Technologie Wi-Fi Cfi_CCH TCRT.

Présentation au sujet: "Technologie Wi-Fi Cfi_CCH TCRT."— Transcription de la présentation:

1 Technologie Wi-Fi Cfi_CCH TCRT

2 Fréquences ,b,g,a ▪ … utilisent des fréquences micro-ondes Utilise des bandes sans licence affectées aux domaines industriels, scientifique et médical (ISM) FCC (Federal Communications Commission) aux USA ETSI (European Telecommunications Standards Institute) en Europe ,4 à 2,4835 GHz, une largeur de bande de 83,5 MHz Standards b et g ,15 to 5,825 GHz U-NII (Unlicensed-National Information Infrastructure) Standard a ▪ Affectations de canaux Le spectre de fréquence est divisé en canaux canaux de 1 MHz pour canaux de 20 MHz sont spécifiés dans la bande ISM, pour b et g canaux de 20 MHz spécifiés dans la bande de 5 Ghz, pour a aux US et canaux pour l’Europe - Les numéros de canaux de la bande ISM ont été définis pour d’autres usages antérieurs à Wi-Fi Cfi_CCH TCRT

3 Fréquences Wi-Fi b ▪ Découpage en canaux dans la bande ISM 2.4 GHz DSSS - Etalement sur la largeur d’un canal Cfi_CCH TCRT

4 Exemples d'association de trois canaux
Cfi_CCH TCRT

5 Fréquences radio Wi-Fi
Canaux b par pays N° de canal Fréquence en GHz Amérique du Nord Europe Espagne France Japon 1 2.412 X 2 2.417 3 2.422 4 2.427 5 2.432 6 2.437 7 2.442 8 2.447 9 2.452 10 2.457 X * 11 2.462 12 2.467 13 2.472 14 2.483 Cfi_CCH TCRT

6 Fréquences Wi-fi 5 – a ▪ Découpage en canaux dans la bande U-NII 5.15 GHz canaux pour les US canaux pour l’Europe Cfi_CCH TCRT

7 Fréquences Wi-fi 5 – a ▪ Découpage en canaux dans la bande U-NII 5.15 GHz - Les 2 premières sous-bandes U-NII GHz et GHz - Puissance maximale 200 mW PIRE pour l’Europe Cfi_CCH TCRT

8 Fréquences radio Wi-Fi 5 (suite)
Canaux a par pays N° de canal Fréquence en GHz Amérique du Nord France Japon Singapour Taiwan 36 5.180 X X * 40 5.200 44 5.220 48 5.240 52 5.260 56 5.280 60 5.300 64 5.320 Cfi_CCH TCRT

9 Architecture en couches
Physique Couche 3 Réseau MAC LLC Couche 2 Liaison De données MPDU En-tête PHY En tête LPDU CRC @ Paquet FEC LSAP Cfi_CCH TCRT

10 La couche liaison de données
▪ Située entre la couche réseau et la couche physique ▪ Cette couche a pour objectif l'exécution du transport sur l’interface radio des trames créées dans la carte Ethernet ▪ Deux sous couches : LLC (Logical Link Control) s’occupe de la structure de la trame - MAC (Medium Access Control) définit l’algorithme qui permet d’accéder au réseau Cfi_CCH TCRT

11 La couche LLC ▪ Standard 802.2
- Le paquet de la couche réseau est encapsulé dans une trame LLC, adresse en tête et FEC à la fin Remet à la couche MAC un LPDU ( Logical Protocol Data Unit) ▪ Cette couche permet d’établir un lien logique entre la couche réseau (IP) et la sous-couche MAC LSAP ( Logical Service Access Point) : adressage logique pour masquer aux couches hautes les informations venant des couches basses Permet l’interopérabilité des réseaux de couches MAC et physiques différents mais avec le même LLC ▪ LLC fournit deux fonctionnalités Contrôle de flux Reprise sur erreur Cfi_CCH TCRT

12 Le format d’un LPDU ▪ Les champs sont: DSAP (Destination Service Access Point) Identifie le point d’accès au service de niveau supérieur Le protocole de niveau supérieur auquel les données sont destinées SSAP (Source Service Access Point) Le protocole qui a l’initiative de le transmission des données ▪ Contrôle – définit le type de LLC utilisé LLC type 1 :service en mode non connecté, sans acquittement LLC type 2 : mode connecté avec acquittement LLC type 3 : mode non connecté avec acquittement ▪ LLC utilise les mêmes propriétés que 802.2, pour la compatibilité avec les autres réseau 802, comme Ethernet DSAP 1 octet SSAP Contrôle 2 octets Données Cfi_CCH TCRT

13 La couche MAC ▪ Le rôle de la couche MAC Similaire à la couche MAC Ethernet (Fidélité respectée) Gère l’accès à un support commun partagé par plusieurs stations Chaque station doit écouter le support avant d’émettre ▪ MAC intègre en plus d’autres fonctionnalités: Contrôle d’accès Adressage et format des trames Contrôle d’erreurs CRC Fragmentation et réassemblage QoS Gestion de l’énergie Gestion de la mobilité Gestion de la sécurité Cfi_CCH TCRT

14 La couche MAC ▪ Deux méthodes d’accès DCF (Distributed Coordination Function) Méthode dite avec contention, les utilisateurs se disputent le droit d’émettre, donc collision PCF (Point Coordination Function) Méthode sans contention, centré sur le point d’accès C’est le point d’accès qui gère les transmissions, donc pas de collision DCF est obligatoire - PCF est optionnel et ne fonctionne qu’en mode infrastructure - PCF est assez peu utilisé ▪ DCF est la méthode générale utilisée, pour les transferts de données asynchrones, sans gestion de priorité DCF s’appuie sur le protocole CSMA/CA, combiné à l’algorithme de Back-off Cfi_CCH TCRT

15 CSMA/CA ▪ Carrier Sense Multiple Access L’accès pour chaque station est aléatoire, chacun doit écouter la porteuse avant d’émettre Ceci réduit le nombre de collisions sans les éviter ▪ Les collisions Dans Ethernet CSMA/CD, chaque station peut émettre et détecter les collisions, et les traite si cela se produit Dans , cela n’est pas possible, la station n’est pas capable d’écouter et de transmettre en même temps ▪ Collision Avoidance Sur un canal radio, une station qui émet n’entend pas les collisions CA = prévenir les collisions, la plus grande probabilité de collision se fait au moment de l’accès au support Algorithme de back-off Mécanisme de réservation Trames d’acquittement Cfi_CCH TCRT

16 CSMA/CA ▪ L’écoute de la porteuse Se fait au niveau de la couche physique avec le Physical Carrier Sense (PCS), et au niveau MAC avec le Virtual Carrier Sense (VCS) Le PCS permet de connaître l’état du support Détecte la présence d’autres stations Analyse les trames qu’il reçoit Écoute l’activité sur le support Utilise le PLCP (Physical Layer Convergence Protocol) Le VCS réserve le support par l’intermédiaire du PCS La réservation se fait par l’envoi de trame RTS/CTS (Request to Send)/Clear to Send) entre l’expéditeur et le destinataire avant tout transfert La réservation du support se fait en l’annonçant aux autres stations du BSS, pour s’assurer de la disponibilité du support pendant la durée de la communication Les stations du BSS mettent en place un timer, le NAV (Network Allocation Vector) Le calcul du NAV s’appuie sur le Duration ID de l’en-tête de la trame, qui donne la durée d’occupation du support, fonction de la taille de la trame et de la vitesse VCS est optionnel, utilisé pour éviter la retransmission de trame de grandes tailles Cfi_CCH TCRT

17 CSMA/CA ▪ L’accès au support L’accès est contrôlé par un mécanisme d’espacement entre deux trames IFS (Inter Frame Spacing) = Intervalle de temps entre deux trames Période d’inactivité sur le support qui permet de gérer l’accès aux autres stations Système de « priorité » ▪ Quatre types d’IFS SIFS – Short IFS, le plus court des IFS, séparation des trames transmises au sein d’une même communication (10 microsesondes en DSSS) Entre data et ACK Entre RTS et CTS Entre les fragments d’une trame fragmentée Après un polling pour une station en mode PCF Permet de terminer une communication sans interruption PIFS – PCF IFS, en mode PCF, utilisé par le point d’accès qui doit être prioritaire par rapport aux autres stations; PIFS = SIFS + 1 Timeslot (10+20 = 30 µsec en DSSS) VDIFS – DCF IFS, en mode DCF, utilisé par une station du BSS voulant accéder au support DIFS = SIFS + 2 timeslot ( 10+ 2*20 = 50 µsec en DSSS) EIFS – Extended IFS, en mode DCF, lorsqu’une trame envoyée est erronnée Cfi_CCH TCRT

18 CSMA/CA ▪ L’algorithme de Back-off Déjà présent dans Ethernet Basé sur le calcul aléatoire d’un temporisateur gérant les retransmissions Dans le temps est découpé en timeslot (Intervalle de temps) L’IT est plus petit que la durée minimale d’une transmission Correspond au temps que met une station pour détecter une transmission en cours ▪ Fenêtre de Contention Contention Window (CW) Correspond au nombre d’IT sélectionnés pour le calcul du temporisateur de back-off Une valeur Minimale CWmin et une valeur Maximale CWmax définies par le standard Pour une première tentative, CW minimale Au démarrage, une station: Écoute le support grâce au Physical Carrier Sense Si le support est libre pendant un temps DIFS Transmet sa trame sans attendre le timer de back-off Si le support est occupé, diffère sa transmission et attend dans DIFS Utilise alors le back-off pour une nouvelle tentative Cfi_CCH TCRT

19 CSMA/CA ▪ Le temporisateur de Back-off Si plusieurs stations attendent de transmettre, elles utilisent toutes l’algorithme de back-off Le Timer est calculé par : Tbackoff = Aléatoire(0,CW) x IT La fonction Aléatoire(0,CW) va générer un nombre pseudo-aléatoire compris entre (0,CW) Tbackoff est un nombre de timeslot Chaque station a théoriquement un Tbackoff différent, donc chacun a la même chance d’accéder au support Quand le support devient libre après un DIFS, les stations décrémentent leur timer IT par IT, jusqu’à 0 - Celui qui a son timer à 0 va émettre car le support est libre. Les autres bloquent leur timer Une fois cette transmission terminée, les autres stations attendent le prochain DIFS et décrémentent leur timer de nouveau, jusqu’à 0, et ainsi de suite Les stations qui attendent ne recalcule pas de timer, car elles ont déjà attendu Ces dernières ont plus de chance que celles qui commencent leur tentative Cfi_CCH TCRT

20 Exemple d’utilisation de back-off pour 5 stations
CSMA/CA Transmission avec Back-off Exemple d’utilisation de back-off pour 5 stations Cfi_CCH TCRT

21 CSMA/CA : la fenêtre de contention CW
▪ La CW Lors du calcul du timer, plusieurs stations peuvent obtenir le même nombre Les Timers de ces stations vont expirer en même temps Donc une émission simultanée possible, provocant des collisions Les émetteurs n’entendent pas les collisions, mais doivent attendre un ACK de la part de chacun des destinataires Les collisions entraînent des absences d’acquittement Nouvelles tentatives : la taille de CW est doublée à chaque nouvelle tentative, jusqu’à CWmax. Ceci réduit la probabilité de collisions On parle de croissance exponentielle de CW : avec CWi = 2k+i En général, CWmin = 7, CWmax = 255 ▪ La retransmission Lors d’un échec de transmission, l’émetteur essaie de retransmettre de nouveau ces données Ceci peut durer un certain temps Mise en place de timer pour limiter le nombre de tentatives Dès que le compteur atteint sa limite, les données sont définitivement perdues Cfi_CCH TCRT

22 L’algorithme CSMA/CA Cfi_CCH TCRT

23 Transmission avec ACK et SIFS
CSMA/CA Transmission avec ACK et SIFS Cfi_CCH TCRT

24 NAV – Network Allocation Vector
Mécanisme de réservation NAV – Network Allocation Vector Cfi_CCH TCRT