Réseaux sans fils : norme IEEE 802.11. WLAN- IEEE 802.11 A. Benslimane 2 Sommaire Introduction Architecture du réseau : deux modes Recherche, Association,

Réseaux sans fils : norme IEEE 802.11

WLAN- IEEE 802.11 A. Benslimane2

Sommaire

Introduction Architecture du réseau : deux

modes Recherche, Association, Handover,

Economie d’Energie, Vecteur NAV Schémas d’accès DCF / PCF


Introduction

famille de protocoles WLAN (Wireless LAN) standard publié en 2001, issu d’un projet lancé

en 1990 définit la couche physique et la couche MAC regroupe plusieurs normes : 802.11 a, b (Wi-

Fi : Wireless Fidelity), e, f, g, i… toutes les normes de la série 802.11

présentent la même architecture et reposent sur le même protocole MAC


Architecture générale de la norme IEEE 802.11

Plusieurs niveaux physiques possibles: infra rouge, étalement de spectre à séquence directe, étalement de spectre à saut de fréquence, CCK (802.11b) , OFDM (802.11a, 5 GHz)

PLCP Sublayer

PMD Sublayer

PHY_SAP

MAC or MAC Sublayer

PHY Layer

Management Entity

MAC Layer

Management Entity

PMD_SAP

PLME_SAP

MAC

L A Y E R

PHY

L A Y E R

Couche MAC (IEEE 802.11)

IEEE 802.11DS 1,2 Mbit/sFH 1,2 Mbit/s

IR

IEEE802.11b

11 Mbit/s

IEEE802.11a

Couche liaison

Couche physique


Réseau d’infrastructure

Station

AP

Station

Station

AP

BSS

Station

Système de Distribution

Station Station

Réseau filaire

cellule = Basic Service Set (BSS)

stations sans fil

Serveur


Réseau d’infrastructure

Station

AP

Station

Station

AP

BSS

Station

Station Station

Réseau filaireServeur

Périphérique

AP: point d’accès fait office de pont entre le réseau filaire et le réseau sans fil point de passage obligatoire de la transmission de station sans fil à station

sans fil


Réseau en mode ad hoc

Station

Station

Station

Station

IBSS (Independent Basic Service Set)


Réseau en mode mixte

Station

Station

Station

Station

AP

Station

Station

AP

BSS

Station

Station Station

Réseau filaireServeur


Handover :

Station

AP

Station

Station

AP

Station

Station Station

- Solutions : mécanismes propriétaires (exemple : l’Inter Access Point Protocol (IAAP) de

Lucent) pas d’interopérabilité en cours : 802.11 f : standardisation des protocoles entre points d’accès MobileIP (mais moins performant car intervient plus haut dans la pile de

protocoles)- briques de base pour faire du nomadisme : écoute, association, synchronisation…

Le standard ne fournit pas de mécanisme.


Recherche et Association

« Scanning » La recherche est requise pour différentes raisons :- Joindre un réseau,- Initialisation d’un réseau ad hoc,- Maintien d’un réseau ad hoc,- Trouver un nouveau AP lors d’un déplacement entre réseaux

« Roaming » écoute du point d’accès (2 types)

passive : le point d’accès envoie régulièrement des messages pour se présenter. Lorsqu’un « beacon » est reçu, la station mémorise l ESS-ID, BSS-ID et estampille sont sauvegardés.

active : la station envoi une requête sur tous les canaux possibles et attend la réponse

choix d’un point d’accès (en fonction de : puissance du signal, taux d’erreur, charge du réseau…)


Authentification

–une station A envoie une requête d’authentification à une station B

–si la station B accepte ce mode d’authentification sans contrôle, elle doit répondre positivement

Système à clé partagée :

Système ouvert :

station point d’accès

requête d’authentificationen mode « à clé partagée »

challenge text généré par l’algorithme WEP

challenge text chiffré avec la clé secrète partagée

authentification réussie ou échec

le point d’accès ne fournit l’accès qu’aux stations dont l’adresse MAC est spécifiée dans la liste

Access Control List :


Economie d’énergie

Continuous Aware Mode mode par défaut, le terminal est tout le temps allumé et écoute

constamment le support

Power Saving Polling Mode L’AP mémorise info sur stations en mode veille et données les stations en mode économie d’énergie se réveillent

périodiquement, et toutes au même moment, pour recevoir une trame TIM (Traffic Information Map) envoyée par le point d’accès

Si données alors la station envoie PS-Poll à l’AP pour mettre en place le transfert de données

Retour au mode veille si plus de données et attendre prochain TIM


Méthodes d’accès dans 802.11

Distribution Coordination Function (DCF), méthode d’accès avec collision

Point Coordination Function (PCF), méthode d’accès sans collision

PCF DCF PCFBalise Balise DCF

CFP CP CFP CP


DCF ou CSMA/CA

CSMA/CD ne peut être utilisé 1. Liaison radio full duplex, une

approche qui en augmenterait significativement le prix.

2. on ne peut être sûr que toutes les stations s’entendent entre elles (hypothèse de base du principe de détection de collision)

CSMA/CA


Ecoute du support

Physical Carrier Sense Virtual Carrier Sense

Mécanisme de réservation du support (RTS/CTS)

Network Allocation Vector (NAV)


Transmission : première fois

station Atransmission

d’une trame de A

station B

station C

désir d’émettre

DIFS


Vecteur d’allocation du réseau : NAV


d’une trame de A de 9 ms

station B

station C

désir d’émettre

désir d’émettre

NAVaccès différé

jusqu’à cette date

NAVaccès différé

jusqu’à cette date


Backoff (1/4)


d’une trame de A de 9 ms

station B

station C

désir d’émettre

désir d’émettre

C tire un back-off de 4 slots

B tire un back-off de 7 slots

transmission d’une trame de C

transmission d’une trame de B

DIFS DIFS

NAV

NAV


Backoff (2/4)

Temps découpé en Timeslot Fenêtre de contention : CW (CWmin ≤ CW

≤ CWmax) Une station écoute le support avant toute

tentative de transmission Si le support est libre après un DIFS :

transmission Sinon elle calcule un temporisateur suivant la

formule suivante : TBACKOFF = random (0, CW) x Timeslot


Backoff (3/4)

Il y a collision lorsque : Deux stations ont la même valeur de

temporisateur Un ACK n’a pas été reçu par

l’émetteur A chaque collision, la taille de la

fenêtre de contention (CW) double


Backoff (4/4)

Transmission

CW

DIFS

Transmission

Station A

Station B

Station C

Station D

DIFS DIFS DIFS

Station ETransmission

Légende : Timeslot expiré

Timeslot restant

Transmission

La station accède au support et l’écoute

Temps d’attente du à l’occupation du support par une autre station

Taille de la fenêtre de contention

CW

Transmission


données

acquittement

source toutes les autres stationsdestination

intervalle inter-trames réduit (SIFS)

CTS

SIFS

SIFS

RTS

NA

V

att

en

te

NA

V

att

en

te


PCF (1/3)

PCF permet le transfert de données isochrones

Méthode d’accès basé sur le polling


PCF (2/3)

Contrôle d’accès par AP : le polling PCF suivie de DCF de façon régulière Balise DTIM pour annoncer une période PCF

avec sa durée inter-trame pour accès contrôlé PIFS avec SIFS

< PIFS < DIFS

période de répétition

libre

6 6 63

utilisé en mode PCF

réservé au mode DCFbalise indiquant le début de la période PCF et sa durée6

PIFS


PCF (3/3)

N A V

P IF S

B alise D 1 +C F -P oll

S 1 +A ck

S IF S S IF S

D 2 + C F -A c k+ C F -P o ll

S IF S S IF S

S 2+A ck

C F -A ckC F -P oll

C F -P oll

S IF S S IF S

S 3

S IF S

C F -E nd

R éin itia lisa tio nd u v ec teu r N A V

P IF S

In terva lle d 'accès san s con ten tion

In terva lle d 'accèsavec con ten tion

D i : tram e d e d on n ées en voyés p a r le p oin t d 'a ccès

S i : tram e d e d on n ées en voyés p a r le s s ta t ion s en m od e P C F in te rrogées p a r le p oin t d 'accès

P a s d e rép o n seà u n ein te rro g a tio n


Temporisateurs

4 types temporisateurs SIFS (Short Inter Frame Space) = 10 s PIFS (Point IFS) = SIFS + slot time (20 s) DIFS (Distributed IFS) = PIFS + slot time EIFS

Permet d’instaurer un système de priorité

BackoffACKTransmissions de données

SIFS PIFS

Accès différé pour les autres stations

DIFS DIFS

EIFS

PIFS

EIFS EIFS

Documents

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