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13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.1 Wireless WLAN, MAN, HAN, PAN … Donche S. & Pellegrin T. RICM 3éme année.

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1 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.1 Wireless WLAN, MAN, HAN, PAN … Donche S. & Pellegrin T. RICM 3éme année

2 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.2 Wireless Présentation Fonctionnement du Wireless Les Normes –802.11, Bluetooth, Dect, HomeRF … Comparaisons Les Utilisations Wireless –Havi, urban wireless … Conclusion

3 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.3 Wireless But : le « tout réseaux » Domaines dapplication – Wlan, Pan, Han… Secteurs concernés – Entreprises & particuliers Beaucoup de normes en concurrence Enjeux économiques importants

4 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.4 Wireless Bref historique des Réseaux –lan, wan, man, wlan, pan, han … INTERNET

5 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.5 Wireless Les ondes contre « le tout câblé » (1/3) Avantages des câbles – Débit important (plus de 1 Gbit/s) – Technologie éprouvée – Nombreuses installations existantes Inconvénients des câbles – Installation difficile – « Tout réseaux » impossible – Réseaux difficiles à faire évoluer

6 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.6 Wireless Les ondes contre « le tout câblé » (2/3) Avantage Wireless – Câblage inexistant – Rapidité dinstallation Inconvénient Wireless – Débit plus faible (1Mbit/s-> 54Mbit/s) – Interférences – De nombreuses normes wireless

7 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.7 Wireless Les ondes contre « le tout câblé » (3/3) Des alternatives –Utilisation du réseau électrique privé Homeplug (150 kbit/s à 10 Mbit/s) EDF… –Utilisation des lignes téléphoniques privées HomePNA (10 Mbit/s)

8 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.8 Wireless Comparaison Technologies Wireless Infra-rouge (THF ~100 GHz à ~10 14 GhZ) Ondes Radios (UHF – SHF ~900 Mhz à ~10 Ghz) Avantages : - Haut débit - Sécurité transmission Inconvénients : - Omnidirectionnelle - Ne passe pas les obstacles - Problèmes à la lumière du jour et liés au temps Avantages : - Passe les obstacles - Non orienté (Multidirectionnel) Inconvénients : - Perturbation - Mauvaise sécurité des transmissions

9 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.9 Wireless Tv : ~ 100 MHz à ~ 1 GHz Radio FM : ~ 80Mhz- ~100 Mhz Spectre des ondes : Radio Télécommunications (UHF- SHF) 900MHz 1900MHz 2400 MHz 5 GHz 10 GHz DECT UMTS b Bluetooth HomeRF Technologies privés a Hiperlan 1 Hiperlan 2 GSM

10 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.10 Wireless La bande des 2.4 GHz. Bande de fréquence libre (ISM) Problèmes internationaux –Différences de largeur de bande allouée entre pays. (France Espagne et Japon différents du reste du monde). Saturation de la bande des 2.4 GHz Solution utilisation de la bande des 5 GHz Bande ISM : GHz à GHz

11 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.11 Wireless Exemple dapplications wireless Mise en oeuvre du tout réseaux - PDA, PocketPC, périphériques externes, … - TV/Video, Hifi, … - Wearable… - Pacemaker… Les réseaux wireless (WLan) La domotique …

12 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.12 Wireless : Fonctionnement Fonctionnement des normes. Les couches OSI. Les technologies larges bandes. –FHSS –DSSS –OFDM Modulation sur fréquence porteuse. –FSK Accès au canal de communication.

13 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.13 Wireless : Fonctionnement Fonctionnement du wireless Standards basés sur le modèle OSI Spécification des premières couches de ce modèle Application Présentation Session Transport Physique Réseau Donnée Liason Logical Link Control (LLC) Media Acess Control (MAC) Couche Wireless

14 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.14 Wireless : Fonctionnement Technologies larges bandes Développées par larmée Partager la bande passante entre plusieurs systèmes Eviter les interférences Techniques : FHSS, DSSS, OFDM …

15 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.15 Wireless : Fonctionnement Technologies larges bandes : Technologie FHSS (frequency hopping spread spectrum ). –Sauts entre les fréquences démissions –Ex : bluetooth divise la bande des 2.4 GHz en 79 canaux de 1 MHz –Sauts selon une règle pseudo-aléatoire. –Intérêts : simple, résistance aux interférences, sécurité.

16 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.16 Wireless : Fonctionnement Technologies larges bandes : FHSS temps Fréquence Interférences

17 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.17 Wireless : Fonctionnement Technologies larges bandes : Technologie DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum ) –divise la bande passante en canaux (ex : b bande des 2.4 GHz séparée en 11 canaux de 8 MHz) –Intérêt : vérifications et correction derreurs –Conversion des bits de données en une série de bits redondant (chip) 01Signal original : Signal étalé : Transformé en Symbole

18 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.18 Wireless : Fonctionnement Technologies larges bandes : Technologie OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) –Divise la bande passante en canaux –Bits de données transmis à différentes fréquences simultanément –Signal reconstitué à partir dune transformée de Fourier rapide –Utiliser pour les Standards wireless de haut débit (ou encore ADSL)

19 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.19 Wireless : Fonctionnement Modulation La modulation FSK (Frequency Shift Keying ) –But : augmenter le débit de la transmission –Des variantes sont utilisées dans les normes wireless utilisant la technique FHSS (GFSK, QFSK …) –Modulation de fréquence –Faible coût des composants Autres types utilisés PSK, MAQ … (cf : Voir cours DANSOU en TS…)

20 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.20 Wireless : Fonctionnement Accès au canal de communication : Couche liaison du modèle OSI Partage du canal de communication TDMA, CSMA/CA.

21 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.21 Wireless : Fonctionnement Accès au canal de communication : TDMA –Communications synchrones –Espaces de temps alloués à chaque entités –Utilités voix et streaming –Explications : M1 M2M4M3M2M3M4M2 Temps

22 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.22 Wireless : Fonctionnement Accès au canal de communication : CSMA / CA –Communication asynchrone –Mécanisme découte du réseaux et transmissions –Similitudes CSMA/CD (Ethernet) (Détection collisions entre paquets) paquet M1 M3 M2écoute paquet écoute Temps

23 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.23 Wireless : Fonctionnement Accès au canal de communication : CSMA / CA paquet M1 M3 M2écoute paquet écoute Temps RTS CTS

24 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.24 Wireless : Fonctionnement Accès au canal de communication : CSMA / CA : les paquets RTS et CTS C D A B RTS CTS

25 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.25 Wireless : Les normes Description des standards -DECT Bluetooth -homeRF -Hiperlan Comparaison

26 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.26 Wireless : Les normes DECT Lancement en 92 : par lETSI (European Telecomunication Standard Institute) Travaux commencés dans les années 80. But - Développer un standard de téléphonie numérique domestique Avantages - Gestion possible de donnée - Conçu pour une interconnexion avec dautres types de réseaux - Coût très peu élevé (aujourdhui Téléphones sous norme DECT 600Fr à Continent)

27 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.27 Wireless : Les normes DECT Technologie - Bande de fréquence 1,8 Ghz - Utilisation de slots de type TDMA - Débit : 552Kbit/s - Distance 300m pour 100 mW Bilan et avenir - A fait ces preuves, technologie utilisé dans HomeRF… - Grand succès en Allemagne - Futur passerelle entre GSM & UMTS - Gestion des PABX en WPABX

28 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.28 Wireless : Les normes Les normes Norme publiée en juin 97 par lIEEE premier standard Wireless Norme basée sur une topologie cellulaire Etablie pour 2 catégories darchitectures : - Ad-Hoc (Peer to Peer) - Infrastructure (à point accès (AP))

29 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.29 Wireless : Les normes Le mode Ad-Hoc IBSS BackBone BSS AP Le mode infrastructure Possibilité de Roaming

30 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.30 Premier Accès - Ecoute passive - Ecoute active Phase dauthentification Phase dassociation -échange dinformations (capacité, position, synchronisation dhorloge…) Wireless : Les normes Déroulement daccès à une cellule Echange de données

31 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.31 Wireless : Les normes Les normes Divisée en plusieurs groupes de travail : a,b,c,d,e,f … Deux normes particulières – b : nommée WIFI (placé en standard) –11 Mbit/s fréquence : 2,4 Ghz sous DSSS ~ 100 mètres pour 10 mW – a –54 Mbit/s fréquence : 5 Ghz sous OFDM

32 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.32 Wireless : Les normes Les Problèmes de sécurité Accès aux ressources : Authentification par password Ecoute clandestine : - Le WEP (Wired Equivalent Privacy) Algo. :RC4 de RSA (Clé 40bits maintenant 128 bits) Générateur de nombres pseudo-aléatoires initialisés par une clé secrète.

33 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.33 Wireless : Les normes Le type de matériel vendu ( certifié WECA ) - Pont daccès - Hubs - Cartes Wireless (PCMIA, ISA, PCI, PCCARD…) - Périphériques externes … Les constructeurs suivent … Apple, IBM, Intel, 3COM, Cisco, D-Link, Nokia, Sony, Toshiba … AP

34 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.34 Wireless : Les normes AirPort dAPPLE Caractéristiques : b - ~50m - Connexion jusquà 50 PC/MAC - chiffrage : 128 bits WEP - ~250$ Carte Wireless AirPort b - ~100 $

35 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.35 Wireless : Les normes De nombreux produits déjà disponibles… Windows XP aussi …

36 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.36 Wireless : Les normes Origines : Standard créé par 5 grandes compagnies : Ericsson, Nokia, IBM, Toshiba et Intel. Positionnement : technologie sans licence de courte portée : PAN Une technologie déjà bien implantée Maintenant 300 compagnies … Petits composants utilisant une faible puissance. Certification attribuée aux constructeurs suivant les spécifications bluetooth

37 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.37 Wireless : Les normes Technique : –Transmission : Bande des 2.4 GHz –Débit : 730 Kbit/s max –Portée : max 40m –Technique FHSS : 1.6 saut/s –Gestion des communications : synchrone ou asynchrone. –Nombre de sous-réseaux en parallèle : 8

38 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.38 Wireless : Les normes les scatternets et les piconets. –Un réseau bluetooth : un piconet. –1 piconet : un maître et des esclaves (7 maximums). –Communication entre des réseaux : les scatternets.

39 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.39 Wireless : Les normes Les produits Peu de produits Cartes PC Toshiba : 1800 Fr Des Périphériques Adaptateurs Port USB, séries, parallèles

40 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.40 Wireless : Les normes Les produits Cartes PocketPC : 179 $ Téléphones

41 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.41 Wireless : Les normes Conclusion –Technologie pour les WPAN –Connections de Périphériques, PDA, mobiles … –Trop limitée pour réaliser un WLAN. –En perte de vitesse. –Dans lavenir : une nouvelle norme bluetooth 2: Portée : 100m Débit : 10 Mbit/s

42 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.42 Wireless : Les normes Origines : technologie de Proxim qui compte en soutient Motorola, Compaq, et Intel. Positionnement : le marché des particuliers Un protocole hybride : –Utilise la norme DECT : transfert de la voix (TDMA) –Utilise la norme : transfert de données (CSMA/CA) Permet de multiples canaux de voix

43 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.43 Wireless : Les normes Technique : –Réseaux : ad-hoc et à point daccès –Transmission : Bande des 2.4 GHz –Débit : HomeRF1 1,6 Mbit/s ou HomeRF2 10 Mbit/s –Portée : environ 100m –Technique FHSS : 50 saut/s –Clé de 128 bit (système 32 bit IV)

44 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.44 Wireless : Les normes Les produits : –Faible coût ??? –Gamme symphonie de Proxim Cartes PC : 100$ Adaptateurs USB Stations de base (gateway) : 200$

45 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.45 Wireless : Les normes But : devenir le leader chez les particuliers Facilité de mise en oeuvre. Petit coût. Peut devenir un standard ??

46 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.46 Wireless : Les normes Présentation –Standard européen initié par lETSI –2 normes : hiperlan1 et hiperlan2 –Hauts débits Technique –Bande des 5 Ghz –Utilisation de OFDM, TDMA –Sécurité : DES,3DES

47 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.47 Wireless : Les normes HiperLan 1 –Réseaux ad-hoc –débit de 20 Mbit/s HiperLan 2 –Réseaux à points daccès –débit de 54 Mbit/s

48 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.48 Wireless : Les normes Avantages : –Soutiens dentreprises comme nokia, ericsson, dell, bosch. –Norme acceptée par lART en France Inconvénients : –Norme européenne avec peu de soutiens pour le marché américain –Premiers produits disponibles début 2002

49 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.49 Wireless : Comparaison NormesBande (GHz) débitportéemarchédispobluetooth Kbit/s max40 mPAN Premiers produits a 554 Mbit/s 100 m et plus WLAN Beaucoup de produits b Mbit/s hiperlan1 520 Mbit/s 100 mWLANprototypes Mbit/s homeRF 2.41, Mbit/s100 m WLAN, HAN Premiers produits Tableau récapitulatif

50 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.50 Wireless : Comparaison Comparaison aspects commerciaux : très implanté au USA – réseaux publiques, wild Wireless… – 2005, 90 % des portables équipés WIFI (Gartner Group) De nombreuses critiques sur bluetooth (portée, débit). homeRF en recul. Demain : lutte entre a et hiperlan sur les hauts débits

51 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.51 Wireless Middleware disponible Standard darchitecture dapplications réparties entre les appareils digitaux de la maison Norme créé par de grands industriels de lélectronique gestion flux audio et vidéos. Indépendante des langages et des systèmes dexploitation. Communication : utilisation dun bus à messages Support : connexion firewire (IEEE 1394) Technologie compatible avec les technologies wireless

52 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.52 Wireless Middleware disponible API java de développement Exemples dapplication –Transmission des données dun caméscope sur la télévision –Diffusion dun film pour toute la maison Conclusion : –nécessité dêtre un standard. –Le « tout réseaux »

53 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.53 Wireless Le Wireless en France - Organisme de régulation lART - Utilisation interdite en milieu ouvert (distante > 100 m) - Sans autorisation : Particulier, immeuble … Avec puissance réduite Fréquences Puissance - 2 normes reconnues Bluetooth et Hiperlan - Réseau publique interdit jusquen 2004 ?? ,5 MHz 2446,5-2483,5 MHz 10 mW 100 mW

54 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.54 Wireless La communauté Wireless dans le monde Seattle Wireless -Gratuit, réalisé par des bénévoles -Conseils pour créer des nodes, antennes… -BUT : Créer un MAN libre, et développer un réseau Internet entièrement gratuit -Utilisation de b à laide dalgorithme de routage RSPF… -Concurrent des réseaux cellulaire (UMTS, GPRS) …

55 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.55 Wireless Nombre de nodes : 128 (au 13/12/2001) Utilisateurs : ????

56 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.56 Wireless Conclusion Marché de 1.6 milliards $ en > 4.6 milliards $ en 2005 Aspects commerciaux : une guerre des normes, il ne pourra en rester quune … Saturation de la bande des 2.4 Ghz Pour quand le « tout réseaux »…

57 13/12/2001Wireless - Donche S. & Pellegrin T.57 Wireless responsable scientifique: Claude Castelluccia thème: Ce séminaire fera le point sur les technologies de réseaux sans fils, et abordera également le sujet de la sécurité de ces réseaux. Séminaire InTech 24/01/2002 à 14h à lINRIA


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