Les réseaux sans fil BRASSAC Anne DARRIEULAT Maya HADJISTRATIS Emmanuel ROUSSE David Tuteur : BARRERE François MAYA.

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1 Les réseaux sans fil BRASSAC Anne DARRIEULAT Maya HADJISTRATIS Emmanuel ROUSSE David Tuteur : BARRERE François MAYA

2 Plan Introduction Architecture Fréquences radio Concepts généraux
Spécificités Du WPAN aux réseaux de mobiles Impacts Conclusion MAYA Pour vous présenter les résultats de nos travaux d’études et de recherches sur le sans fil, nous allons aborder la présentation ainsi Dans l’introduction, nous verrons pourquoi on parle de plsu en plus des technologies sans fil Nous essayerons ensuite de montrer l’architecture des réseaux sans fil Les fréquences utilisés sur ces réseaux Les concepts généraux (allocation des ressources, politiques d’accès, techniques de transmission) qui sont repris et adaptés selon des besoins de chaque technologie Les spécificités du sans fil avec notamment la gestion de la mobilité Un résumé des différents technologies étudiées, à savoir les réseaux domotiques, les LAN sans fil, la boucle locale radio, les réseaux de satellites et enfin les réseaux de mobiles Les impacts de ces nouvelles technologies sur notre mode de vie Enfin, la conclusion de notre exposé

3 Introduction Objectif Situation actuelle Solutions
·dresser un panorama des technologies sans fil Situation actuelle ·mobilité des personnes ·augmentation du nombre d’équipements portables ·besoin d’accès permanent à l’information (voix, données, vidéo) ·nécessité de mettre en place rapidement de réseaux ·nécessité d’installer des infrastructures temporaires ·ajout d’une infrastructure réseau à un bâtiment existant ·informatisation de monuments historiques classés Solutions MAYA L’objectif de cet exposé est de dresser un panarama des technologies sans fil. Qu’entend-on par sans fil ? Un reseau sans fil est un réseau dans lequel on substitue les habituels cables par des connexions via les ondes radioelectriques. A cette fin, des bornes sont installees pour delimiter une zone de couverture; les utilisateurs peuvent en profiter à condition de disposer d'un adaptateur pour emettre et recevoir sur ce reseau. Cet adaptateur peut prendre la forme d'un boitier, d'une carte PCI ou encore, pour les ordinateurs portables, d'une carte réseau Pourquoi s’intéresser aujourd’hui au sans fil ? Un ensemble de facteurs en réalité pouvent le concept du sans fil. Les personnes voyagent de plus en plus Les équipements portables sont devenus abordables L’information est devenu une capitale et y accéder simplement et à tout moment est une nécessité absolue D’un point de vue plus informatique, l’installation rapide d’infrastructures réseaux définitives ou temporaires, l’extension des réseaux existants, la câblage de monuments anciens sont autant de besoins que les technologies sans fil permettent de couvrir En effet, ces technologies sont aujourd’hui matures Les États assouplissement leur réglementations, notamment en ce qui concerne l’utilisation de certaines bandes de fréquences Des travaux de normalisation ont été réalisés ·maturité des technologies sans fil ·assouplissement des réglementations ·réalisation de travaux de normalisation

4 Architecture Carte SIM Mobiles Antennes terrestres Commutateur
Identification de l’abonné Réseau cœur Réseau cœur Poste mobile de l’abonné Réseau d’accès radio Satellite Satellite @ MAC @ IP Antenne satellite DAVID Les différents systèmes de réseaux que nous avons étudiés font apparaître l’architecture suivante, avec des équipements (mobiles, antennes, satellites, …) et des interfaces entre ces équipements (air, air-terrestre, …) La 1° interface relie la module d’identification (carte SIM, adresse IP, …) et le terminal (téléphone, PC, …). Le rôle de cette interface est donc de sécuriser les communications qui s’établissent à partir du terminal La 2° interface, appelée souvent interface air, permet au poste client (le terminal) de communiquer avec l’antenne qui forme l’extrémité du réseau d’accès radio. Cette antenne peut être terrestre ou satellitaire. La zone géographique couverte par l’antenne est appelée cellule. Le concept de cellule est présent dans tous les systèmes que nous avons étudiés. C’est donc au niveau de cette interface air que l’on gère en partie la mobilité du terminal. On retrouve donc ici des problématiques de gestion d’accès au réseau (tous les terminaux en même temps ou les uns à la suite des autres). C’est donc un point essentiel de l’architecture puisque les ressources radio sont limitées et qu’il faut donc les allouer de manière optimale. De plus, des nombres sources de perturbations sont à prendre en compte sur cette interface. Il faut donc mettre en place des techniques pour fiabiliser les communications entre terminaux et antenne La 3° interface correspond à la liaison entre l’antenne et le 1° nœud du réseau cœur, la plupart du temps filaire. En fait, vu le nombre important d’antennes (dans les réseaux de mobiles surtout), on rassemble un ensemble d’antennes pour former un sous-système d’accès radio et on relie ces sous-systèmes au réseau cœur. Les réseaux cœur de différentes opérateurs étant évidemment relier entre eux. C’est au niveau de cette interface que l’on gère notamment l’acheminement des appels vers l’antenne adéquate laquelle diffusera la communication vers la terminal destinataire. Cette interface doit également gérer la mobilité en partenariat avec l’interface air (mais ici entre sous-systèmes d’accès radio et pas au niveau de la cellule) La 4° interface enfin concerne les communications entre deux nœuds terrestres dans un réseaux de mobiles ou entre deux satellites dans une constellation de satellites Portables

5 Fréquences radio Fréquence (Hertz) Longueur d’onde (m) 300 KHz - 3 MHz
30 - 300 KHz 3 - 30 KHz 300 MHz - 3 GHz 30- 300 MHz GHz 3-30 GHz 3-30 MHz EHF SHF UHF VHF HF MF LF VLF 2.4 GHz 26 GHz 5 GHz 3.5 GHz 5 KHz 802.11 802.11b 802.11g BLUETOOTH 802.15 HomeRF BLR 802.11a 802.11e BLR Hyperplan 27 GHz Ondes Radio Bandes Ka MANU Présentation des différentes bandes de fréquences des technologies sans fil utilisées … Évidemment, l'Autorité de régulation des télécoms (ART) a son mot à dire sur l'utilisation de ce spectre radio. Il existe donc un cadre réglementaire à respecter pour déployer des réseaux sans fil L'utilisation du spectre est très réglementée, notamment parce qu'il est exploite par l'armée. L'ouverture des réseaux radio-électriques a toutefois commencé En juillet 2001, l'ART a précisé les conditions d'utilisation pour les WPAN et les WLAN. Ces conditions concernent la puissance des émetteurs et le lieu d'émission Pour résumer, les RLAN à l'extérieur des bâtiments et sur le domaine public sont interdits; ils sont en revanche autorises a l'intérieur des bâtiments et a l'extérieur tant qu'il s'agit d'un domaine privé et tant que les émetteurs respectent des limites de puissance Pour la BLR et l’UMTS, l’ART distribue des licences d’utilisation après l’examen des réponses aux appels d’offres lancés L’ITU est responsable des procédures de coordination et d'enregistrement des systèmes satellitaires Ondes courtes Ondes moyennes grandes ondes 10 -2 Communication par satellite 10 -1 Radar télévisé 1 FM 10 102 103 Longueur d’onde (m)

6 Concepts généraux Allocation de ressources radio
Par fréquence Par temps Par code Porteuse Porteuse Politiques d’accès aux canaux ·réservation fixe, FAMA ·accès aléatoire, RA ·réservation de paquet, PR ·réservation dynamique, DAMA Porteuse Techniques de transmission MANU Pour une gestion efficace de l’interface radio commune à tous les utilisateurs, les technologies filaires ont été adaptées aux propriétés des systèmes de mobiles et sans fil. C’est ainsi que des méthodes d’allocation des ressources radio, de multiplexage (pour l’accès au réseau) et de transmission ont été mises au point En fait, on dispose d’un canal physique et on le découpe en canaux logiques selon trois méthodes principales FDM (Frequency Division Multiplexing) : on associe une bande de fréquence à chaque signal ou groupes de signaux transportés. Plus simplement, on divise la bande en sous bandes de fréquences disjointes. Chaque sous bande représente une porteuse. Le signal à transporter module une fréquence porteuse. En d’autres termes, le signal explore une gamme de fréquences autour de la fréquence porteuse TDM (Frequency Division Multiplexing) : on divise le temps en tranches (slot time) et chaque tranche est allouée à une station CDM (Code Division Multiplexing) :dans ce cas, on utilise dans de cas un code pour étaler les communications des stations sur la bande; plusieurs codes permettent de multiplexer plusieurs signaux sur la même bande. Chaque station combine l’information à envoyer avec son code et transmet sur la totalité de la bande passante. Tous les signaux se chevauchent et le récepteur doit corréler le signal reçu avec le même code que celui de l’émetteur pour déchiffrer le message Il est nécessaire de partager un support unique entre plusieurs utilisateurs. Une politique d’accès au support est donc mise en place En FAMA, après avoir divisé la bande passante en sous-porteuses, on assigne chaque porteuse à une station de manière fixe En RA, on applique une politique d’accès aléatoire (comme en 803.3) sur chaque porteuse La réservation de paquet, PR, consiste à réserver un ou plusieurs paquets pour chaque station (mais cela nécessite d’avoir des stations synchronisées au niveau de l’horloge) En DAMA, l’assignation d’une porteuse à un client se fait à la demande, ce qui permet par exemple d’adapter le débit en fonction de l’application On arrive enfin aux techniques de transmission. En FM, on envoie un signal continu sur le support En MD, on génère des valeurs discrètes (0 ou 1 par exemple) sur le support (adapté à la transmission d’informations numériques) ·modulation analogique ·modulation numérique FM MP

7 Spécificités Mobilité Débits Distances Sécurité
Handover Cellule Paging Débits encore en dessous de débits proposés sur du filaire Distances ANNE On aurait pu également citer, de manière spécifique au sans fil, le contrôle de puissance (pour conserver l’énergie électrique le plus longtemps possible et pour réduire le bruit d’interférence sur les autres utilisateurs du réseau) et les techniques de localisation optimale (lors des changements intercellulaires) pour diminuer le gaspillage des ressources sur cette interface de quelques mètres (WPAN) à plusieurs kilomètres (satellites) Sécurité l’accès au réseau se doit d’être très contrôlé (carte SIM)

8 WPAN Caractéristiques Situation actuelle
Objectif : unifier les différents systèmes de transmission radio qui vont s’installer dans les foyers. La norme : BLUETOOTH norme mondiale de connectivité sans fil des usages à très courte portée à la maison ou au bureau protocole de réseau s’organisant lui-même La technologie communication radio grands débits bidirectionnels à courte distance (zone libre de 2.4 GHz) portée : 10 mètres (100 m avec amplificateur) faible consommation d’énergie Inconvénients divers dispositifs sans fil peuvent coexister pacifiquement à l’intérieur d’une même bande l’écoute radio et l’interception des données sont possibles saturation du signal réseau (volontairement) Réseau unique MANU Situation actuelle la domotique : l’ère des maisons intelligentes le premier réseau public BLUETOOTH le premier virus découvert sous PalmOS

9 WLAN Caractéristiques Situation actuelle filaire sans fil
Objectif : utiliser les ondes hertziennes pour établir des communications entre équipements La norme : IEEE l’équivalent de l’IEEE pour le filaire IEEE b, parue en 1998, s’impose à l’heure actuelle, face à HiperLAN 2 IEEE g, éditée en 2001, devrait lui succéder La technologie communication radio dans la zone libre de 2.4 GHz portée : 50 à 600 mètres Architecture filaire sans fil Situation actuelle DAVID Alors que les WPAN sont destinés à priori à des connexions entre des appareils distants de quelques metres, les WLAN concernent, comme l’acronyme l’indique, le périmetre d'un réseau local, installé dans une entreprise, dans un foyer ou encore dans un espace public. L’objectif est double, d’une part, faire communiquer des équipements informatiques sans utiliser de fil. D’autre part, permettre des communications entre équipements sans fil et équipements existants connectés à un réseau filaire C’est en 1990 que l'IEEE a lancé son projet de normalisation des WLAN. La première norme publiée fut l’IEEE avec un débit de 1 à 2 Mbit/s dans la bande des 2,4 GHz puis sont apparues ensuite les normes b, g, a, e et i. Le groupe b pour le passage à 11 Mbit/s en 2,4 GHz Le groupe g et a pour le passage à 54 Mbit/s en 2,4 GHz Le groupe g et a pour le passage à 54 Mbit/s en 5 GHz Le groupe e pour la prise en compte de la qualité de service Le groupe i pour la sécurité avec notamment le protocole WEP (Wireless Equivalent Privacy) En parallèle, l’ETSI en Europe a édité HiperLAN 1 puis HiperLAN 2 HiperLAN 1 pour un accès radio à 19 Mbit/s en 5 GHz HiperLAN 2 à 54 Mbit/s en 5 GHz et 17 GHz Actuellement, b semble atteindre sa masse critique alors qu’HiperLAN semble être delaissé par les constructeurs. En fait, g devrait succéder rapidement à b L’architecture de base se compose d’une cellule autour d’un point d’accès. Les équipements sans fil dialoguent avec la cellule dans un périmétre de 50 à 600 mètres. Le point d’accès est relié au réseau filaire Aujourd’hui, on peut dire que le marché du LAN sans fil est enfin mature. Les 120 membres de l'Ethernet sans fil (Weca) ont trouvé le chemin de l'interopérabilité. Résulte de tout cela le label Wifi En ce qui concenre les perspectives, la plupart de cabinets, don’t le le Gartner Group dont je cite les chiffres, misent sur une chute de 50% du prix des composants b dans le courant 2002 et estime que, d'ici à 2005, 90% des portables seront equipes d'un adaptateur WiFi. Ces previsions concernent toutefois en premier lieu les Etats-Unis et non l'Europe Il reste cependant à régler le problème de la sécurisation des réseaux sans fil, avec une amélioration nécessaire du protocole WEP car pour l’instant, ce sont les technologies classiques de VPN qui sont utilisées marché mature (consortium WECA, label WiFi) un complément voire une alternative à Ethernet la sécurisation du réseau sans fil doit être étudiée avec attention (WEP, VPN)

10 MAN Caractéristiques Situation actuelle
Attribution de licences par l’ART pour la boucle locale radio Le standard : LMDS inclus la norme DAVIC La norme : IEEE IEEE , parue en 2001, bandes de 10 à 60 GHz IEEE a, prévue en 2002, bande de 2 à 11 GHz Technologie : deux zones, 3.5 GHz et 26 GHz point - multipoint portée : 7 km sans obstacle débits : de 512 Kbit/s à 2Mbit/s récepteur doit être fixe MAYA Situation actuelle chiffres annoncés non atteints les opérateurs de la BLR vont devoir se concentrer sur l’optimisation de la répartition des fréquences entre les clients

11 WAN Caractéristiques Situation actuelle LEOS 1000 km MEOS 13000 km
Objectif : utiliser les satellites pour établir des communications entre équipements Typologie de satellites LEOS : diffusion, V-SAT, liaison point à point, jusqu’à 155 Mbit/s MEOS : voix, données bas débit, jusqu’à 38,4 kbit/s GEOS : voix, données bas et haut débits, jusqu’à 155 Mbit/s Offres LEOS : Globalstar, Motorola, Iridium GEOS : Comsat, Panamsat, Telesat Canada Architecture Terre LEOS 1000 km MEOS km GEOS km Situation actuelle DAVID Les réseaux satellite sont utilisés pour la transmission de données informatiques ou pour des communications On distingue 3 grandes catégories de satellites, selon leur orbite, LEOS, MEOS et GEOS Les systèmes LEOS et MEOS concernent les satellites défilant, ce qui fait que lors de communications avec des stations terrestres, il faut mettre en place des mécanismes de handover (comme dans les réseaux de mobiles et dans les WLAN) lors du passage d’une zone de couverture à une autre. Cependant, les coûts de mise en orbite de ces satellites sont générales moindres par rapport aux satellites GEOS. Les satellites GEOS quant à eux sont des satellites géostationnaires situés à km de la Terre. Pour les trois types de satellites, une problème commun se pose : la position éloignée du satellite rend difficile la transmission des ondes électromagnétiques. On aura donc une régénération du signal au niveau du satellite. Cette régénération est réalisée par un transpondeur. De plus, les techniques d’accès doivent également prendre en compte ce problème d’éloignement. On aura donc des techniques issues de la méthode aloha mais adaptées aux satellites également, avec des trames plus longues que pour WLAN par exemple Les bandes de fréquence les plus utilisées sont la bande C (4/6 GHz), la bande Ku (11/14 GHz) et la bande Ka (10/30 GHz) On peut enfin citer les deux organisations internationales qui se consacrent à l’offre de services satellites pour des stations terrestres, à savoir Intelsat pour les États Unis et Eutelsat pour l’Europe Les applications sont nombreuses. On peut citer : Communications publiques : téléphonie entre des continents par exemple Communications d’entreprises :système d’UPS par exemple Communications de programmes télévisés (grand succès) Communications de mobiles (concurrence forte des systèmes terrestres) Communications maritimes Communications aéronautiques Télé-médecine communication avec des stations non atteignables par liaison terrestre (télé-médecine) applications de diffusion (télévision) applications pour postes mobiles (avions, bateaux) interconnexions de réseaux distants

12 Réseaux de mobiles Caractéristiques Cellule Zone de localisation 1
VLR HLR BSC MSC ANNE

13 Réseaux de mobiles Systèmes de deuxième et troisième génération
·Les objectifs de l’UMTS ·Comparatif : GSM / UMTS Bande de fréquences Technique de transmission Cœur de réseau Situation actuelle ·Du GSM à l’UMTS, une transition laborieuse … Les freins Les étapes du changement ANNE Pourquoi ces technologies sont parfois presentees comme des concurrentes possibles des reseaux de telephonie des generations 2,5 (GPRS) et 3 (UMTS) ? Des experiences menees a l'aide d'antennes amplifiees ont montre qu'il etait possible de couvrir plusieurs dizaines de kilometres avec ce type de technologies. Vu les couts et les temps de deploiement des reseaux de telephonie mobile de troisieme generation (UMTS), certains jugent qu'une exploitation complementaire de Wi-Fi et de GPRS (reseau de telephonie mobile dit de generation "2,5) pourrait representer une etape pragmatique avant de migrer vers l'UMTS. Reste a savoir comment les operateurs telecoms y trouveraient leur compte...

14 Impacts Information, avantage concurrentiel
·matière première de la guerre économique ·accès permanent à l’information ·capacité à convertir immédiatement l’information en action Mobilité fonctionnelle et géographique ·notion de bureau virtuel ·télétravail simplifié ·mobilité synonyme de réussite professionnelle SI ouvert ·ouverture et flexibilité indispensables ·nécessité d’adapter la sécurité ANNE VHE (Virtual Home Environment), c’est à dire permettre à un utilisateur de travailler depuis un endroit quelconque du globe comme s’il était sur la même machine, dans le même environnement de travail, simplement en introduisant une carte d’identification (carte à puce) dans le terminal Risques ·envahissement de la vie privée par le travail ·capacité à suivre un individu à tout moment

15 Conclusion Résultat du TER Constat Remerciements à F. BARRERE
·en 200 heures environ, panorama des technologies sans fil ·sélectionner une information correcte et à jour ·synthétiser rapidement Constat ·mise en place liée à de forts enjeux politiques et financiers ·quel avenir ? MAYA Remerciements à F. BARRERE

16 Questions ... BRASSAC Anne DARRIEULAT Maya HADJISTRATIS Emmanuel ROUSSE David Tuteur : BARRERE François Merci pour votre attention ... MAYA