Réseaux et Télécommunications Introduction aux réseaux sans fil Wireless Networks Edoardo Berera Telelinea

Plan Tendances Accès sans fil An 2000: Tout numérique Wireless LAN Personal networks Bluetooth

Tendances Trois phénomènes marquants dans le marché des télécoms des ces 10 dernières années: Libéralisation du marché multiplication du nombre d’opérateurs Explosion de la téléphonie mobile Croissance très soutenue de l’Internet Source: The Yankee Group, Nokia (IEEE Computer, Dec. 2000, p. 149)

Accès sans fil Ericsson prévoyait en 2000 que l’accès sans fil à l’Internet commencerait à croître de manière significative à partir de 2001 pour devenir plus important que l’accès fixe en 2003 ... …not really ! Instabilité politique Ralentissement économique Source: Ericsson (IEEE Computer, Dec. 2000, p. 17)

Technology push Malgré l’instabilité économique, la poussée technologique demeure Le coût des canaux radio continue à être divisé par 2 tous les 2 ans Source: Teligent Inc. (IEEE Spectrum, Sep. 1999)

Year 2000 Switchover Tendances trafic voix et données Le trafic données (Internet) est devenu plus important que le trafic voix sur les réseaux de télécommunications à partir de l’an 2000 La voix commence aussi à utiliser le protocole IP (Voice over IP, VoIP) C’est le “Tout Numérique” Source: Mohr and Konhaeuser, Siemens (IEEE Communications, Dec. 2000, p. 125)

Wireless Information Society Wireless - sans fil ou plutôt avec possibilité d’accès sans fil aux réseaux de télécommunications pour permettre une plus grande mobilité tout en restant connecté Le coeur des réseaux reste essentiellement cablé en fibres optiques Source: Lu, Siemens (IEEE Communications, Nov. 2000, p. 121)

Wireless Communications Systems Satellite S-UMTS Satellite Universal MobileTelecom Service HAPS High Altitude Platform Station DVB Digital (Direct) Video Broadcast (Television) DAB Digital (Direct) Audio Broadcast (Radio) Terrestrial DVB-T Digital Video Broadcast – Terrestrial TNT Télévision NumériqueTerrestre

Wireless Communications Systems (2) Cellular GSM Global System for Mobile communication GPRS Global (General) Packet Radio Service EDGE Enhanced Data communications for Global (GSM) Evolution UMTS Universal Mobile Telecom Service Quasi Cellular MBS Mobile Broadband Service (System)

Wireless Communications Systems (3) Local area WLAN Wireless Local Area Network Wi-Fi Wireless Ethernet Bluetooth UWB Ultra Wide Band Indoor IR Infra Red Personal PAN, PWAN Personal (Wireless) Area Network Body LAN

Short Range Wireless (SRW) Les réseaux sans fil de courte portée ne requièrent pas de licence radio Source: D. G. Leeper, Intel , IEEE Computer, Jun. 2001, p. 40

Réseaux personnels et réseaux locaux Usages centrés soit sur la personne soit sur le groupe de travail Source: D. G. Leeper, Intel , IEEE Computer, Jun. 2001, p. 41

IEEE 802 standards (Ethernet) Les paramètres fondamentaux sont la complexité (coût) la consommation (durée de la batterie) le débit (applications possibles) Source: J. A. Gutierrez, Eaton Corp., et al. , IEEE Network, Sep./Oct. 2001, p. 12

WLAN, WPAN & SOHO Networks Home networks UPnP Universal Plug and Play VHN Versatile Home Network IEEE 1394 Firewire, DV, i-Link HomePNA Phone line Net Alliance HomeCNA Cable Network Alliance PLC Power Line Carrier WLAN/WPAN Bluetooth IEEE 802.11b/g AirPort, Wi-Fi IEEE 802.11a HIPERLAN High Performance Radio LAN 5-UP 5 GHz Unified Protocol UWB Ultra Wide Band La concurrence entre réseaux avec ou sans fil reste forte Le choix n’est pas facile

SOHO - Small Office,Home Office nets Besoins Réseau avec et sans fil ADSL box Network printer Router Source: B.A. Miller, IBM Corp., et al. , IEEE Communications, Dec. 2001, p. 105

Bluetooth WPAN & MANET Piconets & scatternets Bluetooth specifications Applications Protocol stacks Profiles

Bluetooth WPAN Wireless Personal Area Net Réseau personnel sans fil Mobile Ad hoc NETwork (MANET) Appelé ainsi car le réseau se constitue et se défait automatiquement selon les besoins et la distance entre les objets communiquants Service Discovery Protocol (SDP) Ce protocol permet de connaître les services qu’un objet met à disposition des autres objets communiquants Bluetooth est le nom du roi qui a réuni les pays scandinaves au X siècle Ericsson T36 avec oreillette sans fil Ericsson Bluetooth Infowear relié sans fil avec un PC

Piconets Les topologies plus simples de réseau sont appelées Piconets Source: P. Johansson, Ericsson Research (IEEE Network, Sep./Oct. 2001, p. 30)

Scatternet Les topologies plus complexes de réseau sont appelées Scatternets et permettent de réunir plusieurs Piconets Source: P. Johansson, Ericsson Research (IEEE Network, Sep./Oct. 2001, p. 30)

Bluetooth Spécifications Bande de fréquences 2400 - 2483,5 MHz, sans licence ISM - Industrial, Scientific and Medical band bande de fréquences réservé dans tous les pays (avec variations) pour les applications industrielles, sicentifiques et médicales Puissance des émetteurs Classe 1: 1 - 100 mW avec contrôle de la puissance émise Classe 2 : 0,25 - 2,5 mW Classe 3 : 1 mW Portée 10 m Jusqu’à 100 m avec la classe de puissance 1 Débit Asymétrique : 721 kb/s dans un sens et 57,6 kb/s dans l’autre Symétrique : 432,6 kb/s dans les deux sens

Protocol stack Exercices Essayez de comparer les couches Bluetooth avec les couches OSI Essayez de découvrir les acronymes utilisés Source: Riku Mettala, Nokia (Bluetooth White Paper, Aug. 1999, p.5)

Profils Par profil on entend les applications possibles, les sous-ensembles de protocoles nécessaires et les spécifications complémentaires, y compris de test, pour garantir l’interopérabilité des produits de constructeurs différents cordless telephony intercoms serial ports headsets fax machines LAN access file transfer dial-up networking printing imaging location positioning human interface devices PC cards USB dongles (security devices) + 3 audio and 3 video profiles (group chaired by Philips Semiconductor) + medical, automotive

File Transfer & Synchronization Transfert de (petits) fichiers OBEX - Object Exchange protocol Exemple: photos entre téléphone cellulaire et PC Synchronisation des rubriques d’adresses et des agendas Exemple: assistant personnel (PDA), téléphone cellulaire et PC IrMC - Infra-rouge Source: Riku Mettala, Nokia (Bluetooth White Paper, Aug. 1999)

Three-in-One Phone & Ultimate Headset Trois applications du même poste téléphonique portable téléphone cellulaire à l’extérieur (GSM) téléphone sans fils à l’intérieur (DECT) walkie-talkie (Radio transceiver) Trois utilisations de l’oreillette écouteur/microphone pour le téléphone cellulaire écouteur/microphone pour le PC écouteur/microphone pour la chaîne Hi-Fi, Télé et radio Source: Riku Mettala, Nokia (Bluetooth White Paper, Aug. 1999)

Bluetooth LAN Access Point Interconnexion réseau Bluetooth et réseau LAN (Ethernet) Source: P. Johansson, Ericsson Research (IEEE Network, Sep./Oct. 2001, p. 31)

Internet Bridge Oreillette PDA Utilisation du téléphone cellulaire comme modem radio pour la connexion à Internet via GSM/ GPRS Source: P. Johansson, Ericsson Research (IEEE Network, Sep./Oct. 2001, p. 29)

Bluetooth IP protocol stack Utilisation de Bluetooth comme sous-réseau IP (à la place d’Ethernet, par exemple) BNEP - Bluetooth Networking Encapsulation Protocol Source: P. Johansson, Ericsson Research (IEEE Network, Sep./Oct. 2001, p. 33)

BNEP Pour les applications il s’agit d’un réseau IP classique Le protocole BNEP permet d’encapsuler les datagrammes IP dans des messages Bluetooth Source: P. Johansson, Ericsson Research (IEEE Network, Sep./Oct. 2001, p. 33)

Wireless Technologies Comparison Source: Steve Stroh, “Ultra-Wideband: multimedia unplugged” (IEEE Spectrum, Sep. 2003, p. 26)

Références IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers www.ieee.org Bluetooth Special Interest Group (SIG) www.bluetooth.com Mobile Ah hoc Networks (MANET) www.ietf.org/html.charters/manet-charter.html

References: Bluetooth Ron Schneiderman, "Bluetooth's slow dawn", IEEE Spectrum, Nov. 2000, pp. 61-65 Riku Mettala, Nokia, "Bluetooth Protocol Architecture", Aug. 1999 Per Johansson, Ericsson Research, Manthos Kazantzidis, Rohit Kapor, Mario Gerla, UCLA, “Bluetooth: An Enabler for Personal Area Networks”, IEEE Network, September/October 2001, pp. 28-37 Bluetooth Special Interest Group (SIG) www.bluetooth.com Mobile Ah hoc Networks (MANET) www.ietf.org/html.charters/manet-charter.html