Module 2 Terminologie du sans fil

Pourquoi le sans fil? DéfinitionsTechniques: Gain, Attenuation, etc. Mathématique associé à la RF Signaux et antennes Spectre radio Standards et Organisations Types de réseaux Authentification & Association Vue d’ensemble

Pourquoi le sans fil? Un réseau sans fil (en anglais Wireless network ) est, comme son nom l'indique, un réseau dans lequel au moins deux terminaux peuvent communiquer sans liaison filaire. Grâce aux réseaux sans fil, un utilisateur a la possibilité de rester connecté tout en se déplaçant dans un périmètre géographique plus ou moins étendu, c'est la raison pour laquelle on entend parfois parler de "mobilité". Les Attentes La vie évolue à un rythme effréné Les dispositifs portables Les téléphones mobiles

DEFINITIONS TECHNIQUES

GAIN = C’est un accroissement de l’amplitude d’un signal RF (Exemple: une antenne ou un amplificateur). Le GAIN est exprimé en dB (décibel)

ATTENUATION (ou Affaiblissement) = A l’opposé du GAIN, c’est la perte sur l’amplitude d’un signal RF. Elle est incontrôlable et peut-être due à la résistance d’un câble, à la conversion d’un signal en chaleur à travers un atténuateur. L’Atténuation ou PERTE (Loss en anglais) est mesurée en dB.

MatériauxAffaiblissementExemples AirAucunEspace ouvert, cour intérieure BoisFaiblePorte, plancher, cloison PlastiqueFaibleCloison VerreFaibleVitres non teintées Verre teintéMoyenVitres teintées EauMoyenAquarium, fontaine Etres vivantsMoyenFoule, animaux, humains, végétation BriquesMoyenMurs PlâtreMoyenCloisons CéramiqueElevéCarrelage PapierElevéRouleaux de papier BétonElevéMurs porteurs, étages, piliers Verre blindéElevéVitres pare-balles MétalTrès élevé Béton armé, miroirs, armoire métallique, cage d'ascenseur ATTENUATION

REFLEXION = Lorsqu'une onde radio rencontre un obstacle, tout ou partie de l'onde est réfléchie, avec une perte de puissance.

REFRACTION = Quand l’onde radio subit une courbure, un détournement après un passage dans un milieu ou un corps de densité différente. Exemple: le brouillard, un mur, une forêt… A ne pas confondre avec Diffraction. Signal incident Milieu 2 Signal réfracté Milieu 1

DIFFRACTION = l’onde radio subit une courbure, un éparpillement quand il se heurte à un obstacle. Signal incident Signal diffracté Signal réfléchi Paroi

DISPERSION = Quand l’onde radio subit une dispersion suite à une rencontre avec de petits objets. Par exemple des rochers, du sable, de la poussière dans l’air. AMPLIFICATION = Identique au GAIN, il correspond à une augmentation de l’amplitude du signal. ABSORPTION = Lorsqu'une onde radio rencontre un obstacle, une partie de son énergie est absorbée et transformée en énergie, une partie continue à se propager de façon atténuée et une partie peut éventuellement être réfléchie VSWR = Voltage Standing Wave Ratio, cause un retour de signal radio dans l’émetteur. Survient généralement quand il y a un déséquilibre au niveau de l’impédance.

DELAY SPREAD = La différence de temps de propagation (appelées délai de propagation ) entre deux signaux ayant emprunté des chemins différents peut provoquer des interférences au niveau du récepteur car les données reçues se chevauchent.

Watt (W) = 1 ampère (amp ou A) à 1 volt. C’est la pression du courant (le flux). 4 watts est le maximum de puisance que peut rayonner une antenne selon la règlementation. Milliwatt (mW) = 1/1000 ème d’un Watt. La plus part des points d’accès tournent entre 30 et 100mW, et la majorité des adaptateurs sans fil produisent entre 15 et 30mW. Décibel (dB) = Une mesure relative de la puissance. Différence de Puissance (dB) = 10 x log (Pa / Pb) MATHEMATIQUE RF

Relation: +3 dB doublera la valeur de la puissance -3 dB divisera par 2 la valeur de la puissance +10 dB multipliera par 10 la puissance -10 dB divisera par 10 la puissance Ex: un signal de 20 mW amplifié de 10 dB… …le signal de sortie sera de 200 mW

dBm = une mesure du décibel dB comparée à 1mW (en valeur absolue). dBi = une mesure du dB quand il est comparé à une antenne idéale (un radiateur isotropic). dBd = une mesure du dB quand il est comparé à une antenne dipôle Une antenne qui rayonne 10 fois plus d’énergie dans une direction qu’une antenne isotrope a un gain de 10 dBi. Le gain d’une antenne est généralement mesuré en dBi. On peut dBd en dBi en ajoutant 2.14.

RSSI = Receive Signal Strength Indicator (Indicateur de la force du signal reçu). Mesure de la puissance du signal reçu. Ne correspond pas à une mesure mathématique. Il n’y a pas de standard.

Quelques exemples Un signal de 100mW est transmis à travers un AP. A combien de dBm équivaut –il? Un dBm est dB pour 1mW. Pour prendre 1mW et le transformer en 100mW, que devons nous faire? 1mW x 10 x 10 = 100mW Chaque multiple de 10 est équivalent à 10dB, ainsi nous avons un total de 20dB. 1mW + 20dB = 100mW soit 100mW = 20dBm

SOM (System Operating Marging) = Revient à calculer la somme de tous les GAINS et de toutes les ATTENUATIONS. EIRP (Equivalent Isotropic Radiated Power – Puissance Isotropique Rayonnée Equivalente –PIRE ) = La puissance RF rayonnée par l’antenne. La règle des 6dB = Pour chaque accroissement de 6dB dans l’EIRP, la zone de couverture est doublée. PIRE [dBm] = Puissance électrique appliquée à l'antenne [dBm] + Gain de l'antenne [dBi] PIRE [W] = Puissance électrique appliquée à l'antenne [W] * Gain de l'antenne

Signaux et antennes Visibilité directe (LoS - Line of Sight) = C’est une notion apparente puisque les ondes subissent des réfractions, diffractions et réflexions. Définitions: Zone de Fresnel = La zone de Fresnel est la zone RF autour de la ligne de visibilité directe

Quelques illustrations de l’utilisation de la Zone Fresnel.

Beamwidth (Largeur du faisceau) = C’est la largeur et la hauteur du faisceau.

Azimuth = L’azimuth est la représentation horizontale du diagramme de rayonnement de l’antenne.

Elévation = c’est la représentation dans le plan vertical de ce diagramme de rayonnement

Gain passif = Le gain passif produit par l’antenne sur le signal RF. Gain actif = Le gain actif est le gain produit par un amplificateur utilisé pour accroitre le signal RF.

Tous les signaux Radioélectriques ont les mêmes propriétés suivantes: -Polarisation = C’est l ’orientation physique de l’antenne dans une polarisation Horizontale ou Verticale -Polarisation Horizontale: Le champ électrique produit est parallèle au sol. -Polarisation Verticale: Le champ électrique est perpendiculaire au sol.

Amplitude = La variation de l’énergie du signal RF. Penser à une variation de puissance, penser à la « taille des sinusoïdes».

Longueur d’onde = étant la plus courte distance séparant deux points (crêtes) de l’onde strictement identiques à un instant donné. Peut-être assimilée à la dimension (taille) de l’onde.

Fréquence = Le nombre de fois que l’amplitude d’un signal est répété en une seconde. La fréquence est mesurée en Hz. La Phase = Est la différence d’amplitude qui existe entre 2 signaux.

Définitions WPAN (Wireless Personal Area Network) = concerne les réseaux sans fil d'une faible portée : de l'ordre de quelques dizaines mètres. Ce type de réseau sert généralement à relier des périphériques (imprimante, téléphone portable, appareils domestiques,...) ou un assistant personnel (PDA) à un ordinateur sans liaison filaire ou bien à permettre la liaison sans fil entre deux machines très peu distantes. Il existe plusieurs technologies utilisées pour les WPAN.

WLAN (Wireless Lan Area Network) = est un réseau permettant de couvrir l'équivalent d'un réseau local d'entreprise, soit une portée d'environ une centaine de mètres. Il permet de relier entre eux les terminaux présents dans la zone de couverture. Il existe plusieurs technologies concurrentes.

WMAN (Wireless Metropolitan Area Network) = est connu sous le nom de Boucle Locale Radio ( BLR ). Les WMAN sont basés sur la norme IEEE La boucle locale radio offre un débit utile de 1 à 10 Mbit/s pour une portée de 4 à 10 kilomètres, ce qui destine principalement cette technologie aux opérateurs de télécommunication. La norme de réseau métropolitain sans fil la plus connue est le WiMAX, permettant d'obtenir des débits de l'ordre de 70 Mbit/s sur un rayon de plusieurs kilomètres.

WWMAN (Wireless Wide Area Network) = également connu sous le nom de réseau cellulaire mobile. Il s'agit des réseaux sans fil les plus répandus puisque tous les téléphones mobiles sont connectés à un réseau étendu sans fil. Les principales technologies sont les suivantes : GSM ( Global System for Mobile Communication ou en français Groupe Spécial Mobile ) GPRS ( General Packet Radio Service ) UMTS ( Universal Mobile Telecommunication System )

DSSS ( Direct Sequence Spread Spectrum) = Etalement de spectre à séquence directe – La technique DSSS, consiste à transmettre pour chaque bit une séquence Barker (parfois appelée bruit pseudo-aléatoire ou en anglais pseudo-random noise, noté PN ) de bits. Ainsi chaque bit valant 1 est remplacé par une séquence de bits et chaque bit valant 0 par son complément.

DSSS

OFDM OFDM = Orthogonal Frequency Division Modulation. Populaire dans les WLAN car utilisé par le g. OFDM est mieux que le DSSS parce qu’il est plus rapide et subit moins d’interférence. OFDM utilise les harmoniques du DSP pour accorder un signal afin qu’il utilise moins d’espace. Ceci permet de placer plusieurs petits flux de données sur un canal.

OFDM

Norme Description Groupe de spécifications pour les réseaux WLAN élaborées par l'IEEE Définit la partie physique et MAC de la couche de liaison de données du modèle OSI b 11 Mbit/s Bonne couverture, mais sensibilité aux interférences radio Norme répandue auprès des utilisateurs domestiques et des petites entreprises a Vitesse de transmission de l'ordre de 54 Mbit/s Permet d'optimiser les performances des applications de conférence et vidéo sur un réseau local sans fil Fonctionnement optimal dans les zones densément peuplées Incompatible avec les normes , b et g g Amélioration de la norme b, avec laquelle elle est compatible Débit de 54 Mbit/s, mais avec une portée inférieure à la spécification b 802.1x Authentifie les clients avant de leur donner accès au réseau Utilisable avec les réseaux locaux câblés ou sans fil Investissement plus important sur le plan du matériel et de l'infrastructure Standards et Organisations

802.11n = Un nouveau standard de débit, 10 fois plus rapide que la g (jusqu’à 540Mbps) s = Définit un standard pour les réseaux Mesh (maillé)

Scan actif (sonde) = Les stations envoient une sonde quand elles veulent joindre un réseau. Scan passif (balise) = Envoyer par un AP ou les Clients Ad Hoc, spécifie le type de service (BSSID) qu’ils offrent. DRS (Dynamic Rate Selection) = Méthode dynamique d’ajustement de la vitesse dans un WLAN. Basée sur la qualité du signal etc. DCF (Distributed Coordination Function) = Equivalent au CSMA/CA. Si une station utilise le WLAN toutes les autres doivent attendre. PCF mode (Point Coordination Function) = Où le DCF ne garantit pas l’accès le PCF le fait. CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) = Utilisé par les réseaux , toutes les stations doivent attendre celle qui émet. CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection) = Utilisé par l’Ethernet, une amélioration de CSMA/CA.

Fragmentation = Découper les trames de grandes dimensions en petites trames à envoyer dans le WLAN. Les trames sont réassemblées côté récepteur. RTS/CTS (Request To Send/ Clear To Send) = Un contrôle du flux de données qui peut être activé dans les réseaux sans fil

Types de réseau BSS & BSSID (Basic Set Service) = identifie le BSS. Le BSSID est en Hexadécimale sur 48-bits. En mode Infrastructure, le BSSID est l’adresse MAC de l’AP. IBSS (Independent Basic Service Set) = Le mode Ad Hoc. ESS & ESSID/SSID (Extended Service Set) = 2 ou plus de BSS qui partage le même SSID. C’est une valeur alphanumérique de 2 à 32 caractères. Le SSID doit être le même entre le client et l’AP. Roaming = Se déplacer entre plusieurs AP. Définitions

Authentification & Association La première étape pour rentrer dans un réseau sans fil est l’authentification spécifie 2 mécanismes d’authentification: Partagé (Shared) et Ouvert (Open) Authentification ouverte = Pas de clé pour s’authentifier mais on parcourt néanmoins le processus. La seule condition nécessaire est d’avoir le même SSID. Clé d’Authentification partagée = La clé WEP est utilisée pour s’authentifier. Définitions

L’IEEE spécifie deux modes de gestion de l’énergie qu’un client peut utiliser – Mode actif (toujours « éveillé » ou CAM – Continuous Aware Mode) et le mode économie d’énergie ou PSP – Power Save Polling). Dans le PSP, la station dit à l’AP qu’elle est en mode économie d’énergie. L’AP garde une trace de cette information. L’AP stocke les trames pour les stations « endormies » jusqu’à leur réveil. Dans la balise périodique de l’AP, il y a un TIM (Traffic Indication Map). Le TIM dit aux stations lesquelles ont des trafic en attente dans le buffer de l’AP. Si la station a du trafic, elle se réveille pour le demander à l’AP.