Réseaux et TélécommunicationsIntroduction aux réseaux sans fil
Wireless Networks
Edoardo BereraTelelinea
Plan
• Tendances• Accès sans fil• An 2000: Tout numérique• Wireless LAN• Personal networks• Bluetooth
Tendances
• Trois phénomènes marquants dans le marché des télécoms des ces 10 dernières années:– Libéralisation du
marché
• multiplication du nombre d’opérateurs
– Explosion de la téléphonie mobile
– Croissance très soutenue de l’Internet
Source: The Yankee Group, Nokia (IEEE Computer, Dec. 2000, p. 149)
Accès sans fil
• Ericsson prévoyait en 2000 que l’accès sans fil à l’Internet commencerait à croître de manière significative à partir de 2001 pour devenir plus important que l’accès fixe en 2003 ...
• …not really !– Instabilité politique
– Ralentissement économique
Source: Ericsson (IEEE Computer, Dec. 2000, p. 17)
Technology push
• Malgré l’instabilité économique, la poussée technologique demeure
• Le coût des canaux radio continue à être divisé par 2 tous les 2 ans
Source: Teligent Inc. (IEEE Spectrum, Sep. 1999)
Year 2000 Switchover
Source: Mohr and Konhaeuser, Siemens (IEEE Communications, Dec. 2000, p. 125)
• Tendances trafic voix et données• Le trafic données (Internet) est devenu plus important que le trafic voix
sur les réseaux de télécommunications à partir de l’an 2000• La voix commence aussi à utiliser le protocole IP (Voice over IP, VoIP)• C’est le “Tout Numérique”
Wireless Information Society
Source: Lu, Siemens (IEEE Communications, Nov. 2000, p. 121)
• Wireless - sans fil ou plutôt avec possibilité d’accès sans fil aux réseaux de télécommunications pour permettre une plus grande mobilité tout en restant connecté
• Le coeur des réseaux reste essentiellement cablé en fibres optiques
Wireless Communications Systems
• Satellite– S-UMTS Satellite Universal MobileTelecom Service– HAPS High Altitude Platform Station– DVB Digital (Direct) Video Broadcast (Television)– DAB Digital (Direct) Audio Broadcast (Radio)
• Terrestrial– DVB-T Digital Video Broadcast – Terrestrial– TNT Télévision NumériqueTerrestre
Wireless Communications Systems (2)
• Cellular– GSM Global System for Mobile communication– GPRS Global (General) Packet Radio Service– EDGE Enhanced Data communications for Global
(GSM) Evolution– UMTS Universal Mobile Telecom Service
• Quasi Cellular– MBS Mobile Broadband Service (System)
Wireless Communications Systems (3)
• Local area– WLAN Wireless Local Area Network– Wi-Fi Wireless Ethernet– Bluetooth– UWB Ultra Wide Band
• Indoor– IR Infra Red
• Personal– PAN, PWAN Personal (Wireless) Area Network– Body LAN
Short Range Wireless (SRW)
Source: D. G. Leeper, Intel , IEEE Computer, Jun. 2001, p. 40
• Les réseaux sans fil de courte portée ne requièrent pas de licence radio
Réseaux personnels et réseaux locaux
Source: D. G. Leeper, Intel , IEEE Computer, Jun. 2001, p. 41
• Usages centrés soit sur la personne soit sur le groupe de travail
IEEE 802 standards (Ethernet)
Source: J. A. Gutierrez, Eaton Corp., et al. , IEEE Network, Sep./Oct. 2001, p. 12
• Les paramètres fondamentaux sont – la complexité (coût)– la consommation (durée de la batterie)– le débit (applications possibles)
WLAN, WPAN & SOHO Networks
• WLAN/WPAN– Bluetooth– IEEE 802.11b/g
• AirPort, Wi-Fi
– IEEE 802.11a– HIPERLAN
• High Performance Radio LAN
– 5-UP• 5 GHz Unified Protocol
– UWB• Ultra Wide Band
• Home networks– UPnP
• Universal Plug and Play
– VHN• Versatile Home Network
– IEEE 1394• Firewire, DV, i-Link
– HomePNA• Phone line Net Alliance
– HomeCNA• Cable Network Alliance
– PLC• Power Line Carrier
La concurrence entre réseaux avec ou sans fil reste forte
Le choix n’est pas facile
SOHO - Small Office,Home Office nets
Source: B.A. Miller, IBM Corp., et al. , IEEE Communications, Dec. 2001, p. 105
Besoins
Network printer
ADSL box
Router
Réseau avec et sans fil
Bluetooth
• WPAN & MANET• Piconets & scatternets• Bluetooth specifications• Applications• Protocol stacks• Profiles
Bluetooth
• WPAN Wireless Personal Area Net– Réseau personnel sans fil
• Mobile Ad hoc NETwork (MANET)– Appelé ainsi car le réseau se constitue
et se défait automatiquement selon les besoins et la distance entre les objets communiquants
• Service Discovery Protocol (SDP)– Ce protocol permet de connaître les
services qu’un objet met à disposition des autres objets communiquants
• Bluetooth est le nom du roi qui a réuni les pays scandinaves au X siècle
Ericsson T36 avec oreillette sans fil
Ericsson Bluetooth Infowear relié sans fil avec un PC
Piconets
Source: P. Johansson, Ericsson Research (IEEE Network, Sep./Oct. 2001, p. 30)
• Les topologies plus simples de réseau sont appelées Piconets
Scatternet
Source: P. Johansson, Ericsson Research (IEEE Network, Sep./Oct. 2001, p. 30)
• Les topologies plus complexes de réseau sont appelées Scatternets et permettent de réunir plusieurs Piconets
Bluetooth Spécifications
• Bande de fréquences– 2400 - 2483,5 MHz, sans licence
– ISM - Industrial, Scientific and Medical band
• bande de fréquences réservé dans tous les pays (avec variations) pour les applications industrielles, sicentifiques et médicales
• Puissance des émetteurs– Classe 1: 1 - 100 mW avec contrôle de la puissance émise
– Classe 2 : 0,25 - 2,5 mW
– Classe 3 : 1 mW
• Portée– 10 m
– Jusqu’à 100 m avec la classe de puissance 1
• Débit– Asymétrique : 721 kb/s dans un sens et 57,6 kb/s dans l’autre
– Symétrique : 432,6 kb/s dans les deux sens
Protocol stack
Source: Riku Mettala, Nokia (Bluetooth White Paper, Aug. 1999, p.5)
• Exercices– Essayez de comparer les couches Bluetooth avec les couches OSI
– Essayez de découvrir les acronymes utilisés
Profils
• cordless telephony • intercoms • serial ports • headsets • fax machines • LAN access • file transfer • dial-up networking• printing • imaging
• location positioning • human interface devices • PC cards • USB dongles (security
devices) • + 3 audio and 3 video
profiles (group chaired by Philips Semiconductor)
• + medical, automotive
Par profil on entend les applications possibles, les sous-ensembles de protocoles nécessaires et les spécifications complémentaires, y compris de test, pour garantir l’interopérabilité des produits de constructeurs différents
File Transfer & Synchronization
Source: Riku Mettala, Nokia (Bluetooth White Paper, Aug. 1999)
• Transfert de (petits) fichiers• OBEX - Object Exchange
protocol• Exemple: photos entre
téléphone cellulaire et PC
• Synchronisation des rubriques d’adresses et des agendas
• Exemple: assistant personnel (PDA), téléphone cellulaire et PC
• IrMC - Infra-rouge
Three-in-One Phone & Ultimate Headset
Source: Riku Mettala, Nokia (Bluetooth White Paper, Aug. 1999)
• Trois applications du même poste téléphonique portable– téléphone cellulaire à
l’extérieur (GSM)
– téléphone sans fils à l’intérieur (DECT)
– walkie-talkie (Radio transceiver)
• Trois utilisations de l’oreillette– écouteur/microphone pour le
téléphone cellulaire
– écouteur/microphone pour le PC
– écouteur/microphone pour la chaîne Hi-Fi, Télé et radio
Bluetooth LAN Access Point
Source: P. Johansson, Ericsson Research (IEEE Network, Sep./Oct. 2001, p. 31)
• Interconnexion réseau Bluetooth et réseau LAN (Ethernet)
Internet Bridge
Source: P. Johansson, Ericsson Research (IEEE Network, Sep./Oct. 2001, p. 29)
• Utilisation du téléphone cellulaire comme modem radio pour la connexion à Internet via GSM/ GPRS
Oreillette
PDA
Bluetooth IP protocol stack
Source: P. Johansson, Ericsson Research (IEEE Network, Sep./Oct. 2001, p. 33)
• Utilisation de Bluetooth comme sous-réseau IP (à la place d’Ethernet, par exemple)
• BNEP - Bluetooth Networking Encapsulation Protocol
BNEP
Source: P. Johansson, Ericsson Research (IEEE Network, Sep./Oct. 2001, p. 33)
• Pour les applications il s’agit d’un réseau IP classique• Le protocole BNEP permet d’encapsuler les datagrammes IP
dans des messages Bluetooth
Wireless Technologies Comparison
Source: Steve Stroh, “Ultra-Wideband: multimedia unplugged” (IEEE Spectrum, Sep. 2003, p. 26)
Références
• IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers– www.ieee.org
• Bluetooth Special Interest Group (SIG) – www.bluetooth.com
• Mobile Ah hoc Networks (MANET)– www.ietf.org/html.charters/manet-charter.html
References: Bluetooth
• Ron Schneiderman, "Bluetooth's slow dawn", IEEE Spectrum, Nov. 2000, pp. 61-65
• Riku Mettala, Nokia, "Bluetooth Protocol Architecture", Aug. 1999
• Per Johansson, Ericsson Research, Manthos Kazantzidis, Rohit Kapor, Mario Gerla, UCLA, “Bluetooth: An Enabler for Personal Area Networks”, IEEE Network, September/October 2001, pp. 28-37
• Bluetooth Special Interest Group (SIG) www.bluetooth.com
• Mobile Ah hoc Networks (MANET) www.ietf.org/html.charters/manet-charter.html