Réseaux sans fils : norme IEEE 802.11

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 802.11 A. Benslimane

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

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 802.11) IEEE 802.11 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 802.11 A. Benslimane

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 802.11 A. Benslimane

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 802.11 A. Benslimane

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

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 802.11 A. Benslimane

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 : 802.11 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 802.11 A. Benslimane

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 802.11 A. Benslimane

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 802.11 A. Benslimane

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 802.11 A. Benslimane

WLAN- IEEE 802.11 A. Benslimane Méthodes d’accès dans 802.11 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 802.11 A. Benslimane

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 802.11 A. Benslimane

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 802.11 A. Benslimane

Transmission : première fois DIFS station A transmission d’une trame de A désir d’émettre station B station C WLAN- IEEE 802.11 A. Benslimane

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 802.11 A. Benslimane

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 802.11 A. Benslimane

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 802.11 A. Benslimane

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 802.11 A. Benslimane

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 802.11 A. Benslimane

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 802.11 A. Benslimane

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 802.11 A. Benslimane

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 802.11 A. Benslimane

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

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 802.11 A. Benslimane