Présentation sous titre : LA TECHNOLOGIE WIFI Encadré par : Pr .F. MRABTI Réalisé par : RAIHANI Hind NASSERI Fatima ECHIKHI Assia IDRISSI KAITOUNI Hajar ALIFDAL Hanane

PLAN Introduction L’architecture cellulaire Les Modes de fonctionnement Les couches de l’IEEE 802.11 Couche physique Couche liaison Détection de réseau Le protocole CSMA/CA Les formes des trames Conclusion .

INTRODUCTION Le Wifi: C’est un ensemble de fréquences radio qui élimine les câbles, et permet de relier sans fil plusieurs appareils au sein d’un réseau informatique afin de permettre la transmission de données entre eux.

L’architecture cellulaire:

Les Modes de fonctionnement(1): mode ad-hoc: Un réseau en mode ad-hoc est un groupe de terminaux formant un IBSS (Independent Basic Service Set). Chaque station est équipé d’un adaptateurs Wifi. Chaque adaptateur joue successivement le rôle d'AP et de client. Les machines communiquent ensemble en point to point.

Les Modes de fonctionnement(2): Mode infrastructure : Un groupe de terminaux communiquent entre eux via une carte d’interface réseau 802.11, forme un BSS (Basic Service Set), il est caractérisé par son BSSID = @Mac du point d'accès. Chaque BSS est relié au système de distribution (généralement le réseau Ethernet ) par l’intermédiaire de leur point d’accès. Plusieurs BSS interconnectés par un système de distribution forment un ESS (Extented Service Set). L’ESS est défini par un identificateur ESSID abrégé SSID (32 caractères en ASCII) c’est celui qui apparait dans la liste des réseaux wifi présents.

Les couches de l’IEEE 802.11 Les standards de l’IEEE couvrent les deux premières couches du modèle de référence OSI. La couche Liaison La couche Physique Couche de liaison Couche physique

La couche physique (1) : rôle transporter correctement la suite de signaux binaires que l’émetteur souhaite envoyer au récepteur. Les sous-couches PLCP (Physical Layer Convergence Protocol) : Prend en charge l’écoute du support. Traduction de trames MAC en trames PHY PMD (Physical Medium Dependent) : s’occupe de l’encodage des données : Modulation et codage

La couche physique (2) : IEEE 802.11 définit trois couches physiques différentes : FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) Se basent sur l’étalement de spectre. Ils utilisent la bande des 2,4 GHz de l’ISM (Industrial, Scientific, and Medical). OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) : a été définie dans la bande des 5,2 GHz. Grace au codage OFDM, des débits compris entre 6 et 54 Mbit/s peuvent être atteints.

Etalement de spectre (1) définition une technique de transmission consistant à étaler l’énergie d'un signal de télécommunications sur une largeur de bande qui est beaucoup plus importante que le débit d'information. utilité L’élargissement du spectre rend le signal moins sensible aux perturbations a bande étroite L’étalement de spectre permet aussi d’introduire un cryptage de données permettant la sécurisation de la transmission

Etalement de spectre (2) : Par saut de fréquence (FHSS) principe Pour obtenir un signal à spectre étalé par saut de fréquence, une séquence pseudo aléatoire PN est générée, pour décaler la fréquence porteuse d’une façon pseudo-aléatoire, à une fréquence de saut Rh (hopping rate).

Etalement de spectre (3) : Par saut de fréquence (FHSS) caractéristiques L’émetteur et le récepteur utilisent tous les deux la même séquence PN. Le récepteur saute d’une fréquence à l’autre en synchronisation avec l’émetteur en utilisant le même code. Les sauts se font a intervalles de temps fixes. Allocation des canaux Canal utilisé par intervalle de temps

Etalement de spectre (2) : par séquence pseudo aléatoire (DSSS) principe Dans la pratique ,la technique de l’émission DSSS pour Wifi consiste à effectuer un transcodage de la séquence binaire à envoyer avant la modulation.

OFDM : principe L'idée de base, consiste à diviser la bande passante du signal Ws en Nc sous-bandes (on parle de sous-porteuses). Chaque sous-porteuse est modulée par un signal de débit symbole Rs/Nc (et de largeur de bande Ws/Nc).

La couche liaison (1) : Divisée en deux sous-couches: La couche LLC (sous-couche de la liaison logique) utilise les mêmes propriétés que la couche LLC 802.2, ce qui permet de relier un WLAN à tout autre réseau local appartenant au standard de l’IEEE. La couche MAC: Gère l’accès au support. procédure d’allocation du support ; contrôle d’erreur CRC ( Cyclic Redundancy Check ) ; fragmentation et réassemblage. Définit 2 méthodes d’accès: DCF PCF

La couche liaison (2) :La procédure d’ établissement de connexion

La couche liaison (3) : DCF ( Distributed Coordination Function) un mode distribué ou chaque terminal prend seul la decision d’accéder au canal ou de retarder sa transmission. PCF ( Point Coordination Function ) un mode centralisé qui nécessite l’utilisation de stations de base pour gérer les accès ; Ces deux modes d’accès au medium peuvent être utilises dans le mode infrastructure alors que seul le mode distribue est possible dans le mode ad hoc.

Le protocole CSMA-CA: L’accès au support est contrôlé par l’utilisation d’espace intertrame, ou IFS ( Inter Frame Spacing ) qui correspond a l’intervalle de temps entre la transmission de deux trames. Le CSMA/CA évite la collisions en utilisant des trames d’acquittement, ACK (ACKnowledgement). Un ACK est envoyé par la station destination pour confirmer que les données sont reçues de manière intacte. Le standard IEEE 802.11 définit trois types d’IFS : SIFS ( Short IFS ) : utilisé pour séparer les transmissions au sein d’un même dialogue (envoi de données, ACK, etc.). Une seule station transmet a la fois, valeur = 28 μs. PIFS ( PCF IFS ) : utilisé par le point d’accès pour accéder avec priorité sur le support. Valeur = SIFS + 78 μs. DIFS ( DCF IFS ) : utilisé lorsqu’une station veut commencer une nouvelle transmission. Valeur = PIFS + 128 μs.

Le protocole CSMA-CA: principe Une station écoute le canal avant de transmettre . Si aucune activité n’est détectée pendant une période de temps correspondant à un DIFS (DCF Inter Frame Space), elle transmet la trame immédiatement Si le support est occupé, elle retarde toutes les transmissions en activant un timer, appelé NAV ( Network Allocation Vector ) qui détermine l’instant auquel la trame peut être transmise avec succès. Sa valeur est calculée en fonction du champ TTL (Time To Live), et correspond au temps de réservation demandé Quand le support devient disponible, elle retarde encore la transmission en utilisant l’algorithme de Back-off.

Le protocole CSMA-CA:

Le protocole CSMA-CA: Problème de station cachée La stations B est à portée des deux stations mais, A et C ne peuvent pas se voir (hors de portée), Lorsque A émet des données pour la station B, la station C peut très bien essayer de faire la même chose croyant le support libre. Ainsi, elle va brouiller la réception de la station B. 

Le protocole CSMA-CA: Problème de station exposé A émet vers B. C qui fait de l’écoute pour émettre vers D constate la transmission de A et attend sa fin. Mais D est hors de portée de A donc l’attente de C est inutile.

Le protocole CSMA-CA: Avant d’envoyer des données, il y a un échange de paquets spéciaux RTS : RequestTo Send L’émetteur demande une émission et précise la durée de l’émission. CTS : ClearTo Send Le récepteur accepte la transmission Toutes les stations reçoivent ce paquet et se mettent en attente de la durée indiquée par (NAV Network Allocation Vector)

Les formes de trames : couche physique (1) Préambule : détection du signal, Synchronisation, détection du début de la trame, prise du canal radio En-tête : diverses informations logiques utilisées pour décoder la trame. Données : informations provenant de la couche MAC : MPDU (MAC-PDU). Ces information varient en fonction de l’interface physique utilisée FHSS, DSSS, OFDM.

Les formes de trames : couche physique (2) Pour le FHSS Pour le DSSS Pour l’OFDM:

Les formes de trames : couche liaison (1) Le standard Wifi met en œuvre essentiellement trois types de trames : Les trames de données : utilisées pour la transmission des données Les trames de contrôle : utilisées pour contrôler l’accès au support ( RTS, CTS, ACK ) Les trames de gestion : pour les associations ou les des-associations , ainsi que pour la synchronisation et l’authentification.

Les formes de trames : couche liaison (2)

Les formes de trames : couche liaison (3) Durée / ID : identifiant de la station valeur de durée de vie utilisée pour le calcule du NAV, varie de 0 à 32767

Les formes de trames : couche liaison (4) Les 4 champs d’adresses de longueur 6octets

Les 4 adresses Le BSSID : il identifie de manière unique un BSS DA (L’adresse de destination) : adresse du destinataire final SA (L’adresse source ): adresse de la station qui a initialement émis la trame RA (L’adresse du récepteur ): adresse du destinataire immédiat TA (L’adresse de l’émetteur ) : adresse de la station qui émet la trame

To DS et From DS sont à 0 Exemple d’adressage: En mode Ad-Hoc : transmission dans un IBSS, station 1 envoie ses données vers station2. To DS et From DS sont à 0 adresse 1: ST2, adresse 2: ST1, adresse 3: BSSID de l'IBSS.

Adresse 3 :ST2 (dest finale). En mode infrastructure : -1er Cas : transmission dans un même BSS, ST1 envoie ses données vers ST2 (via PA1). Etape 1 : ST1 envoie la trame vers PA1 pour destination finale ST2. To DS: à 1, adresse1 : PA1 (dest); Adresse 2 : ST1 (sce), Adresse 3 :ST2 (dest finale). Etape 2 : PA1 envoie la trame vers ST2. From DS à 1, Adresse 1 : ST2 (dest), Adresse 2 : PA1, Adresse 3 : ST1 (sce initiale).

En mode infrastructure : -2eme Cas: transmission dans un même ESS, ST1 envoie ses données vers ST3 (via PA1 et PA2). Etape 1 : ST1 envoie la trame vers PA1 pour destination finale ST2. To DS: à 1, adresse1 : PA1 (dest); Adresse 2 : ST1 (sce), Adresse 3 :ST3 (dest finale). Etape 2 :PA1 envoie la trame vers PA2 To DS et From DS sont à 1, Adresse 1 : PA2 (dest), Adresse 2 : PA1 (sce), Adresse 3 :ST3, Adresse 4 :ST1. Etape 3 : PA1 envoie la trame vers ST2. From DS à 1, Adresse 1 : ST3 (dest), Adresse 2 : PA1, Adresse 3 : ST1 (sce initiale).

Les formes de trames : couche liaison (5) 2 6 Contrôle de séquence : ce champ permet de distinguer les divers fragments d'une même trame. Numéro du fragment numéro de séquence 

Les formes de trames : couche liaison (6) CRC : une somme de contrôle servant à vérifier l'intégrité de la trame. 

Modulation OFDM avec 52 porteuses La version de la norme Le débit théorique maximum Bande de fréquence Porté maximale Type de modulation 802.11a « WiFi 5 »   54Mb/s 5Ghz 100m Modulation OFDM avec 52 porteuses 802.11b « Wifi  » 11 Mb/s 2,4Ghz 300m DSSS 802.11g « Wifi g » DSSS -> Débit<11Mbits/s OFDM ->Débit >11Mbits/s 802.11n Supérieur à 100Mb/s >300m HFSS MIMO IEEE 802.11ac 1,3 Gb/s jusqu’au 7Gb/s [5 – 6] GHz OFDM/OFDMA A la fin

Conclusion Avantages Suppression des contraintes de câblage Simplicité d'emploi. Débit de 11 Mbits/s théorique, soit 6 Mbits/s réel. la mobilité. Inconvénients Débit théorique de 11 Mbits/s parfois insuffisant. Distances de connexion de 30 à 100 mètres parfois insuffisantes. Manque de sécurité = obstacle à son développement.

Merci pour votre attention

Sources et références http://fr.wikipedia.org/wiki/WiFi http://www.canardwifi.com/ http://reseau.erasme.org/rubrique.php3?id_rubrique=38 http://www.commentcamarche.net/wifi/ (Jean François Pilou) http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html http://www.topachat.com/comprendre/wifi.php http://www.ebg.net/evenements/pdf/EBG_LBwifi.pdf http://www.journaldunet.com/wifi/localisation/36661/rhone.shtml http://reseau.erasme.org/article.php3?id_article=1160