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Réseaux sans fil Création : Modifications :

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1 Réseaux sans fil Création : Modifications :
1998 : Jean-Paul Gautier (UREC) Modifications : : Christian Hascoët (CCR) ARS 00/01

2 Plan Historique Pourquoi s'intéresser aux réseaux sans fil ?
Les réseaux locaux sans fil Les techniques Les standards et les normes Interconnexion de réseaux Faisceaux hertziens Satellites ARS 00/01

3 Historique 1896 : Marconi réalise les premières transmissions sans fil (Télégraphie sans fil) Ensuite technologie sans fil réservé aux militaires avec un développement important durant la 2ième guerre mondiale. Aux États-Unis, dans les années 80, apparition des terminaux de saisie portables. En France, le développement est freiné par des réglementations plus que contraignantes <=> développement de technologie utilisant soit des ondes infrarouges, soit des puissances d’émission d’ondes hertziennes en dessous du seuil législatif => résultat insuffisant. ARS 00/01

4 Bref historique Années 80, des progrès sont faits au niveau des débits dus à la multiplication des terminaux portables, l’idée du "réseau sans fil" devient réaliste. Parallèlement, la mode de la téléphonie cellulaire => maîtrise des problèmes liés à la communication sans fil à grande échelle. Début des années 90, les réseaux sans fil ne cessent de s’implanter dans le milieu des LANs. Les produits utilisent des technologies performantes mais propriétaires. Les principaux acteurs du marché (Lucent, Proxim ...) décide alors la création de la norme IEEE (groupe de travail créé en 1990, norme ratifiée en juin 1997). ARS 00/01

5 Bref historique En France, depuis Septembre 1995, France Télécom a libérée une partie de la plage de fréquence autorisant dorénavant les communications sans fil via des technologies de types Hertziennes En parallèle, les militaires libèrent aussi des fréquences Processus long, Lobby militaire puissant ... ARS 00/01

6 Pourquoi s’intéresser au sans-fil ?
Besoin croissant des terminaux portables dans différents milieux (industrie, logistique, hôpitaux …) Besoin d'un accès permanent des populations nomades au système d'information de l'entreprise, Pour transmettre La voix Des messages courts (bips, numériques, alphanumériques), Des données informatiques (fax, fichiers,textes, images). ARS 00/01

7 Pourquoi s’intéresser au sans-fil ?
Réaliser des installations temporaires, Mettre en place des réseaux en un temps très court (réunions, salons, show …) Eviter le câblage de locaux (chantiers, usines automobile ou maritime), de liaisons inter-bâtiments, Créer une infrastructure dans des bâtiments classés ou de grandes valeurs, des lieux ou le passage de câbles est prohibé (Jussieu & amiante). ARS 00/01

8 Pourquoi s ’intéresser au sans-fil ?
Maturité des technologies sans fil: Maîtrise de la téléphonie cellulaire sur une large échelle, Numérisation des communications, Miniaturisation des interfaces Assouplissement des réglementations Disponibilité de nouvelles fréquences Ouverture à la concurrence Suppression des monopoles ARS 00/01

9 Pourquoi s ’intéresser au sans-fil ?
Standardisation européenne (ETS ) par ETSI European Telecommunications Standards Institute Attribution des bandes de fréquences (bande des 2.4 Ghz) Normalisation IEEE Technologies des ondes : Radioélectriques : radio, micro-ondes Lumineuses : infrarouge, laser ARS 00/01

10 Technologies du sans fil : Principes
Ondes radioélectriques Cadre réglementaire contraignant (en France surtout) Traverse les parois, antenne omni ou uni directionnelle Portée de 100 m à quelques Kms (≈ lieu d'installation) Ondes lumineuses Ne traverse pas les parois, Débit faible (diffusion infrarouge), mais pas de danger pour l'homme (œil) Débit important en point à point (laser) ARS 00/01

11 Technologies du sans fil : Principes
2 modes de transmission complémentaires : ARS 00/01

12 Sans fil Radio : Fréquences utilisées
410/430 MHz 3RD 2.400 GHz (ETS ) norme réseaux locaux SST 400 MHz Radiotéléphone analogique 846/868 MHz Bi-Bop CT2 Abandonné 1880/1900 MHz DECT (RTC local) 5 GHz Hiperlan 500 1000 1500 2000 2500 5 GHz MHz 414/424 MHz Mobipac 3RD : Réseaux Radioélectriques Réservés aux données CT2 : Cordless telephone 2 (2ième génération) DECT : Digital European Cordless Telecommunication GSM : Global System for Mobile DCS 1800 : variante GSM 1710/1785 MHz DCS 1800 Ex : Bouygues 169,4 à 169,8 MHz Radio Messagerie 935/960 MHz GSM Ex : Itinéris, SFR ARS 00/01

13 Réseau sans fil Radio : Éléments
Le mobile se compose : D'une unité logique PC, terminal portable, imprimante … D'un émetteur /récepteur (adaptateur) Interne (carte PCMCIA) Externe ARS 00/01

14 Réseau sans fil Radio : Éléments
Les antennes sont de type très variable En France le choix est plus limité (législation + stricte) Exemples : Source Breezecom Gain : il se définit par rapport a une antenne de référence comme étant la puissance à fournir à l’antenne de référence convenablement orientée à la puissance qu’il faut réellement fournir pour produire la même intensité de rayonnement. Quand la direction n’est pas spécifiée, cela signifie que l’on considère le gain maximal de l’antenne, c’est-à-dire celui dans la direction du maximum de rayonnement. Si l’antenne de référence est une antenne isotrope (c’est-à-dire qu’elle rayonne avec la même puissance dans toutes les directions), le gain ainsi défini s’appelle gain absolu ou gain isotrope ; il est égal à 1.Dans le cas contraire on définit le gain relatif d’une antenne par rapport à une autre. ARS 00/01

15 Caractéristiques antennes
Valable pour tous les types d'antennes Facteur de Mérite (G/T) Sensibilité d'un système de réception Mesure globale du système de réception déterminé par la taille de l'antenne (G) utilisée et par la qualité (T) (niveau de bruit) du récepteur. Puissance Isotrope Rayonnée Équivalente (PIRE) puissance rayonnée dans une direction donnée ou dans la zone couverte. ARS 00/01

16 Réseau sans fil Radio : Éléments
Point d'accès (AP Access Point) : élément de base Interface du réseau sans fil <-> réseau filaire Émetteur/Récepteur radio qui couvre une zone appelé "cellule de communication " La cellule de communication : zone ou peut s'établir la liaison entre le point d'accès et un mobile. Point d'accès inclus dans la cellule du mobile et réciproquement ARS 00/01

17 Réseau sans fil Radio : Éléments
Cellule de communication (BSS): De taille variable, Liée à l'environnement d'installation Liée à la puissance du mobile, car le point d'accès (fixe) dispose à priori d'une source d'énergie + puissante En moyenne : 100 m < Ø < 300 m BSS : Basic Set Service ESS (Extended) : plusieurs BSS <=> plusieurs AP ARS 00/01

18 Réseau sans fil Radio : Éléments
Fonctions du point d'accès : Liaison filaire - sans fil Gère le trafic des mobiles de sa cellule En réception et en transmission de données Peut gérer en général jusqu'à 200 stations Type de matériel : Station (dédiée de préférence) avec : carte réseau traditionnelle pour le filaire, carte émission/réception radio (ISA,PCMCIA), Couche logicielle adéquate ARS 00/01

19 Réseau sans fil Radio : Éléments
Le pont radio : Fonction de pontage entre 2 réseaux câblés 100 à 200m de base Jusqu'à 500m avec antenne unidirectionnelle Peut aller jusqu'à 10kms (MAN) Se connecte à un réseau et non à une station Ne gère pas de cellule de communication ARS 00/01

20 Réseau sans fil Radio : Éléments
Borne d'extension : Mélange Point d'accès (gère une cellule) + pont radio Pas de connexion au réseau filaire (≠ point d'accès) Agrandit la zone de couverture sans ajout de câble Gère le trafic de sa cellule comme les points d'accès On peut en utiliser plusieurs pour atteindre les mobiles les + éloignés. ARS 00/01

21 Réseau sans fil Radio Prix approximatifs des éléments
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22 Réseau sans fil Radio : Topologie
Topologie Peer-to-Peer (sans fil complet) Stations dialoguant d'égal à égal Pas de passage par un point d'accès Mobile de puissance faible => courtes distances (30m) La grande majorité des adaptateurs permettent ce genre de communication Distribution de la gestion du réseau aux mobiles ARS 00/01

23 Réseau sans fil Radio : Topologie
Topologie Point d'accès : Toutes les communications passent par le point d'accès qui gère une grande cellule de communication Cellule de communication Point d'accès Réseau filaire ARS 00/01

24 Réseau sans fil Radio : Topologie
Topologie Point d'accès multiples : augmenter la couverture (filaire + point d'accès) augmenter le débit d'accès au filaire Etc ... Points d'accès ARS 00/01

25 Réseau sans fil Radio : Topologie
Borne d'extension Augmenter la zone de couverture avec une borne d'extension : Point d'accès ARS 00/01

26 Réseau sans fil Radio : Topologie
Réseau Filaire Pont radio Pont radio Réseau Filaire ARS 00/01

27 Radio LAN : Problèmes à résoudre
Législation ≠ selon les pays Produits différents Environnement avec atténuation élevée CSMA/CA Phénomène d'écho spectre étalé Interférence venant des autres utilisateurs spectre étalé + acquittement (ACK) Partage du spectre avec d'autres LAN Identifiant de domaine (BSS ID) Nœuds cachés Option CTS & RTS Sécurité WEP ARS 00/01

28 Technologie sans fil : Radio LAN
Narrow Band Technologie + ancienne (AM ou FM) (fréquence unique) Nécessite une licence d'utilisation de la fréquence Sensible aux interférences de même fréquence => remplacé par : Spread Spectrum Technique la plus utilisé dans les réseaux sans fil Origine militaire (protection espionnage 2ième guerre mondiale) Technique d'étalement du signal sur une bande de fréquence (ISM), moins sensible aux interférences et protection contre des écoutes éventuelles. ARS 00/01

29 Technologie sans fil : Radio LAN
Bandes ISM (Industrial, Scientific and Medical) US : 902/928 MHz, 2.4/ GHz, 5.725/5.875 GHz Europe : 2.4/ GHz En France : à GHz seulement Nécessite autorisation individuelle auprès de l'ART (automatique si population > habitants -:) Libération prochaine de 5.15/5.25 GHz ,sans demande préalable pour la mise en place des réseaux HIPERLAN A l'étranger libération de 5.25/5.3 GHz & 17.1/17.3 GHz ARS 00/01

30 Technologie sans fil : étalement de spectre
Deux techniques d'étalement de spectre FHSS : Frequency Hopping Spread Spectrum Spectre étalé à saut de fréquence DSSS : Direct Sequence Spread Spectrum Spectre étalé à fréquence directe Rq : Incompatibles entre elles ARS 00/01

31 Étalement de spectre : FHSS
Découpage en canaux < 1MHz (79 canaux au total, 35 en France) Algorithme de saut négocié au début (saut de fréquence 50 x/s) + règles de durée fonction des bandes (0.4s/30s bande 2.4GHz) Synchronisation parfaite émetteur/récepteur Émission sur F1 puis F2 au paquet suivant, le récepteur fait de même (unicité statistique de la fréquence et du récepteur à un temps t) Fréquences partageables, si séquence de saut différent (15) Saut de fréquence limite l'effet des interférences (Fx polluée) (paramétrable), Sécurité : séquence de saut + BSS ID + cryptage des données (http://www.scssi.gouv.fr) Utilisation maximale d'un canal 0.4s/20s bande 902Mhz 0.4s/30s bande 2.4GHz Durée algorithme de saut 0.4s ARS 00/01

32 Étalement de spectre : FHSS
Les sauts de fréquence du FHSS (semble aléatoire pour les autres mobiles) Utilisation maximale d'un canal 0.4s/20s bande 902Mhz 0.4s/30s bande 2.4GHz ARS 00/01

33 Étalement de spectre : DSSS
L'étalement de spectre réalisé par application d'un code redondant (utilisation d'une bande de fréquence + large que nécessaire) Pour chaque bit à transmettre, ajout d'un chip (longueur Xbits) X facteur d'étalement (10 dans la norme) + X grand, + le décodage sera simple (correction automatique en //) Code d'étalement fournit par un générateur "aléatoire" de longueur fixe, qui se reproduit régulièrement dans le temps Code d'étalement identique pour émetteur/récepteur Sécurité : Code d'étalement ≠, BSS ID, cryptage des données (http://www.scssi.gouv.fr). Utilisation maximale d'un canal 0.4s/20s bande 902Mhz 0.4s/30s bande 2.4GHz ARS 00/01

34 Étalement de spectre : DSSS
Données à transmettre Code pseudo-aléatoire Signal de sortie : Données + Code pseudo-aléatoire Utilisation maximale d'un canal 0.4s/20s bande 902Mhz 0.4s/30s bande 2.4GHz ARS 00/01

35 Étalement de spectre : Comparatif
Utilisation maximale d'un canal 0.4s/20s bande 902Mhz 0.4s/30s bande 2.4GHz ARS 00/01

36 Roaming (Errance) Technique issue du monde GSM
Roaming : permet d'être toujours joignable par le réseau et réciproquement (AP <-> mobile) Access Point A device that transports data between a wireless network and a wired network (infrastructure). IEEE 802.X A set of specifications for Local Area Networks (LAN) from The Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE). Most wired networks conform to 802.3, the specification for CSMA/CD based Ethernet networks. The committee completed a standard for 1 and 2 Mbps wireless LANs in 1997 that has a single MAC layer for the following physical-layer technologies: Frequency Hopping Spread Spectrum, Direct Sequence Spread Spectrum, and Infrared. IEEE HR, an 11 Mbps version of the standard is expected to be completed by the end of Independent network A network that provides (usually temporarily) peer-to-peer connectivity without relying on a complete network infrastructure. Infrastructure network A wireless network centered about an access point. In this environment, the access point not only provides communication with the wired network but also mediates wireless network traffic in the immediate neighborhood. Microcell A bounded physical space in which a number of wireless devices can communicate. Because it is possible to have overlapping cells as well as isolated cells, the boundaries of the cell are established by some rule or convention. Multipath The signal variation caused when radio signals take multiple paths from transmitter to receiver. Radio Frequency (RF) Terms: GHz, MHz, Hz The international unit for measuring frequency is Hertz (Hz), which is equivalent to the older unit of cycles per second. One Mega-Hertz (MHz) is one million Hertz. One Giga-Hertz (GHz) is one billion Hertz. For reference: the standard US electrical power frequency is 60 Hz, the AM broadcast radio frequency band is MHz, the FM broadcast radio frequency band is MHz, and microwave ovens typically operate at 2.45 GHz. Roaming Movement of a wireless node between two microcells. Roaming usually occurs in infrastructure networks built around multiple access points. Wireless Node A user computer with a wireless network interface card (adapter). ARS 00/01

37 Handover (recouvrir) Technique issue du monde GSM
Handover : Permet au mobile de continuer un transfert commencé dans une cellule, dans une autre Intercellulaire : passage d'une cellule à une autre (AP<->AP) Si le signal est trop faible (en général) Si un point d'accès sature (partage de trafic) Intracellulaire : Changement de canal (si signal fort) avec qualité faible Access Point A device that transports data between a wireless network and a wired network (infrastructure). IEEE 802.X A set of specifications for Local Area Networks (LAN) from The Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE). Most wired networks conform to 802.3, the specification for CSMA/CD based Ethernet networks. The committee completed a standard for 1 and 2 Mbps wireless LANs in 1997 that has a single MAC layer for the following physical-layer technologies: Frequency Hopping Spread Spectrum, Direct Sequence Spread Spectrum, and Infrared. IEEE HR, an 11 Mbps version of the standard is expected to be completed by the end of Independent network A network that provides (usually temporarily) peer-to-peer connectivity without relying on a complete network infrastructure. Infrastructure network A wireless network centered about an access point. In this environment, the access point not only provides communication with the wired network but also mediates wireless network traffic in the immediate neighborhood. Microcell A bounded physical space in which a number of wireless devices can communicate. Because it is possible to have overlapping cells as well as isolated cells, the boundaries of the cell are established by some rule or convention. Multipath The signal variation caused when radio signals take multiple paths from transmitter to receiver. Radio Frequency (RF) Terms: GHz, MHz, Hz The international unit for measuring frequency is Hertz (Hz), which is equivalent to the older unit of cycles per second. One Mega-Hertz (MHz) is one million Hertz. One Giga-Hertz (GHz) is one billion Hertz. For reference: the standard US electrical power frequency is 60 Hz, the AM broadcast radio frequency band is MHz, the FM broadcast radio frequency band is MHz, and microwave ovens typically operate at 2.45 GHz. Roaming Movement of a wireless node between two microcells. Roaming usually occurs in infrastructure networks built around multiple access points. Wireless Node A user computer with a wireless network interface card (adapter). ARS 00/01

38 Ondes lumineuses : Infrarouge
Peu utilisées dans dans les réseaux sans fils Portée faible, mais "confidentialité" Plage 870/950 nm Débit 1Mb/s Puissance : 2W Transmission synchrone ou asynchrone Normalisé IEEE Synchrone : la durée d'émission ou de non émission permet le codage des bits Asynchrone : codage par temps de pause 20µs = 0 36µs = 1 ARS 00/01

39 Ondes lumineuses : Laser
Technologie non normalisée Pour le point à point (pas de mobilité) Plage 900/950 nm Débit important > 50Mb/s En France, limité aux besoins internes (maximum 300m réglementé par la loi du 29/12/1990), sinon autorisation nécessaire Portée de l'ordre du kilomètre Synchrone : la durée d'émission ou de non émission permet le codage des bits Asynchrone : codage par temps de pause 20µs = 0 36µs = 1 ARS 00/01

40 Norme IEEE Standard unique pour tous les équipements radios dans la bande 2.4GHz pour des débits de 1 à 2 Mb/s en half-duplex (sinon prix des produits trop important) Définit une interface de "propagation aérienne" pour permettre l'interopérabilité entre les ≠ fournisseurs d'adaptateur Définit méthode de codage et de modulation (physique) Utilisation des 2 standards FHSS et DSSS pour la radio Utilisation d'1 méthode de transmission pour l'infrarouge (1Mb/s) Les puissances d'émission dépendent des pays France (ART) 100mW, USA (FCC) 1W pour la radio Infrarouge (bande 870/950nm) à 2W ARS 00/01

41 Norme IEEE ARS 00/01

42 Norme IEEE 802.11 (PHY) USA Europe France Canaux FHSS (1Mz) 79 79 35
Les canaux utilisables en France ARS 00/01

43 Norme IEEE 802.11 (PHY) USA Europe France Canaux DSSS 11 9 2 DSSS
Chip de 10bits Plage de 5MHz 2 fréquences principales en France & GHz ARS 00/01

44 Norme IEEE (MAC) Définit une couche d'accès au "média" (Medium Access Control) Le protocole utilisé est le CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) Collision impossible à détecter dans l'air : donc le protocole estime par un algorithme (CCA : Clear Channel Assessment) si le canal est libre ou non ("Évite" les collisions). Mesure du signal radio au niveau de l'antenne (RSSI) et comparaison avec un seuil prédéfini > Seuil => canal libre (émission) < Seuil => transmission différée). ARS 00/01

45 Norme IEEE (MAC) Options du protocole CSMA/CA pour minimiser les collisions RTS : Request To Send (destination,longueur message) CTS : Clear To Send ACK : ACKnoledge Établissement communication par une courte trame RTS Destinataire répond par CTS Collisions pour RTS et CTS (en général) Attente d'un timer (Network Allocation Vector) ACK renvoyée à émetteur pour bonne réception ARS 00/01

46 Norme IEEE 802.11 (MAC) Nœud caché : problème le + plus fréquent
peut perturber 40% ou plus de communications dans un environnement local très chargé. Survient quand une station ne peut plus en joindre une autre => le canal est il occupé ? A&B peuvent communiquer, mais pas A&C => état liaison A&C inconnu A&C peuvent essayer de joindre B en même temps, d'où collision => Utilisation des trames RTS, CTS et ACK pour prévenir de telles perturbations. ARS 00/01

47 Norme IEEE : Sécurité Algorithme de cryptage complexe WEP (Wired Equivalent Privacy). Protection contre pirates utilisant le même matériel Protection contre pirates à "l'écoute" (eavesdropping) WEP protège les données sur le médium de fréquences radio en utilisant une clé primaire de 64 bits et l'algorithme de cryptage RC4. Ne protège que les données et non les en-têtes de trame, pour maintenir la gestion du réseau. ARS 00/01

48 Norme IEEE : Puissance PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Équivalente Économie batterie avec connectivité totale (≈ veille +) Gérée par la sous-couche MAC. Le protocole prévoit que l'AP puisse mettre le mobile en veille pendant certains intervalles de temps. ARS 00/01

49 Norme IEEE 802.11 : Quelques offres
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50 Norme IEEE 802.11 : Conclusion
Premier standard des réseaux sans fil Base de développement pour de nouveaux standards à performances accrues Débits acceptables aujourd'hui Escalade permanente des débits qui touche obligatoirement le sans fil aussi Normalisation du b pour 11Mb/s en cours Développement Hiperlan (autres fréquences) ARS 00/01

51 IAPP : Inter-Access Point Protocol
Développements de Aironet, Lucent et Digital Complète IEEE qui couvre seulement l'interface "propagation aérienne" - station à point d'accès Spécifie l'interconnexion d'AP d'origine différente Permet le "roaming" entre ces AP IEEE : Protocole aérien normalisé Interopérabilité entre ≠ types de mobiles vers un même AP IAPP : Protocole entre AP Standard IAPP : AP d'origine ≠ dans même LAN Spécifications disponibles pour fournisseurs désirant l'implémenter ARS 00/01

52 Sources d'informations sur les RLAN
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53 Démonstration Matériel Breezecom (Achat 03/1999)
WB-10DF 17kF HT Pont radio AP-10DF 12kF HT Point d'accès SA-40DF 10kF Adaptateur 4 stations OMNI2 0.5kF Antenne externe FHSS propriétaire jusqu'à 3Mb/s ARS 00/01

54 HIgh PErformance Radio LAN : Hiperlan
En cours de normalisation ETSI : ETS Projet de recherche européen LAURA (Local Aera Network User Radio Access) (1993/1995) (Dassault) 5 GHz (5.15/5.25 en France) et 17 GHz (Pas en France) plage de 100 MHz : 5.15 à 5.30 GHz autorisant 5 porteuses (Europe) la bande de 5 Ghz sous tutelle de la DGPT la bande de 17 GHz sous tutelle des Armées conditions d'utilisation fonctionnement à l'intérieur des bâtiments sous-réserve de non brouillage et sans garantie de protection ARS 00/01

55 HIgh PErformance Radio LAN : Hiperlan
4 classes d'Hiperlan Depuis hiperlan2 : renommer en BRAN (4/97) Broadband Radio Access Network Disponibilité de produits début 2000 ? ARS 00/01

56 Technologies du sans fil : Hiperlan
Hiperlan + complexe que Distance entre 2 postes : 50 m (avec qualité optimale) Vitesse de déplacement des mobiles : 5 à 10 Km/h Débit utile au niveau MAC : 10 à 20 Mb/s Gestion réseau répartie & automatique (Intraforwarding) pas de station de base (option) pour mise en place rapide fonctions d'administration intégrées (MIB, ...) Options cryptage des données, service d'authentification, ... ARS 00/01

57 Sources d'informations sur Hiperlan
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58 Interconnexion de réseaux Faisceau hertzien
Débits importants sur des longues distances 34 Mbps sur plusieurs km, 2 Mbps jusqu'à 70 km. Spectre de fréquence : 2.4 GHz à 50 GHz 23 & 38 GHz : directivité importante (réseau urbain) Exemples offres : Couche physique : l'air (vitesse ≈ km/s) milieu inhomogène : perturbations faibles sur courtes distances (pluie, brouillard pénalisant sur les longues distances) Modulation de fréquence (FSK) FSK Frequence Shift Key ARS 00/01

59 Interconnexion de réseaux Faisceau hertzien
Réglementation stricte équipements et installateurs agréés par la DGPT (Direction Générale des Postes et Télécommunications) demande de licence et redevance qui dépend de la fréquence utilisée. Nécessite une étude avant implantation : bilan de la liaison distance, situation (altitude, climat, environnement radio-électrique) puissance isotrope rayonnée équivalente topologie du réseau (maillage, point à point) Coût : Location (FT) de 2X2Mb/s : 70Kf/an (≈ 6Kf/mois) ARS 00/01

60 Faisceau hertzien : Type de données
Numérique : Télécommunications Liaison inter PABX (sites éloignés) Transport de données Débits en France de 1 x à 16 x E1 (2 Mbps HDB3/G703) 34 Mbps (E3) Analogique : vidéo ARS 00/01

61 Faisceau hertzien : Éléments
Une liaison hertzienne se compose au moins de 2 entités qui seront équivalentes à chaque extrémité : Matériels extérieurs (Outdoor Unit (ODU)) Coffret aérien Matériels Intérieurs (Indoor Unit (IDU)) Coffret d'exploitation ARS 00/01

62 FH : Éléments extérieurs (ODU)
Antenne parabolique directive (Ø 30 ou 60 cm) fixé sur un mat à installer au sommet d'un bâtiment Unité de radiofréquence (oscillateur local hyperfréquence) Convertit fréquence intermédiaire IF venant de l'IDU en 23 ou 38 GHz Un câble coaxial (type RG 58) pour Alimentation électrique (48 volt continu) Transporter les signaux en utilisant une fréquence intermédiaire (IF). Longueur maximale : 200 m Passage en FO au-delà (utilisation de convertisseur) ARS 00/01

63 FH : Éléments intérieurs (IDU)
Contrôle des fréquences (IF, signaux de puissance, télémétrie, alarme) Interface, le signal HDB3/G703 est transcodé en format NRZ Modulation numérique FSK (Frequence Shift Key BFSK ou QFSK) de la porteuse intermédiaire (≈ 100 Mhz), Multiplexage/démultiplexage du signal composite sur canaux à 2 Mb/s Voie de service téléphonique intégré entre les IDU Interface utilisateur (console gestion locale) ARS 00/01

64 Faisceau hertzien : Schéma
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65 Faisceau hertzien : Exemple
Réseau de l'Université Claude Bernard à Lyon 7 sites de l'agglomération lyonnaise, 300 laboratoires de recherche, 27000 étudiants. La solution hertzienne permet : le transport de la voix (3500 postes téléphoniques), le transport de données informatiques. ARS 00/01

66 Faisceau hertzien : Exemple
INSA. La Doua Dorsale ROCAD Ethernet commuté 4 km UCB Lyon 1. La Doua 2 km 5 km Cardio 38 GHz 4x2 Mb/s Rockefeller 1 km 23 GHz 4x2 Mb/s 2 km 9 km Lyon Sud La Buire Observatoire ARS 00/01

67 Interconnexion de réseaux Services satellites
Histoire + récente : 1er satellite 04/10/1957 (ex URSS) Réseaux informatiques limités aux zones urbaines (pays industrialisés) Besoin de communiquer avec des sites non atteignables simplement par des réseaux terrestres. Applications de diffusion : Enseignement, TV ou programme "on demand" Applications pour postes mobiles : bateaux, avions, camions ... Technologie identique pour chaque site indépendamment de la situation géographique Construire de grands réseaux de plus de 1000 sites dispersés pour les grandes multinationales. Redondance possible garantissant un réseau disponible à 100% ARS 00/01

68 Satellite ARS 00/01

69 Les ≠ satellites Fonction de leur orbite terrestre
GEO : Geostationary Earth Orbit MEO : Middle Earth Orbit LEO : Low Earth Orbit ARS 00/01

70 Satellite GEO 1er a être mis en place, les + simple à mettre en œuvre
Même vitesse angulaire que la terre (semble fixe) Couverture globale : 3 satellites seulement Nombre total limité (angle 2° <=> interférences entre satellites) Orbite : Kms Délai (A/R) : 257ms (important) Applications : Diffusion, VSAT, liaison point à point Débit : jusqu'à 155 Mb/s Exemple s : Astra, Hotbird … ARS 00/01

71 Satellite MEO Orbite : 10000 Kms Délai (A/R) : 82ms
Applications : voix (mobiles), data bas débit Débit : 300b/s à 38.4 kb/s Exemples : Odyssey, Ellipso ARS 00/01

72 Satellite LEO Orbite : 640 à 1600 Kms
Délai (A/R) : 6 à 21 ms (≈ négligeable) Couverture globale : environ 40 à 900 satellites Applications : voix (mobiles), data haut & bas débit Débit : 2.4 kb/s à 155 Mb/s Exemples : Iridium, Globalstar, Télédesic ... ARS 00/01

73 Offres Services satellites GEO
Actuellement : Comsat, Hughes, MCI, Orion, Panamsat ... Source : MDS ARS 00/01

74 Offres Services satellites GEO
MPEG2 DVB. Micro ordinateur Carte PCI (pas cher et interface Plug & Play) Antenne Ø 80 ou + Matériels de réception (MDS) ARS 00/01

75 Offres Services satellites GEO
HUB : station maîtresse HyperProxy NMS Serveur de transfert HD Fonction proxy Network Management System Multiplexeur 8/15 entrées MPEG2 DVB (TV, internet, voix) HyperControl Authentification, cryptage, facturation, QoS Routeur : connexion HUB <-> Internet HyperGate Encodeur MPEG2 DVB internet (sortie à 52Mb/s) Matériels d'émission (MDS) ARS 00/01

76 Expériences satellites GEO
Matra/TPS & Alcatel/Inria Tenter de faire passer les applications consommatrices de BP par le satellite news, multicast ip, www (proxy) Sites connectés à l'internet à faible débit ou avec accès saturé ARS 00/01

77 Interconnexion de réseaux Services satellites
Problème TCP/IP et satellite GEO Délai de transmission peut atteindre 2s si on inclut les équipements de transmission/réception. TCP requiert l'acquittement des segments, ce délai est trop important pour le mécanisme de fenêtrage et celui de retransmission TCP émet à nouveau des segments qu'il considère comme perdu Solution (groupe de travail de l'IETF) modifier les mécanismes de régulation de TCP, mais on touche au protocole => changer d'orbite (diminuer délai) ARS 00/01

78 Offre Services satellites LEO
Iridium (1998), Globalstar (1999), Teledesic (2002), Motorola (2003) L'avenir est aux réseaux satellites LEO Le nombre de projet le prouve Bonne qualité de transmission, Délai faible adaptée aux protocoles réseaux Terminaux de petites tailles à prix raisonnables ARS 00/01

79 Offre Services satellites : Globalstar
Services : voix, donnée, fax, radio-messagerie, positionnement, localisation Coût : 2,8 milliards de $ Projet du consortium Loral-Qualcomm (86) rejoint par France Telecom, Alcatel (94). Autorisation lancement satellite 01/95 Fréquences Utilisateur : 1610/1626MHz (uplink) /2500MHz (downlink) Passerelle : 5091/5250 MHz (uplink) 6700/7075MHz (downlink) Essentiellement Télécoms : téléphone mobile, cabines téléphoniques, suivi des flottes (camions, bateaux ...) Données : Protocole CDMA (Code-Division Multiple Access) nouvelle technique de transmission numérique. Méthode ou les signaux sont émis sur une même porteuse, mais mélangés par une séquence pseudo aléatoire (étalement du spectre par répartition de code) ARS 00/01

80 Offre Services satellites : Globalstar
Lancement débute début 97 Lanceurs américains, russes et chinois. Ouverture du service en 1998 24 premiers satellites (Couverture US) 24 derniers satellites pour fin 1999 48 satellites (8,5m x 2 m) de type Big LEO (orbite : 1400 Kms) (7.5ans) tour de la terre en 114', inclinaison de 52° par rapport à l'équateur, couverture de la planète sauf les pôles, un point au sol est vu par plusieurs satellites (maximum 5). station terrestre avec un rayon d'action de 900 à 1000 km peut servir plusieurs pays ARS 00/01

81 Offre Services satellites : Teledesic
Projet le + cher (9 milliards de $) Début vers 2004 ? McCaw (leader GSM US) + Microsoft + Boeing (satellite & lanceur) 840 satellites de type LEO (10 ans) couverture de la planète sauf les pôles Services : voix, donnée, fax, radio-messagerie, vidéo Protocole : TDMA, (division de la BP en IT), FDMA (division de la BP en sous bande), Débit : jusqu'à 2Mb/s (uplink) jusqu'à 64Mb/s (downlink) Fréquence : 28.6/29.1 GHz (uplink) 18.8/19.3 GHz (downlink) ARS 00/01

82 Informations Services satellites
(Hughes) (Société française MDS) (Matra Grolier Network) ARS 00/01


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