UNIVERSITÉ SIDI MOHAMED BEN ABDELLAH réseaux PAN UNIVERSITÉ SIDI MOHAMED BEN ABDELLAH Faculté des sciences techniques Cycle d’ingénieurie en système électronique et télécommunication RÉSEAUX PAN Réaliser par :Issame EL KAIME encadré par :Pr. F.MRABTI Oussama MIQUAS réseaux PAN

Plan WPAN INTRODUCTION COMPARAISON LES TYPES DE LIAISONS WPAN,WLAN,WMAN,WWAN WPAN BLUETOOTH DEFINITION ET HISTORIQUE APLICATION CARACTÉRISTIQUE ARCHITECTURE PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT ZIGBEE CARACTÉRISTIQUE ARCHITECTURE UWB INTRODUCTION ET HISTORIQUE CARACTÉRISTIQUE APPLICATION COMPARAISON ENTRE LES TROIS WPAN BIBLIOGRAPHIE

Introduction C’est quoi les connexions sans fils ? Les connexions sans fil ce sont des connexions qui utilisent le canal air pour communiquer en utilisant les ondes hertziennes. Elles permettent aux particuliers, aux réseaux de télécommunications et aux entreprises de limiter l'utilisation de câbles entre diverses localisations. L’utilisateur a la possibilité de rester connecté tout en se déplaçant dans un périmètre géographique plus ou moins étendu

Quels sont les types de liaisons? réseaux PAN Quels sont les types de liaisons? Les connexions sans fils permettent de connecter différents appareils sans câble. Elles peuvent être soit de type: Hertzienne Lumière infra-rouge. réseaux PAN

Comparaison Liaison de type hertzienne: Permet la connexion simultanée de plusieurs appareils entre eux : PC en réseaux wlan-wireless Lan , imprimantes , GSM et périphériques divers Elle ne nécessite pas de support physique entre l’émetteur et le récepteur de l’information. Les ondes hertziennes sont difficiles à confiner dans une surface géographique restreinte C’est le moyen de communication idéal pour les liaisons avec les objets mobiles: piétons, automobiles, bateaux, trains, avions, fusées, satellites

Elle utilise une onde lumineuse pour la transmission de données Lumière Infra-rouge : est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des micro- ondes. Permet de créer des liaisons sans fil de quelques mètres avec des débits pouvant monter à quelques mégabits par seconde. Elle est utilisée pour la domotique (télécommandes) mais souffre toutefois des perturbations dues aux interférences lumineuses. Elle utilise une onde lumineuse pour la transmission de données Les transmissions se font de façon uni-directionnelle, soit en "vue directe" soit par réflexion. Le caractère non dissipatif des ondes lumineuses offre un niveau de sécurité plus élevé.

Typologie des réseaux sans fil On distingue habituellement plusieurs catégories de réseaux sans fil, selon le périmètre géographique offrant une connectivité (appelé zone de couverture)

WPAN (Wireless Personal Area Networks) Réseau individuel sans fil ou réseau domestique sans fil La portée maximale est limitée à quelques dizaines de mètres. On y trouve les standards tels que le Bluetooth WLAN (Wireless Local Area Networks) Un réseau permettant de couvrir l'équivalent d'un réseau local d'entreprise La portée va jusqu'à 500 m.  On y trouve les standards tels que le Wi-Fi (Wireless Fidelity) et les HIPERLAN. Relie entre eux les équipements présents dans la zone de couverture

WMAN (Wireless Metropolitan Area Networks) Plus connu sous le nom de Boucle Local Radio (BLR) Permet à un particulier ou une entreprise d'être relié à son opérateur (téléphonie fixe, Internet, télévision...) via les ondes radio Une portée pouvant aller jusqu'à 50 Km. C'est dans cette catégorie que l'on classe le WiMAX et les HIPERMAN. WWAN (Wireless Wide Area Networks) Réseau étendu sans fil connu sous le nom de réseau cellulaire mobile Couverture est très large, à l'échelle mondiale. Dans cette catégorie, on peut citer le GSM et ses évolutions (GPRS, EDGE), le CDMA et l'UMTS.

Les réseaux personnels sans fils Spécifications La portée maximale est limitée à quelques dizaines de mètres Coût réduit (installation, matériels ) Faible consommation d’énergie Taux de transmission réduit 20~250 kbps Réseaux réduits (nombre d’équipements utilisés réduits pas plus de 2 qui sont connectés)

Normes Les normes Dans le groupe IEEE 802.15, trois sous-groupes normalisent des gammes de produits en parallèle : IEEE 802.15.1, le plus connu, prend en charge le Bluetooth, aujourd’hui largement commercialisée. IEEE 802.15.3 définit le UWB (Ultra-Wide Band), une technologie très spéciale, caractérisée par l’émission à une puissance extrêmement faible, sous le bruit ambiant, mais sur pratiquement l’ensemble du spectre radio (entre 3,1 et 10,6 GHz). Les débits atteints sont de l’ordre du Gbits/s sur une distance de 10 m

IEEE 802.15.4 s’occupe du ZigBee, offrant un débit relativement faible mais à un coût très bas.

Plan DEFINITION ET HISTORIQUE APLICATION CARACTÉRISTIQUE ARCHITECTURE PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT

Origine du nom Bluetooth Le nom « Bluetooth » est inspiré du roi danois Harald Ier surnommé "Harald à la dent bleue" en anglais Harald Bluetooth Connu pour avoir réussi à unifier les États du Danemark, de Norvège et de Suède.

Définition du Bluetooth La technologie Bluetooth a été conçue principalement pour supporter la gestion de réseau sans-fil simple . Des signaux sans fil transmis avec Bluetooth couvrent des distances courtes, typiquement en maximum de 10 mètres. Des dispositifs Bluetooth communiquent généralement à moins de 1 Mbps. Cette technologie permet de mettre en liaison un ensemble de périphériques simplement en les rapprochant (entre 10 et 100 mètres les uns des autres) et de s'en servir immédiatement : aucune configuration n'est nécessaire.

Cette puce Bluetooth permet d’envisager de nombreuses autres applications , et de ne pas limiter cette nouvelle technologie à la résolution de problèmes de connectique. En se logeant partout, cette puce de 9mm de côté, devrait permettre l'échange d'informations sur de courtes distances entre un PDA(Personnal Digital Assitant", agenda électronique) et un ordinateur, entre deux téléphones portables,.. De nombreuses sociétés ont rejoint le Bluetooth Special Interest Group (SIG) . Aujourd’hui, il est composé de plus de 2400 constructeurs, dont 3 Com, Motorola et Microsoft. Il est ou la troisiéme ! Pas besoin de rester dans le champ de vision comme avec les transmissions infra-rouges, pas d'interruption même en mouvement tant que les deux appareils restent distants (entre 10 et 100 mètres).

Application : La détectection de votre arrivée à la maison et déverrouiller votre porte d'entrée et allumer la lumière . Système d'alarme équipé par des composants Bluetooth En s’approchant de voiture, elle se déverrouille. Transfert de fichiers d’un appareil photo numérique ou d’un caméscope vers un PC Accès à Internet à travers un téléphone portable. Liaison «main libre» entre un téléphone portable et un autoradio ou une oreillette Messages d’avertissement en cas de panne d’un appareil domestique.

Caractéristique Topologie du réseau Bluetooth Bluetooth est un réseau de type «ad-hoc» c’est-à-dire sans station de base L'ensemble des appareils reliés définit un espace de communication appelé piconet: Organisée selon une topologie en étoile : -Un maître -Jusqu‘à 7 esclaves actifs ; -Jusqu’à 255 esclaves en mode inactif (parked). C’est quoi parked ! Communication directe entre le maître et un esclave. Les esclaves ne peuvent pas communiquer entre eux.

PICONET : le maître impose son horloge aux esclaves (synchronisation) et les fréquences de travail. les appareils ne faisant pas partie du piconet sont en mode «stand-by»ou «park »

SCATTERNET les piconets peuvent être interconnectés pour former un réseau de diffusion ou scatternet ( 10 piconets au maximum). Système de haut capacités : chaque piconet à une capacité de 720 kbps.

  Architecture

L'antenne de réception / émission des fréquences radio : L'antenne dépend du type d'appareil sur lequel Bluetooth est implémenté. C'est pour cela qu'elle n'est pas représentée sur le schéma précédent. Système radio et Baseband : Il s'agit ici, de la partie liaison physique avec la couche de plus bas niveau (Bluetooth Radio) et la deuxième couche (Baseband).

La couche radio est destinée à émettre et à recevoir les ondes radio des systèmes environnant. Elle fait la conversion des ondes radio (fréquence »2.4 GHz) en signaux électriques utilisables par la couche supérieure (Baseband). La couche Baseband inclut des routines de liaison bas niveau servant à établir les communications entre les systèmes Bluetooth. Elle permet, le contrôle des liaisons entre une ou plusieurs unités Bluetooth. Couches de protocole logiciel (bas niveau) : peuvent être perçues comme des drivers. Elles permettent de faire la liaison entre les couches supérieures et la partie matérielle (Radio et Baseband).

Les couches à prendre en compte, sont les suivantes : - Gestion des liaisons (Link Manager et le protocole LMP), - Contrôle des liens logiques et adaptation des protocoles (Logical Link Control and Adaptation Protocol : L2CAP) - Interface de contrôle de l'hôte (Host Control Interface : HCI), - Protocole de découverte de service (Service Discovery Protocol : SDP).

Autres couches de protocole logiciel (moyen niveau) : Ces couches sont représentées en gris et bleu clair sur le schéma. Pour la couche TCS BIN (Telephony Control protocol Specification BINary), Il s'agit d'un protocole permettant de communiquer avec des outils de téléphonie, possédant la technologie Bluetooth. Il permet de transmettre de la voix (via la passerelle Audio) et des données.

La couche AT-Commands sert à communiquer avec des appareils de type modem, téléphones mobile acceptant les commandes AT et les FAX Cette couche communique avec la couche inférieure (RFCOMM). Le protocole RFCOMM sert à transmettre des données aux couches de haut niveau. Protocoles et Applications de haut niveau : Il s'agit des couches vertes et rouges. Ces couches ont été adoptées par le système Bluetooth, afin de permettre aux applications traditionnelles de fonctionner indépendamment des systèmes Bluetooth.

Bande de fréquences : Bluetooth permet de transmettre et recevoir aussi bien des données que de la voix, simultanément ou séparément dans la bande de fréquence ISM (Industriel Médical et Scientifique) à 2.4GHz plus précisément entre 2400 et 2483 MHz).

Principe de fonctionnement Les communications sous Bluetooth nécessitent une connaissance préalable des équipements qui se trouvant dans l'environnement d'émission. Elles se font selon le principe « maitre-esclave ». Un groupe d'équipements forme une cellule appelée Piconet ou Picoréseau comportant un maître et au maximum 7 esclaves. Les piconets peuvent également se chevaucher pour former des scaternet. Les piconets sont indépendants c'est à dire qu'ils n'ont pas la nécessité d'être synchronisés entre eux, et ils ont leur propre canal de fréquence. La communication à dans un piconet peut atteindre 1Mb/s.

Principe de base Le canal est représenté par une séquence de sauts pseudo-aléatoire choisis parmi les 79 ou 23 canaux RF disponibles dans la bande 2,4GHz(tableaux ci dessus). Les appareils Bluetooth qui utilisent la même séquence forment un picoréseau. Cette séquence de saut est unique pour chaque picoréseau. Elle est attribué par le dispositif Bluetooth maître qui fournit l'horloge à tous ses esclaves connecté dans le piconet.

Le canal est divisé en intervalles de temps appelés slots Le canal est divisé en intervalles de temps appelés slots. Un terminal Bluetooth utilise une fréquence sur un slot, puis, par un saut de fréquence, il change de fréquence sur l'intervalle de temps suivant. Le canal étant divisé en plages de temps de 625μs, il y aura parcouru donc 1600( sauts de fréquences)/s/canal. Pour la synchronisation des divers éléments d'un piconnet, les plages de temps seront donc numéroté de 0 à 2^27 cycliquement.Un client Bluetooth utilise donc de façon cyclique toutes les bandes de fréquences.

Pour les communication Bluetooth les règles suivantes sont appliqués : Chaque slot pour une communication maître-esclave est systématiquement suivie par un slot esclave-maître. Un esclave ne peut émettre dans un slot que si le maître a préalablement émis dans le slot précédent. La communication ente deux esclaves est impossible. l'ordonnancement des différents esclaves dans le picoréseau est géré par le maître selon l'algorithme « round robin »(queue circulaire). Les transmissions effectuées par les unités Bluetooth se font par paquets. Un paquets correspond aux données transmise ou reçus par les différentes entités Bluetooth.

Gestion des intervalles de temps Un paquet peut se juxtapose sur 1 à 5 intervalles de temps consécutifs. Lorsqu'un paquet possède une taille de 1 slot on parle de transmission sur slot unique, et lorsque sa taille est supérieur à 1 time slot on parle de Multi-slot. Le saut de fréquence appliqué à un paquet est celui du premier slot de ce paquet.

Bluetooth permet donc d'utiliser 3 types de tailles de paquets : paquets sur slots unique : 240 bits maxi. Paquets sur 3 slots : 1480 bits maxi. Paquet sur 5 slots : 2745 bits maxi. On peut ainsi obtenir différents débits en fonction de la taille des paquets émis et du type de lien. En effet on utilise ce principe pour définir les débits maximum pour un type de lien dans le Bluetooth.

Les types de liens Il existe 3 types de liens qui peuvent être établis entre un maître et un esclave : les liens synchrones a débit élevé, les liens asynchrones sans connexion (ACL) et les liaisons canal voix/donnée (SCO). Les liens synchrone à débit élevé Ces liaisons sont utilisées lorsque le débit maître-esclave est du même ordre que le débit esclave maître. Il y a donc partage de la bande passante. Le débit dans les deux direction est de 432Kb/s .

Les liens asynchrones (ACL : asynchornous connection-less) : ce type de lien privilégie le sens de transmission maître-esclave. Le maître peut envoyer des informations à un débit de 723,2Kb/s tandis que l'esclave peut transmettre à un débit de 57,6Kb/s vers le maître (un paquet long sur 5 slots en envoi et un paquet court sur slot unique en réponse). Ce type de liaison est particulièrement utilisé dans le cas d'une connexion à internet via Bluetooth Les canaux voix/données (SCO : synchornous connection oriented) : Ces liens sont des connexions symétrique point à point entre un maître et un seul esclave du picoréseau. Le maître maintient ce type de liaison en réservant des slots qui reviennent à intervalles réguliers. Un lien SCO fournit une connexion en mode circuit entre un maître et un esclave offrant un débit régulier

exemple de communication entre un maître et deux esclaves : Dans cet exemple le maître possède un lien ACL et un lien SCO avec l'esclave 1 ainsi qu'1 lien ACL avec l'esclave 2.

Formats des paquets Bluetooth Le format standard des paquets est le suivant : Les 72 premiers bits servent à la synchronisation entre les composants Bluetooth. L'entête quant à elle permet : De numéroter les paquets (réordonnancement), D'indiquer de quel membre d'un pico réseau émane ce message (0 => 7), De préciser le type du paquet que l'on est en train de consulter, De dire si oui ou non un récépissé est attendu en retour à ce message, De contrôler sa propre cohérence (CRC).

Les 54 bits suivants constituent l'en-tête du paquet (3 fois la même séquence de 18 bits) : Addr: adresse d'un membre actif du piconet (0 pour un broadcast ou de 1 à 6 pour un périphérique spécifique. Type : type du paquet (SCO, ACL, NULL ou POLL) / type de FEC / durée du payload F : contrôle de flux pour indiquer si le buffer est plein, A : demande d'acquittement, S : Numéro de séquence du paquet Total de contrôle : contrôle d'erreur sur l'en-tête.

Le corps du message, contenant jusqu'à 2745 bits, sert lui à stocker les données à transporter. Il contient généralement un CRC de 8 ou 16 bits servant à la détection d'erreur. Son utilisation peu varier, L'envoie d'un paquet nécessite un "slot ". Lorsqu'un appareil Bluetooth émet un paquet, celui-ci peut appartenir à une des trois grandes familles de paquets existants, son type étant précisé dans le header

Les types de paquets Les paquets standards : Ils sont utilisés dans les opérations "administratives ". On entend parler que le contenu de ces paquets est dédié à la gestion des connections entre les appareils. Les paquets SCO : Comme son nom l'indique, ce type de paquet est utilisé pour les communications de données de type SCO. Les paquets ACL : Il existe également des paquets spécifiques au mode de transmission de données ACL. Pour chacun de ces types, plusieurs sous catégories existent. Les différents types de paquets qui en découlent se sont vus attribuer une nomenclature. On distingue dans cette nomenclature les paquets suivants :

Les paquets DV : Pour " Data Voice packet " Les paquets DV : Pour " Data Voice packet ". Ce type hétéroclite permet de transporter à la fois des données et de la voie. Les paquets DM x : Pour "Medium Data rate packet". Ce type de paquet n'est disponible qu'en mode ACL. Cette dénomination est due au fait que le corps de ce type de paquet est toujours encodé afin d'obtenir de la redondance (prévention d'erreur). Les paquets DH x : Pour " High Data rate packet". Ce type de paquet n'est également disponible qu'en mode ACL. Son nom vient du fait qu'aucun encodage de prévention d'erreur n'est employé, d'où un meilleur taux de transfert.

Les paquets HV y : Pour " High quality Voice packet " Les paquets HV y : Pour " High quality Voice packet ". Ce type de paquet n'est disponible qu'en mode SCO. Ces paquets n'utilisent pas de CRC dans leur corps Le x dans les notations " DM x " et " DH x " remplace un des chiffres suivants : 1,3 ou 5. Ce chiffre représente le nombre de slots sur lesquels ce paquet s'étend. Par exemple les paquets de type DM3 s'étalent sur 3 slots. Le y dans la notation " HV y " permet de préciser quel type de prévention d'erreur est utilisée: y = 1 <=> 1/3 FCE, y = 2 <=> 2/3 FCE, y = 3 <=> lorsqu'il n'y a pas de protections mise en place.

États des terminaux Bluetooth

Pour effectuer ces liaisons, un dispositif Bluetooth possède un certain nombre d'états. Les deux états principaux d'un dispositifs sont « standby ou veille » et « connecté ». Cependant il existe 7 états intermédiaires pour passer de l'un à l'autre. Ces états sont : Inquiry, Inquiry scan, Inquiry response, Page, Page scan, Master response et Slave response. Enfin, une fois dans l'état connecté un dispositif Bluetooth peut encore prendre trois états différents : Actif, suspendu (Hold), parqué (Park) ou reniflement (Sniff).

L'état Standby Lorsqu'aucune connexion n'est établie dans le réseau, tous les périphériques Bluetooth sont en mode « Standby ». c'est un état de basse consommation pour un dispositif qui n'interagit avec aucune autre unité Bluetooth. Dans ce mode , une unité non connectée écoute les messages périodiquement toutes les 1,28 secondes. La procédure de connexion peut être initiée par n'importe quelle unité du réseau qui deviendra le maître.

Les états d'initialisation d'une connexion Inquiry : un dispositif se trouve dans cet état lorsqu'il désire découvrir les nouveaux dispositifs du réseau. Il envoie alors un paquet « inquiry »en broadcast à toutes les unités Bluetooth se trouvant dans sa zone. Inquiry scan : cet état désigne un dispositif à l'écoute des messages « inquiry » circulant sur le réseau. Il utilise le inquiry hoping sequence en écoutant successivement sur les 32 fréquences d'éveil. Page : l'envoi d'un message Page permet d'établir une connexion avec un dispositif Bluetooth si son adresse est connue. Un dispositif dans l'état Page signifie qu'il stocke les informations reçues sur une autre unités du réseau. Page scan : cet état désigne un dispositif à l'écoute des messages de type

Les états d'un dispositif connecté Actif : En mode actif, le maître comme l'esclave participent activement a la communication sur la canal (écoute, envoi de paquets, réception de paquets). Suspendu (Hold) : le lien ACL d'une connexion entre deux unités Bluetooth peut être placé en mode suspendu pour un temps spécifique. Pendant ce temps aucun paquet ACL ne sera transmis par le maître à l'esclave se trouvant dans ce mode. Le mode suspendu est typiquement utilisé lorsqu'on a pas besoin d'envoyer des données à un esclave pendant un certain temps

Parqué (Park) : Un esclave se trouvant dans cet état est très peu actif et économise son énergie. Il ne reçois plus du tout de message ni n'en envoie. Son unique activité est de se réveiller de temps en temps pour rester synchronisé avec le maître et sa séquence de sauts. Le maître envoie régulièrement des balises pour permettre à ses esclaves de rester synchronisés. Le fait de passer un esclave dans cet état Park permet de libérer une place dans le piconet (seul 7 unités peuvent être active en même temps sur un piconet). Ainsi plus de 7 unités Bluetooth peuvent cohabiter dans le même picoréseau. Sniff : dans cet état le dispositif Bluetooth est en mode d'écoute. Il alterne N slots d'états endormis (économie d'énergie), et K slots d'états actifs.

FIN DE BLUETOOTH

ZIGBEE

Plan DEFINITION ET HISTORIQUE APLICATION CARACTÉRISTIQUE ARCHITECTURE PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT

Definition ZIGBEE est Un ensemble de protocoles de communications de haut niveau • Utilisant des transmission radio à faible consommation, • Pour une transmission de données à faible débit (250 Kbit/s) • Sur une faible étendue (WLAN) basé sur la norme IEEE 802.15.4 ("Low-Rate Wireless Personal AreaNetwork(LRWPAN)standard") Pour rendre un service de contrôle à distance …d'un équipement électrique… ou autre.

Historique de zigbee Zigbee : • Proposé en 1998 • Normalisé en mai 2003, puis 2006 À bas coût : 1$ • Diffusion large • À basse consommation • Longue durée de vie • Communication dans un réseau 22 novembre 2011 ZigBee 5 • Augmentation de l'étendue

application Automatisation des maison ZigBee Services Télecommunication (Radio Frequency for Consumer Electronics)-Remote Control Zigbee 3D Sync …

Caractéristiques de ZigBee Débit faible :250 Kbit/s Protocol stack: 32 Kbytes Nombre de nœud : 2^(64) Portée : de 1 à 100 m Topologie : Étoile, arborescente, maillée Bande fréquentielle : "ISM band" – Europe 868 MHz; USA + Australie : 915 MHz; Monde : 2.4 GHz

TYPE D’EQUIPEMENT ZIGBEE Le coordinateur ZigBee (ZC) : Un et un seul Tiers de confiance Racine du réseau et passerelle vers les autres réseaux Alimentation permanente Le routeur ZigBee (ZR) : Equipement intermédiaire Qui route les paquets au sein du réseau L'équipement terminal Zigbee (ZED) Ne communique qu'avec un routeur ou le coordinateur Endormi la plupart du temps

TYPE D’EQUIPEMENT ZIGBEE Le coordinateur ZigBee (ZC) : Le routeur ZigBee (ZR) : L'équipement terminal Zigbee (ZED)

LES PROTOCOLES DE ZIGBEE • Protocole de routage – Ad-hoc On-demand Distance Vector (AODV) => Réseau ad-hoc à faible débit Compatible avec les réseaux avec ou sans "beacon" CSMA/CA – Sauf pour les "beacons", les acquittements, les "Guaranteed Time Slots" (GTS) Sans "beacon" l'équipement Zigbee reste constamment actif. Dans ce cas : – Le récepteur des routeurs est constamment actif – Accès au canal : CSLA/CA sans "slot« 

LES PROTOCOLES DE ZIGBEE Avec "beacon" – Les routeurs transmettent périodiquement un "beacon ’’ pour confirmer leur présence. Ils peuvent s'endormir entre deux "beacons". – "Beacon intervals" : – 15.36 milliseconds to 251.65824 seconds at 250 kbit/s, – 24 milliseconds to 393.216 seconds at 40 kbit/s – 48 milliseconds to 786.432 seconds at 20 kbit/s.

Trame ZIGBEE

Canneaux de ZIGBEE 4 GHz : 16 canaux ZigBee de 5 MHz chacun jusqu'à 250 kbit/s, 915 MHz jusqu'à 40 kbit/s, • 868 MHz jusqu'à 20 kbit/s. Débit réel Le débit réel obtenu dépend surtout des entêtes et des délais.

Type de modulation de zigbee "Binary phase-shift keying" (BPSK) pour les bandes des 868 Mhz et 915 MHz 1 bit par symbole "Offset quadrature phase-shift keying" (OQPSK) pour labande 2,4 GHz 4 bits par symbole Distance de transmission Entre 10 and 75 mètres, et jusqu'à 1500 mètres pour Zigbee Pro – L'"Output power" de la radio est de 0 dBm (1 mW).

ARCHITECTURE DE ZIGBEE Basé sur IEEE 802.15.4 – Couche Physique – Couche MAC Composants de Zigbee: – Network layer – Application support layer (APS) – Zigbee device object (ZDO) – Application's manufacturer objects ZDO : – Gestion de l'équipement – Gestion du réseau – Decouverte – Sécurité

ARCHITECTURE DE ZIGBEE ZDO : – Gestion de l'équipement – Gestion du réseau – Decouverte – Sécurité

Principe de fonctionnement (routage zigbee) AODV ("Ad hoc On-Demand Vector Routing") Fonctionnement Lorsqu'une source veut atteindre une destination: Elle diffuse par inondation un "route request" jusqu'à atteindre la destination Chaque routeur intermédiaire ne conserve que la meilleure route La destination renvoie un "route reply" sur le chemin de moindre coût vers la source Lors de la réception d'un "route reply" la source met à jour sa table de routage ("destination", "next hop" et "path cost") Avantages/inconvénients Réactif (peu de surcoût) Délai lors de la découverte d'une route

Modèle de communication "Application layer data service" Un enchainement de primitives typiques: request-confirm/indication-résponse Les objets applicatifs Zigbee sont identifiés : 1-240 (0 non-utilisé, 255 diffusion)

Table de liaison Le coordinateur possède une table de liaison: Au niveau applicatif La table de liaison ("binding table") contient pour chaque: cluster un numéro (8 bits) et l'adresse de chacun des deux équipements source et destination Le profil Ensemble de messages et de protocoles d'échanges pour une famille d'applications – Le cluster Numéro de cluster est unique dans un profil – L'attribut Un élément d'un équipement Zigbee. Par exemple, un capteur particulier sur un équipement.

Les adressages de Zigbee Adressage direct On connait l'adresse du destinataire "Radio address" et "endpoint identifier" Adressage indirect "address, endpoint, cluster, attribute" Passage et traduction par le coordinateur Certains équipements peuvent être très simples "broadcast " Diffusion à tous les "endpoints" d'un équipement Zigbee "group addressing" un groupe de "endpoints" appartenant à un ensemble d'équipements Zigbee

UWB

Plan INTRODUCTION ET HISTORIQUE CARACTÉRISTIQUE APPLICATION

réseaux PAN INTRODUCTION L'ultra wideband (UWB), ou Ultra Large Bande en français (ULB) est une technique de modulation radio qui est basée sur la transmission d'impulsions de très courte durée, souvent inférieure à la nanoseconde. Ainsi, la bande passante atteint de très grandes valeurs. On utilise principalement les méthodes de modulation d'impulsion suivantes : lamodulation en position d'impulsions (PPM pour Pulse Position Modulation), la modulation OOK ("On Off Keying", ou "tout ou rien") et la modulation bi-phase (modulation à deux états de phase, similaire à la BPSK mais en mode impulsif). Ultra Wide Band (UWB) est la technologie sans fil de l'avenir proche. Il utilise de très petites impulsions à haute fréquence pour transmettre des informations, plutôt que d'une onde porteuse, comme ce est le cas avec d'autres systèmes sans fil, notamment GSM, radio, TV, UMTS et Bluetooth. réseaux PAN

HISTORIQUE UWB Historique : 1996 : début des recherches sur UWB 1997 : premières publications de recherches 2000 : premiers tests 2002 : technologie aboutie et applicable aux WLAN février 2002 : technologie approuvée par la FCC

CARACTÉRISTIQUE DE UWB Spécificités : technique de modulation radio basée sur la transmission d'impulsion de très courte durée technologie pour de la courte distance peut être utilisée pour le positionnement de mobile

Portée : quelques dizaines de mètres mais possiblement plus Débit : de 100 Mbits/s à 2 Gbits/s Encombrement standard et consommation faible Contraintes : courtes portées OU faible débit nombreuses interférences radio Devrait être moins cher que les autres technologies WPAN mais pas encore commercialisé (vocation à remplacer le WiFi ou le Bluetooth)

Présentation des types de modulations Bpsk : Les Modulations par Déplacement de phase (MDP) sont aussi souvent appelés par leur abréviation anglaise : PSK pour "Phase Shift Keying«  C’est une modulation de phase à 2 états C'est une modulation binaire (un seul bit est transmis par période T) n=1, M=2 et phase(k) = 0 ou PI Le symbole k qui esr Ck=exp(phase(k)) prend donc sa valeur dans l'alphabet {-1, 1}. Ici, la modulation ne s'effectue que sur la porteuse en phase cos(w0t +F(0)).

Présentation des types de modulations OOK C’est une modulation d'amplitude est la modulation (binaire) par tout ou rien encore appelée par son abréviation anglaise : OOK pour "On Off Keying". Dans ce cas, un seul bit est transmis par période T, et par conséquent n=1 et M=2. Le symbole ak prend sa valeur dans l'alphabet (0, a0). On observe donc sur un chronogramme des extinctions de porteuse quand La forme de siganal modulé est

Bande passante de UWB On considère généralement que l'UWB possède un rapport largeur de bande sur fréquence centrale de 20 % ou plus, ou une largeur de bande de 250 MHz ou plus. Aux États-Unis, la FCC restreint l'UWB à un rapport largeur de bande sur fréquence centrale de 20 % ou plus, ou des largeurs de bande de 500 MHz ou plus (et non pas 250 MHz), mais elle est en train d'examiner une proposition visant à abandonner cette restriction. En Europe, la technologie UWB est soumise aux règles de l'ETSI (European Telecommunications Standards Institute) 

réseaux PAN Gain de codage Le gain de codage de l'UWB, défini comme étant le rapport de la largeur de bande occupée sur la largeur de bande de la modulation, est similaire à celui de l'étalement de spectre. Cependant, l'UWB ne peut bénéficier d'un gain de codage que pendant la transmission. La réception de l'UWB est généralement basée sur une corrélation temporelle des impulsions et les améliorations à la réception du gain de codage possibles avec les systèmes à étalement de spectre ne sont généralement pas atteints en pratique. réseaux PAN

Sensibilité au trajet multiple réseaux PAN Sensibilité au trajet multiple UWB est moins sensible aux trajets multiples qu'un mode de modulation « classique » car les émissions sont de très courtes durées : ceci permet de réduire les erreurs lors de la détermination des temps de propagation. Étant données les fortes pertes de propagation aux fréquences considérées, les faibles niveaux de puissance autorisés et la faible probabilité d’avoir plusieurs émissions simultanées dans un périmètre réduit, la FCC considère que l’impact négatif que pourrait avoir un éventuel effet d’accumulation est négligeable. réseaux PAN

APPLICATION L'UWB peut être utilisé en tant que technique de communication sans fil, qui fournit des taux de transfert réseaux très élevés sur des distances relativement courtes et à faible puissance. Bien que la vitesse de communication décroisse rapidement en fonction de la distance, l'UWB serait capable de remplacer les systèmes filaires actuels.

APPLICATION L'UWB peut potentiellement fonctionner à des vitesses plus élevées que le Wi-Fi, ce qui pourrait faire de l'ombre aux LAN et aux WLAN. Cependant, l'UWB a de fortes contraintes de synchronisation en raison du très faible rapport cyclique utilisé.

application L'UWB peut également être utilisé pour le positionnement de mobiles. Des balises UWB situées sur les mobiles émettent des données, qui sont reçus par des récepteurs répartis dans l'environnement. Ces derniers évaluent la distance des balises par mesure du temps de propagation des signaux, ce qui permet au système de calculer la position des mobiles par triangulation.

COMPARAISON ENTRE LES 3 RÉSEAUX WPAN Comparaison technique de technologie UWB avec d’autres technologies

BIBLIOGRAPHIE Wireless Sensor Networks: Architectures and Protocols by Edgar H. Callaway. CRC Press 2004. ZigBee Wireless Networks and Transceivers by Shahin Farahani. Newnes Publications, 2008