Généralités sur les réseaux sans fil Questions sur les cours précédents ? Boukli HACENE Sofiane

Les réseaux sans fil Réseau sans fil en anglais (Wireless Network)

Catégories des réseaux sans fil locaux Sans fil Réseaux étendus Sans fil Réseaux Métropolitain Sans fil Selon l’architecture Selon la portée Réseaux Personnels Sans fil WMAN WWAN WPAN WLAN 1 m 10 m 100 m 1 Km 10 Km 100 Km

Selon l’architecture Sans infrastructure Avec infrastructure Réseaux Cellulaires ( GSM, GPRS, … Etc. Réseau Ad Hoc

Cette architecture est la plus utilisée, elle est particulièrement adapter pour assurer la connectivité dans les lieux clos tel que les halls d’aéroport et les hôpitaux. Avec infrastructure

Avec infrastructure PDA Portable

Cellule de communication BSS Avec infrastructure BSS Point d’accès AP DS Cellule de communication BSS Réseau Statique ESS Station Mobile Cellule BSS Cellule BSS Point d’accès AP

Sans infrastructure ( Ad Hoc ) : Selon l’architecture Sans infrastructure ( Ad Hoc ) : Sans infrastructure Avec infrastructure Réseaux Cellulaires ( GSM, GPRS, UMTS……. Réseau Ad Hoc

Porté de communication Les réseaux Ad Hoc 6 Station 7 1 5 3 Lien de communication 2 4 Porté de communication

Caractéristiques des réseaux Ad Hoc Absence d'infrastructure. La mobilité. Bande passante limitée. Contraintes d'énergie. Sécurité limitée . 6 1 5 3 2 4 Réseaux vulnérable comme dans tout les réseaux radio Les mobiles sont responsables de la gestion et maintenance du réseau. Sources d’énergies autonomes. Medium de communication partagé. Bande passante réservée à un hôte est limitée. Déplacement libre et aléatoire.

Présentation De 802.11

802.11- in the TCP/IP stack fixed terminal mobile terminal server infrastructure network access point application application TCP TCP IP IP LLC LLC LLC 802.11 MAC 802.11 MAC 802.3 MAC 802.3 MAC 802.11 PHY 802.11 PHY 802.3 PHY 802.3 PHY

Les normes IEEE 802.11 802.11a ajoute des modes plus rapides (jusqu’à 54 Mbit/s) en travaillant dans la bande des 5GHz 802.11b Le Wifi a un débit théorique de (11 Mbps, 6 Mbps réels) avec une portée d'environ 300 mètres 2.4 GHz 802.11g ajoute des modes encore plus rapides (jusqu’à 54 Mbit/s) en travaillant dans la bande des 2.4 GHz compatible avec a et b. standardisé en 1999.modifié en 2003 802.11n ajoute des modes encore plus rapides (théoriquement un débit jusqu’à 270 Mbits/s,300 Mbits/s) en travaillant dans la bande des 2.4 GHz compatible avec a , b et g. standardisé en 2009. IEEE: 802.11e cherche à améliorer 802.11 de façon à pouvoir donner des garanties de qualité de service. Cette extension de la norme n’est pas encore finalisée 802.11i cherche à améliorer les mécanismes de sécurité et d’authentification ; ce travail n’est pas encore finalisé non plus 13

Les bandes ISM ISM : Industrial, Scientific, and Medical Bandes de fréquences libres 890 à 915 MHz pour les GSM 2.400 à 2.4835 GHz et 5.725 à 5.850 GHz pour les radioamateurs

Les couche du modèle OSI La couche physique définit plusieurs variantes : un système d’étalement de spectre à séquence directe (DSSS : Direct Sequence Spread Spectrum) un système d’étalement de spectre à saut de fréquence (FHSS : Frequency Hoping Spread Spectrum) un système infrarouge (IR) Les fonctions de la Couche MAC sont nombreuses : contrôle d’accès au support gestion des retransmissions contrôle d’erreur fragmentation et réassemblage qualité de service

Les techniques de multiplexage fréquenciel FHSS découper la large bande de fréquence en un minimum de 75 canaux (hops ou sauts d'une largeur de 1MHz) La transmission se fait successivement sur un canal puis sur un autre pendant une courte période de temps (d'environ 400 ms), conçu dans un but militaire afin d'empêcher l'écoute des transmissions radio. Utilisation après standardisation pour éviter les interférences

Les techniques de multiplexage fréquenciel DSSS

Les techniques de modulation La radio classique utilise : Modulation de frequence FM : Frequency Modulation Modulation d’ amplitude AM : Amplitude Modulation Pour la norme 802.11: modulation de phase PSK :Phase Shift Keying. chaque bit produit une rotation de phase. BPSK Binary Phase Shift Keying : Une rotation de 180° permet de transmettre des débits peu élevés. QPSK Quadrature Phase Shift Keying : une série de quatre rotations de 90° permet des débits deux fois plus élevés.

Couche MAC 802.11 Deux méthodes d’accès : DCF (Distributed Coordination Function): qui permet un accès équitable au canal radio sans aucune centralisation de la gestion d’accès . PCF (Point Coordination Function) : C’est un mode dans lequel les stations de base ont la charge de la gestion de l’accès au canal dans leur zone de couverture .

Les IFS (Inter Frame Space) C'est un mécanisme d'espacement entre deux trames ( périodes d'inactivité sur le support ): SIFS (Short Inter-Frame Spacing) : sont les plus petits des IFS . PIFS (PCF Inter-Frame Spacing) : utilisés en mode PCF. PIFS =SIFS+1 timeslots (SIFS <PIFS <DIFS) DIFS (DCF Inter-Frame Spacing) : utilisés en mode DCF DIFS =SIFS+2 timeslots EIFS (Extended Inter-Frame Spacing) : est le plus long des IFS (Lorsque une station reçoit une trame erronée)

Accès au mode PCF intervalle d’accès en DCF intervalle d’accès en PCF PIFS SIFS SIFS SIFS SIFS SIFS PIFS SIFS SIFS point d’accès balise Poll 1+ DS1 Poll 2 + Ack + DS2 Poll 3 + Ack Poll 4 fin station 1 Ack + DAP station 2 Ack + DAP station 3 pas de réponse à l’interrogation station 4 DAP

DCF Basé sur un protocole d’accès à détection de porteuse et évitement de collision (CSMA/ CA : Carrier Sense Multiple Access/ Collision Avoidance).

CSMA/CA Persistence strategy DIFS Persistence strategy Back-off count (BO): nombre pseudo aléatoire 0<= BO <= CW contention window (CW) scenario Back-off DIFS SIFS ACK DIFS

CSMA/CA avec RTS/CTS Ajout de trame de contrôle de petite taille. (RTS/CTS) L’algorithme du back-off : Back-off count (BO): nombre pseudo aléatoire 0≤ BO ≤ CW contention window (CW) CW min ≤ CW ≤ CW max CW Initialisé a CW min après chaque collision: CW = min (2* CW +1, CW max)

DCF backoff S1 D Backoff restant backoff defering S2 S3 D S1 S2 S3 DIFS SIFS SIFS SIFS DIFS Donnée S1 RTS temps D CTS ACK temps Backoff restant backoff defering S2 temps Canal occupé S3 temps RTS D S1 S2 S3 Donnée ACK CTS CTS CTS

Quelques problèmes Du 802.11 - les nœuds cachés Collision C A B

Quelques problèmes Du 802.11 - Les noeuds exposés  A B C D

IEEE 802.11e: Pour assurer la Qualité de service EDCF - Enhanced DCF HCF - Hybrid Coordination Function QBSS HC – Hybrid Controller TC – Traffic Categories TXOP – Transmission Opportunity – granted by EDCF-TXOP or HC- poll TXOP AIFS – Arbitration Interframe Space

IEEE 802.11e

IEEE 802.11e