est envoyé à son

Home MTSO pour le localiser Un paquet est envoyée à la base de la cellule où se trouve

le mobile La base envoie un broadcast sur le paging channel pour

interroger le mobile Le mobile répond présent La base l’avertit alors qu’il a un appel sur le canal x Le mobile se connecte sur le canal x


G2 : Seconde Génération

D-AMPS (Digital Advanced Mobile Phone System) Successeur de AMPS Compatible avec AMPS Utilisé aux USA (par AT&T) Décrit dans les standards : IS-54 et IS-136

GSM (Global System for Mobile Communications) Utilisable partout dans le monde

IS95 CDMA (Code Division Multiple Access) Largement utilisé aux USA (par Sprint PCS)

PDC (Personal Digital Cellular) utilisé uniquement au Japon adaptation de D-AMPS compatible avec la première

génération du système japonais


D-AMPS

Entièrement numérique compatible AMPS

mobiles G1 et G2 cohabitent dans la même cellule mêmes fréquences et mêmes canaux de 30KHz 2 canaux adjacents peuvent être l’un numérique et l’autre

analogique affectation dynamique des canaux par le MTSO en fonction du

nombres de mobiles de chaque type dans une cellule

Deux bandes de fréquences Bande des 850 MHz (identique à AMPS) Bande des 1900 MHz

1850 -1910 MHz sens montant 1930 - 1990 MHz sens descendant Antenne plus petite => téléphone plus petit


D-AMPS

Réduction de la bande passante Compression

réalisée dans le téléphone => Débit = 8 Kbps ou moins

TDM 3 utilisateurs partagent les paires de fréquences montantes et

descendantes (à 8Kbps) ou 6 utilisateurs (à 4Kbps)

321321

123123

Trame TDM (40ms)

1850,01 à 1910MHz Mobile vers la Base

1930,05 à 1990MHz Base vers le Mobile

Flot montant

Flot descendant

324 bits slot 64 bits : contrôle

101 bits ; correction d’erreur159 bits : voix compressée


D-AMPS

Hand Off Différent de AMDS MAHO (Mobile Assisted Hand Off)

le mobile mesure la qualité de la ligne de transmission pendant les slots qu’ils ne peut utiliser (2 sur 3)

quand le niveau de réception baisse, le mobile le signale à la base qui peut alors couper la connexion

le mobile essaie alors de s’accrocher à une base fournissant une meilleure connexion

Durée du handoff : ≈ 300ms


GSM

1970 : Premiers travaux du CNET 1987 : Adoption européenne par 13 pays

Bande de 25 MHZ dans la bande des 900 MHz Finalisé par l’ETSI en GSM900 en 1990

1990 : DCS1800 (Digital Communication System): adaptation dans la bande des 1800 MHZ

DCS1900 adaptation américaine dans la bande des 1900 MHz


GSM

Principe de fonctionnement similaire à D-AMPS Système cellulaire FDM avec une fréquence pour transmettre et une plus

élevée pour recevoir TDM pour partager cette paire de fréquences entre

plusieurs mobiles

Différence avec D-AMDS canaux plus larges : 200 Khz versus 30 KHz peu d’utilisateurs par canaux en plus ( 8 versus 3) => débit plus important


GSM

Station mobile constituée de Terminal portatif Carte SIM (Subscriber Identity Module)

Caractéristiques de l’utilisateur Type d’abonnement

Protocole de niveau physique Canal fréquence radio : 200 KHz contenant 8 canaux (TDM)

124 porteuses en GSM900, 174 porteuses en E-GSM 374 porteuses en DCS1800, 298 en DCS 1900

Nombreux canaux en parallèle pour gérer une communications (jusqu’à 10) (canal de données, canal de signalisation, etc.)


GSM

Protocole de niveau trame : Type HDLC Gestion de la transmission sur l’interface radio

LAP-Dm (Link Access Protocol on the Dm channel) Fenêtre de largeur 1

Protocole de niveau paquet (3 sous-couches) Couche RR (Radio Resource)

Acheminement de la supervision Couche MM (Mobility Management)

Localisation continue des mobiles Couche CM (Connexion Management)

Gère les SMS (Short Message Service), le contrôle d’appelet les services supplémentaires


GSM

La norme spécifie les relations entre les divers équipements :

Sous-système radio

Sous-système réseau avec ses bases de données pour localiser les utilisateurs HLR (Home Localization Register) et VLR (Visitor Localization Register)

Relations entres les couches de protocoles

Interfaces entre sous-systèmes radio et réseau

Itinérance (Roaming)


IS 95

Principale version normalisée pour l’Amérique du Nord

Technologie : CDMA

Canaux de contrôle et utilisateur assez fortement multiplexés (TDM, tranche de temps de 20ms, en parallèle avec CDMA))

Contrôle permanent des puissances émises


G 2.5

GPRS (General Packet Radio Service)

EDGE (Enhanced Data Rate for GSM Evolution)


GPRS

Réseau de données en mode paquet au dessus de D-AMPS ou de GSM

Permet à des stations IP d’envoyer et de recevoir des datagrammes IP dans des cellules dédiée à un système de transmission de la voix

Certains intervalles de temps (time slots) sur certains canaux sont réservés à la transmission de paquets de données

Le nombre et la position des intervalles de temps sont alloués dynamiquement par la station base en fonction du rapport des trafics voix/données


EDGE

Extension de GSM permettant d’encoder un plus grand nombre de bits par baud


G3 : Troisième Génération

IMT-2000 (International Mobile Telecommunications) Directives publiées par l’ITU en 1992

UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) proposé par Ericsson Compatible avec GSM Soutenu par les Européens

CDMA 2000 proposé par Qualcomm compatible avec IS-95 largement déployé aux USA Soutenu par les USA


Plan général

Introduction 1ère Partie : Concepts de base 2ème Partie : Téléphonie mobile

3ème Partie : Réseaux locaux sans fil 4ème Partie : Réseaux large bande sans fil 5ème Partie : Bluetooth Conclusion


Hiérarchie des réseaux sans fil


Deux configurations

Centralisation autour d’une station monitrice (Base station)

Réseau ad hoc (sans base)


Standards

WLAN (Wireless Local Area Networks)

IEEE 802.11 IEEE – USA

HiperLan (High Performance LAN) ETSI – Europe

WHAN (Wireless Home Area Networks)

HomeRF


802.11

802.11gOFDM

802.11bHR-DSSS

802.11aOFDM

802.11DSSS

802.11FHSS

802.11IR

LLC (Logical Link Control) Liaison de

données

Liaison physique

MAC (Medium Access Control)

Couches supérieures


802.11 : Couche physique

1987 : Trois techniques de transmission Infra rouge Radio dans la bande ISM 2.4 GHz (pas besoin d’autorisation

individuelle) FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum)

1999 : Deux techniques additionnelles haut débits OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)

jusqu’à 54 Mbps HR-DSSS (High Rate Direct Sequence Spread Spectrum)

jusqu’à 11 Mbps


802.11 Infrarouge

IrDA ( Infrared Data Association) crée en 1994 Distances entre éléments : 2 mètres Débit : jusqu’à 4Mbps

Niveau physique 2 technologies

Faisceaux directifs Faisceaux diffusants

IrLAP (IrDA Link Access protocol) Gère les communications entre équipements


802.11 FHSS

Etalement de spectre par saut de Fréquence(Frequency Hopping Spread Spectrum)

79 canaux (largeur 1 MHz) dans la bande des 2,4 GHz Allocation pseudo aléatoire des fréquences à partir d’un germe

(seed) Fréquence maintenue au maximum 400 ms Bonne résistance à la propagation multitrajet Bonne résistance au brouillage (interférence radio) Relativement faible débit


802.11 DSSS

Etalement du Spectre par Séquence Directe(Direct Sequence Spread Spectrum)

Basé sur le système CDMA : Chaque bit représenté par un «chip» de 11 bits

Utilisation du décalage de phase à 1 MBaud 1 bit par Baud pour débit 1 Mbit/s 2 bits par Baud pour débit 2 Mbit/s


802.11a OFDM

Multiplexage Orthogonal en Répartition de Fréquence(Orthogonal Frequency Data Multiplexing)

Débit : 54Mbit/s

Bande de fréquences des 5GHz


802.11b (WIFI) HR-DSSS

Etalement de Spectre à Haut Débit par Séquence Directe(High Rate Direct Sequence Spread Spectrum)

Wi-Fi WIreless FIdelity

Promu par l’alliance WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance)

Débit ajustable: 1, 2, 2,5 et 11Mbit/s

Bande de fréquences des 2,4 GHz

Portée 50 à 100 mètres


802.11g

Amélioration de 802.11b

Débit : jusqu’à 54Mbit/s

Bande de fréquences ISM (2.4GHz)

Compatible avec 802.11b


802.11 : Sous-couche MAC

CSMA/CD (Ethernet) n’est pas applicable

Portée de la Radio C

AA

B C

C en cours de transmission

vers B

A n’entend pas C et croit qu’il peut émettre

Portée de la Radio A

A CB

A en cours de transmission

vers D

CD

B entend A et croit qu’il ne peut pas transmettre vers C


Gestion des contentions

Deux approches : DCF (Distributed Coordination Function)

CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/ Collision Avoidance)

Aucun contrôle centralisé Toutes les implémentations doivent supporter ce mode

PCF (Point Coordination Function) la Base Station supervise tout le trafic mode optionnel


DCF

Deux méthodes:

Première méthode: Ecoute du canal avant d’émettre (Carrier Sense)

Canal libre : émission complète de la trame (pas d’écoute du canal, à la différence d’Ethernet) qui pourra être détruite par le récepteur si elle est en erreur due à des interférences

Canal occupé : attente puis émission quand le canal devient libre

En cas de collision : les stations en cause attendent pendant un délai aléatoire (même algorithme que Ethernet) avant de réessayer


DCF

Seconde méthode:

Basée sur MACAW (Multiple Access with Collision Avoidance for Wireless) et l’utilisation d’un canal virtuel

Exemple:

N A V

N A V

ACKCTS

DonnéesRTS

A veut transmettre vers BC est à portée de A, D est à portée de B mais pas de A

A

B

C

D


DCF

Suite de l’exemple A envoie RTS (Request To Send) à B B envoie CTS (Clear To Send) à A pour signifier son accord A envoie sa trame et arme un décompteur B acquitte la trame en répondant ACK (Acknowledgement) à A Si le compteur expire avant l’arrivée de ACK, le scénario est

réexecuté

Point de vue de C et D C reçoit RTS envoyé par A et en déduit la longueur de

l’échange demandé par A (Trame + ACK) Il arme un compteur : NAV (Network Allocation Vector)

correspondant au temps d’occupation d’un canal virtuel D ne reçoit pas RTS mais CTS et procède alors comme C


DCF

Fragmentation

A fragment burst.


PCF

Polling

La base contrôle tout le trafic : il n’y a jamais de collisions

Elle interroge (Poll) les autres stations pour savoir si elles ont des trames à transmettre :

envoi d’une trame de signalisation (Beacon frame) 10 à 100 fois par seconde

cette trame contient des informations système, des informations de synchronisation, etc.

elle invite aussi les nouvelles stations à se faire connaître pour rentrer dans la séquence de polling


Structure de la Trame 802.11

Trois types de trames : Données Contrôle Supervision

Octets

Bits

CRCDonnéesAdr 4N° séqAdr 3Adr 2Adr 1DuréeContrôle

40-23126266622

OWMorePwrRetryMFFrom DS

To DS

SousType

TypeVersion

11111111422


Services

9 services spécifies par le standard :

5 Distributions Services : services fournis par la base pour gérer la mobilité des stations qui entrent et sortent de la cellule

4 Station Services : liés à l’activité à l’intérieur de la cellule


Distribution services

Association

Disassociation

Réassociation

Distribution

Intégration


Station Services

Authentication

Deauthentication

Privacy

Data Delivery


HiperLan

HiperLan (High Performance Lan) Norme exclusivement européenne ETSI (European Telecommunications Standards Institute)

HiperLan 1 Débit : 20 Mbps Portée : 100 mètres Bande de fréquences : 5.3 GHz

HiperLan 2 Débit : 54 Mbps Portée : 100 mètres Bande de fréquences : 5.3 GHz


HomeRF

Soutenu au départ par Compaq, HP, IBM, Intel et Microsoft

Utilisation domestique Débit : 11 Mbit/s Portée : quelques dizaines de mètres Bande de fréquences : 2.4 GHz Supporte les liaisons DECT (transport de la voix en

mode numérique) En perte de vitesse face à Wi-Fi


Plan général

Introduction 1ère Partie : Concepts de base 2ème Partie : Téléphonie mobile 3ème Partie : Réseaux locaux sans fil

4ème Partie : Réseaux large bande sans fil 5ème Partie : Bluetooth Conclusion


WMAN

WMAN (Wireless Metropolitan Area Networks)

Standard : IEEE 802.16 publié le 8 avril 2002

WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access)

Fournit un accès réseau sans fils à des immeubles connectés par radio à travers une antenne extérieure à des stations centrales reliées au réseau filaire

Alternative aux réseaux d’accès câblés comme la boucle locale, ADSL, RNIS, etc.


802.16


802.16 Couche Physique


802.16 Couche Physique

Frames and time slots for time division duplexing


802.16 Sous-couche MAC

Classes de service

Constant bit rate service

Real-time variable bit rate service

Non-real-time variable bit rate service

Best efforts service


802.16 Structure de trame

(a) A generic frame. (b) A bandwidth request frame


Plan général

Introduction 1ère Partie : Concepts de base 2ème Partie : Téléphonie mobile 3ème Partie : Réseaux locaux sans fil 4ème Partie : Réseaux large bande sans fil

5ème Partie : Bluetooth Conclusion


802.15 (1/3)

WPAN (Wireless Personal Area Network) Réseaux Locaux personnels sans fil

Groupe IEEE 802.15 mis en place en1999

Trois groupes de services Groupe A

Bande sans licence d’utilisation (ISM 2.4 GHz) Bas coût Taille réduite Faible consommation électrique Mode sans connexion Cohabitation avec IEEE 802.11


802.15 (2/3)

Groupe B Utilisation couche MAC jusqu’à 100 Kbps Communications entre toutes les machines 16 machines au moins QoS (Qualité de service) Portée 10m min Temps de raccordement : 1s max Passerelles avec autres réseaux

Groupe C Nouvelles fonctionnalités :

Sécurité des communications Transmission vidéo Itinérance vers un autre réseau WPAN


802.15 (3/3)

Groupe IEEE 802.15 scindé en 4 sous-groupes IEEE 802.15.1

Pour satisfaire les contraintes des réseaux de catégorie C Bluetooth

IEEE 802.15.3 Pour satisfaire les contraintes des réseaux de catégorie B UWB (Ultra-Wide Band) (très performant : ~1Gbit/s sur 10 m) IEEE 802.15.3a : Wireless USB

IEEE 802.15.4 Pour satisfaire les contraintes des réseaux de catégorie A ZigBee (très faible coût et consommation, bas débit)

IEEE 802.15.2 Pour gérer les interférences avec les autres réseaux utilisant la

bande des 2.4 GHz


Bluetooth

Lancé en 1994 par Ericsson Rallié depuis par plus de 1000 constructeurs

Echange de données sans fils entre appareil numériques : PDA, téléphone, appareil photo, périphériques de PC, etc.

Débit moyen : 1Mbps en théorie

Portés limités : une dizaine de mètres Picocellules (Piconets)

8 stations max = 1 master + 7 slaves Scatternets

Agrégation de piconets (jusqu’à 8)


Bluetooth Architecture

Deux piconets peuvent être connectés pour former un a scatternet


Bluetooth Applications


The Bluetooth Protocol Stack

The 802.15 version of the Bluetooth protocol architecture.


Bluetooth : Structure de la trame

A typical Bluetooth data frame.


Plan général

Introduction 1ère Partie : Concepts de base 2ème Partie : Téléphonie mobile 3ème Partie : Réseaux locaux sans fil 4ème Partie : Réseaux large bande sans fil 5ème Partie : Bluetooth

Conclusion


Plan général

Introduction 1ère Partie : Concepts de base 2ème Partie : Téléphonie mobile 3ème Partie : Réseaux locaux sans fil 4ème Partie : Réseaux large bande sans fil 5ème Partie : Bluetooth Conclusion

Documents

Les Réseaux sans Fils - e-monsitesbouam.e-monsite.com/medias/files/cours-reseaux-sans-fil.pdf · Année 2009-2010 Les Réseaux sans Fils 3 Plan du cours Introduction • Objectifs