Les réseaux personnels (PAN)

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1 Les réseaux personnels (PAN)
Université Sidi Mohammed Ben Abdellah Faculté des Sciences et Techniques - Fès Département de Génie Electrique Les réseaux personnels (PAN) Réalisé par : ATTAR Fatima Zahra. BENCHEKROUN Meryem . Encadré par : Pr .Fatiha MRABTI .

2 Plan Bluetooth: Zig Bee: Ultra Wideband: Présentation. Spécification.
Architecture. mode de communication. Principe de fonctionnement. Sécurité. Applications. Zig Bee: Présentation . Caractéristiques . Topologie. Architecture. Module ZigBee ETRX1 Applications. Ultra Wideband: Présentation. Spécificités . Principe de fonctionnement. Avantages et inconvénients Flexibilité spectrale. Application.

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4 Présentation Définition :
Technologie de transmissions sans fil permettant de faire passer voix ou donnée sur une liaison radio courte distance . Objectif : Faire communiquer jusqu’à 8 appareils périphériques sans le moindre câble dans un rayon de 10 mètres.

5 Spécification: Technologie de liaison sans fil .
Fréquence entre 2.4 et ghz. 1600 échanges par seconde. Taux de transmission 1 mb/s. Portée de 10 mètres voire plus . Consommer le moins d’électricité possible. Faible coût.

6 Architecture Les éléments fondamentaux du Bluetooth sont définis dans les deux premières couches protocolaires, la couche radio et la couche bande de base. Ces couches prennent en charge les tâches matérielles telle que le contrôle du saut de fréquence et la synchronisation des horloges.

7 Architecture La couche radio: La couche bande de base:
Elle prend en charge la transmission et la modulation du signal radio. La couche bande de base: elle définit les adresses matérielles des périphériques prend en charge la communication entre les appareils La couche gestionnaire de liaisons : gère les liens entre les périphériques maîtres et esclaves ainsi que les types de liaisons implémente les mécanismes de sécurité prend aussi en charge la découverte de gestionnaires de liaisons distants L'interface de contrôle de l'hôte (HCI)

8 Mode de Communication Les différents types de connexions sont au nombre de trois à savoir : La liaison synchrone à débit élevé, Ces liaisons sont utilisées lorsque le débit montant (de l'esclave au maître) est du même ordre que le début descendant (du maître à l'esclave). Ces liaisons se partagent donc la bande passante : elle possède un débit bidirectionnel de 432Kb/s. Un maître peut supporter jusqu'à 3 liaisons de ce type avec ses esclaves. La liaison asynchrone, permet de privilégier un sens de transmission : du maître vers l'esclave. Le maître peut donc envoyer 721Kb/s à l'esclave, et l'esclave peut envoyer 57,6Kb/s au maître. Un esclave peut disposer au maximum d'une liaison ACL avec son maître. La liaison « canal voix/donné » ou liaison SCO. Ce type de liaison est utilisée pour la manipulation de données en temps réel, par exemple, pour les connexions téléphoniques. Un esclave peut disposer au maximum de trois liaisons SCO avec son maître, chacune d'elles supportant un canal vocal PCM à bit/s.

9 Topologie d'un réseau Bluetooth piconnet
rayon 10 mètres débit de 1 Mb/s 1 « maître » jusqu’à 7 « esclaves » le maître a un rôle similaire à celui d’un hub

10 Topologie d'un réseau Bluetooth Scatternet
8 appareils dans un Piconet Chaîner de 10 Piconets pour former 1 Scatternet chaîne totale : 71 appareils (8 * 10 = 80 moins 9 servant de passerelles)

11 États des terminaux Bluetooth:
un dispositif Bluetooth possède des états Pour effectuer une liaisons entre deux entités : StandBy :c'est un état de basse consommation pour un dispositif qui n'interagit avec aucune autre unité Bluetooth. Inquiry : un dispositif envoie alors un paquet « inquiry » en broadcast à toutes les unités Bluetooth se trouvant dans sa zone ,pour demander leur adresse . On utilise le message Inquiry pour communiquer avec des unités dont on ne connaît pas l'adresse. Inquiry scan : cet état désigne un dispositif à l'écoute des messages « inquiry » circulant sur le réseau. 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 Page.

12 États des terminaux Bluetooth:
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) : Pendant un certain temps aucun paquet ACL ne sera transmis par le maître à l'esclave se trouvant dans ce mode. pendant un certain temps. Dans ce mode l'esclave ne peut plus recevoir que des message de type SCO. Parqué (Park) : 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. 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.

13 Principe de fonctionnement
La processus de connexion du maître avec les différents dispositifs du réseau suit certaines étapes importantes : Mode passif (StandBy), Phase d'inquisition : découverte des points d’accès ,(Inquiry,Inquiry scan) Synchronisation avec le dispositif (paging), Découverte des services, (Actif) Création d’un canal avec l'esclave, Pairage éventuel à l’aide d’un code PIN (sécurité), Utilisation du réseau.

14 Sécurité Mécanismes de sécurité: Saut de fréquence
Une adresse dépendante du dispositif physique Un code personnel d'identification Politiques et gestionnaire de sécurité: mode « découverte » après la connexion, ajout d'authentification et d'encryptage Matériel fiable : accès à tous les services Matériel non fiable : accès restreint aux services Vulnérabilité: Confidentialité Vol d'identité

15 Application Ordinateurs portables Imprimantes Claviers
Caméras numériques Téléphones Accessoires de voiture Casques audio Appareils ménagers Médecine

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17 Présentation Définition : Interet :
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 (WPAN), Le Zigbee tire tous les avantages de la norme IEE et opère dans la bandes de fréquences mondiales non réservées (donc libres de licences). Interet : Zigbee est conçu pour transporter des données de manière fiable et sécurisée à travers l'environnement bruité des Radios Fréquences.

18 Caractéristiques : Protocole de communication pour les LR WPAN (Low Rate Wireless Personal Area Network) Topologie Etoile ou Maillée Adresse de 16 ou 64 bits CSMA/CA (Carrier sense multiple access by collision avoidance) : Emission après écoute et attente aléatoire. Attente ACK puis réémission après attente aléaoire si pas ACK. RSSI (Received Signal Strength Indicator) et LQI (Link Quality Indicator) Deux types de modules : FFD (Full Function Device) : 3 rôles possible : coordinateur PAN, routeur ou dispositif terminal RFD (Reduce Function Device) : dispositif terminal (End Device = capteur)

19 topologie +65000 nœuds. Tps d’accès réseau <30ms
Sortie de veille <15ms Access canal <15ms Parlons un peu maintenant des caracteristiques reseaux proposées par zigbee. Un des points forts de cette norme est de savoir gerer plusieurs topologies reseaux (etoile, arbre, maillés) En theorie un reseau zigbee supporte nœuds maximum avec possibilité de router les reseaux entre eux…. Chaque reseau est composé de 3 types de modules ou noeuds. : Les nœuds terminaux, comme par exemple dans un reseau domotique classique, un interrupteur, un spot, ou un detecteur de fumée. Qui embarquent chacuns une pile protocole minimum (environ 20ko) et qui sont donc comme le montre la vignette materiellement tres petits et donc tres peu couteux. Nous avons ensuite les nœuds routeurs qui embarquent une pile presque complete et qui comme leur nom l’indique ont en charge de router le traffic sue le reseau. Ces nœuds peuvent etres physiquement comme les nœuds terminaux des spots des interrupteurs ect… Pour terminer, dans chaque reseau zigbee, il y a un et un seul nœud coordinateur, qui lui embarque une pile complete (60ko) et qui a pour fonction de gerer tout le reseau,il l’initialise, defini par exemple les regles de securité à appliquer, approuve ou non l ajout d un nouveau materiel dans le reseau, eventuellement lui attribut son adresse reseau. Dernier point interressant dans un reseau zigbee, ce sont les temps de latences. En effet, moins de 30ms pour qu un nœud accede au reseau, pour comparaison, bluetooth c’est entre 3s et 20s. Les temps de sortie de veille, transmission des informations et de remise en veille d’un materiel sont tres courts egalement, ce qui leur permet d’economiser leurs batteries.

20 Application Interface
Architecture Couches applicatives : gérées individuellement par les applications Silicon PHY Layer MAC Layer Data Link Layer ZigBee Stack Application Network Layer Application Interface Customer ZigBee Alliance IEEE

21 Application Interface
Architecture Couche Réseau : Responsable de la topologie (construction et maintenance) Gestion de l'adressage, du routage et de la sécurité Propose des services aux couches supérieures (applications) Silicon PHY Layer MAC Layer Data Link Layer ZigBee Stack Application Network Layer Application Interface Customer ZigBee Alliance IEEE

22 Application Interface
Architecture Couche Liaison de données : deux sous-couches Couche LLC (Logical Link Control) : standard 802.2, commune à plusieurs autres standards (802.3, ) Couche MAC (Medium Access Control) : imposée par l'implémentation matérielle Silicon PHY Layer MAC Layer Data Link Layer ZigBee Stack Application Network Layer Application Interface Customer ZigBee Alliance IEEE

23 Application Interface
Architecture Couche MAC : Association et dissociation au réseau PAN Accès au canal Transmission des trames de balisage "Beacons" (pour le coordinateur) Synchronisation aux trames de balisage "Beacons" Assurer une liaison fiable entre deux entités MAC avec : validation des trames gestion des acquittements des trames retransmission des trames Silicon PHY Layer MAC Layer Data Link Layer ZigBee Stack Application Network Layer Application Interface Customer ZigBee Alliance IEEE

24 Application Interface
Architecture Couche physique (PHY) : activation/désactivation du transceiver radio Indicateur de qualité de liaison (LQI) Sélection du canal CCA (Clear Channel Assessment) : détection de l'état du canal (libre ou occupé) Emission/Réception des paquets Silicon PHY Layer MAC Layer Data Link Layer ZigBee Stack Application Network Layer Application Interface Customer ZigBee Alliance IEEE

25 Module ZigBee ETRX1 Caractéristiques générales UART IEEE 802.15.4
FDD, RFD ou coordinateur 128k Flash, 4ko eeprom et 4ko ram 8 I/O 2 A/I Alim 2.7V-3.6V Caractéristiques radio 2.G GHz ISM Band 250kbit/s effectif Faible consommation(autonomie de 3 mois) 16 canaux puissance de sortie : jusqu'à 3dBm

26 Zig Bee par rapport au Bluetooth

27 Domotique Medias centers Eclairage Chauffage / Climatisation Loisirs - jouets Systèmes d’alarmes Détection incendie Contrôles de puissance Sécurité industrielle

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29 Présentation Définition :
une technologie radio (sans fil) qui peut être utilisé pour la transmission point à point des données ,pour une communications à haut débit, sur une courte portée , à faible coût et une consommation de faible puissance. Actuellement, une alliance à but non lucratif ouverte de l'industrie, connu sous le nom de l'Alliance Wi Media permet l'adoption, la réglementation, la normalisation et l'interopérabilité multifournisseurs rapide des ultra-large bande (UWB) dans le monde entier.

30 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 (choix à faire) nombreuses interférences radio Devrait être moins cher que les autres technologies WPAN mais pas encore commercialisé (vocation à remplacer le WiFi ou le Bluetooth)

31 Principe de fonctionnement
La plupart des technologies de communication utilisent une seule fréquence pour transmettre des signaux, dont beaucoup sont des ondes sinusoïdales

32 Principe de fonctionnement
Contrairement à cette approche, la technologie UWB utilise des impulsion radio fréquence (RF) d’une période de quelques dizaines de picosecondes à quelques nanosecondes. UWB utilise un très large spectre de fréquence pour transmettre le signal Dans le domaine temporel, des signaux UWB sont des séries d'impulsions ultra-courtes.

33 Principe de fonctionnement
Cependant, cette méthode traditionnelle de UWB a été développé et optimisé grâce à la réglementation, les développements technologiques dans Multi-band Orthogonal La Technique (OFDM): La technologie multi bande OFDM est la technique de modulation largement utilisé aujourd'hui pour les applications UWB. Cela implique la rupture de la large bande de 7,5 GHz en petits sous- bandes. L'approche OFDM multi bande permet une bonne coexistence avec les systèmes à bande étroite tels que a ou Bluetooth.

34 Avantages et inconvénients
Les principaux avantages de cette technologie sont: Faible coût Transfert de données élevé (les taux de transfert et les montants) Exigences de faible puissance En complément avec d'autres WLAN et WPAN solutions (comme le Wi-Fi, WiMax) Pas de fils UWB plate-forme radio commune Les principaux inconvénients de cette technologie sont: d'interférer avec d'autres technologies existantes sans fil comme le Bluetooth, etc. les spécifications de cette technologie sont encore dans la phase de développement et d'approbation.

35 Application Communication d’un téléphone portable vers une oreillette.
Téléchargement d’une présentation vers un vidéoprojecteur Localisation Téléchargement depuis un caméscope vers un PC pour traitement, puis vers la télévision