Réseaux sans fils : norme IEEE

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1 Réseaux sans fils : norme IEEE 802.11

2 WLAN- IEEE 802.11 A. Benslimane
Sommaire Introduction Architecture du réseau : deux modes Recherche, Association, Handover, Economie d’Energie, Vecteur NAV Schémas d’accès DCF / PCF WLAN- IEEE A. Benslimane

3 WLAN- IEEE 802.11 A. Benslimane
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 : a, b (Wi-Fi : Wireless Fidelity), e, f, g, i… toutes les normes de la série présentent la même architecture et reposent sur le même protocole MAC WLAN- IEEE A. Benslimane

4 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) Couche MAC (IEEE ) IEEE DS 1,2 Mbit/s FH 1,2 Mbit/s IR IEEE 802.11b 11 Mbit/s 802.11a Couche liaison Couche physique WLAN- IEEE A. Benslimane

5 Réseau d’infrastructure
Serveur Réseau filaire Système de Distribution AP AP Station Station Station Station Station Station stations sans fil BSS cellule = Basic Service Set (BSS) WLAN- IEEE A. Benslimane

6 Réseau d’infrastructure
Serveur Réseau filaire Périphérique AP AP Station Station Station Station Station Station BSS 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 WLAN- IEEE A. Benslimane

7 WLAN- IEEE 802.11 A. Benslimane
Réseau en mode ad hoc Station Station Station Station IBSS (Independent Basic Service Set) WLAN- IEEE A. Benslimane

8 WLAN- IEEE 802.11 A. Benslimane
Réseau en mode mixte Serveur Réseau filaire AP AP Station Station Station Station Station Station Station Station Station BSS WLAN- IEEE A. Benslimane

9 Le standard ne fournit pas de mécanisme.
Handover : Le standard ne fournit pas de mécanisme. AP AP Station Station Station Station Station Station - Solutions : mécanismes propriétaires (exemple : l’Inter Access Point Protocol (IAAP) de Lucent)  pas d’interopérabilité en cours : 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… WLAN- IEEE A. Benslimane

10 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…) WLAN- IEEE A. Benslimane

11 Authentification Système ouvert : Système à clé partagée :
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 ouvert : Système à clé partagée : station point d’accès requête d’authentification en mode « à clé partagée » challenge text généré par l’algorithme WEP challenge text chiffré avec la clé secrète partagée authentification réussie ou échec Access Control List : le point d’accès ne fournit l’accès qu’aux stations dont l’adresse MAC est spécifiée dans la liste WLAN- IEEE A. Benslimane

12 WLAN- IEEE 802.11 A. Benslimane
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 WLAN- IEEE A. Benslimane

13 WLAN- IEEE 802.11 A. Benslimane
Méthodes d’accès dans Distribution Coordination Function (DCF), méthode d’accès avec collision Point Coordination Function (PCF), méthode d’accès sans collision CFP CP CFP CP Balise PCF DCF Balise PCF DCF WLAN- IEEE A. Benslimane

14 WLAN- IEEE 802.11 A. Benslimane
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 WLAN- IEEE A. Benslimane

15 WLAN- IEEE 802.11 A. Benslimane
Ecoute du support Physical Carrier Sense Virtual Carrier Sense Mécanisme de réservation du support (RTS/CTS) Network Allocation Vector (NAV) WLAN- IEEE A. Benslimane

16 Transmission : première fois
DIFS station A transmission d’une trame de A désir d’émettre station B station C WLAN- IEEE A. Benslimane

17 Vecteur d’allocation du réseau : NAV
station A transmission d’une trame de A de 9 ms NAV accès différé jusqu’à cette date  station B désir d’émettre NAV accès différé jusqu’à cette date  station C désir d’émettre WLAN- IEEE A. Benslimane

18 Backoff (1/4) station A station B station C
DIFS DIFS station A transmission d’une trame de A de 9 ms B tire un back-off de 7 slots station B NAV transmission d’une trame de B désir d’émettre station C NAV transmission d’une trame de C désir d’émettre C tire un back-off de 4 slots WLAN- IEEE A. Benslimane

19 WLAN- IEEE 802.11 A. Benslimane
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 WLAN- IEEE A. Benslimane

20 WLAN- IEEE 802.11 A. Benslimane
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 WLAN- IEEE A. Benslimane

21 WLAN- IEEE 802.11 A. Benslimane
Backoff (4/4) DIFS DIFS DIFS DIFS Transmission CW Station A Transmission Station B Transmission Station C Transmission Station D Transmission Station E La station accède au support et l’écoute Taille de la fenêtre de contention Légende : Timeslot expiré CW Timeslot restant Temps d’attente du à l’occupation du support par une autre station WLAN- IEEE A. Benslimane

22 WLAN- IEEE 802.11 A. Benslimane
source destination toutes les autres stations RTS NAV attente intervalle inter-trames réduit (SIFS) CTS SIFS données SIFS acquittement WLAN- IEEE A. Benslimane

23 WLAN- IEEE 802.11 A. Benslimane
PCF (1/3) PCF permet le transfert de données isochrones Méthode d’accès basé sur le polling WLAN- IEEE A. Benslimane

24 WLAN- IEEE 802.11 A. Benslimane
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 6 6 3 6 libre utilisé en mode PCF PIFS balise indiquant le début de la période PCF et sa durée 6 réservé au mode DCF WLAN- IEEE A. Benslimane

25 WLAN- IEEE 802.11 A. Benslimane
PCF (3/3) WLAN- IEEE A. Benslimane

26 Accès différé pour les autres stations
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 EIFS EIFS EIFS DIFS DIFS PIFS SIFS PIFS Transmissions de données ACK Backoff Accès différé pour les autres stations WLAN- IEEE A. Benslimane