13/12/2001wireless - donche s. & pellegrin t.1 wireless wlan, man, han, pan … donche s. &...

13/12/2001 Wireless - Donche S. & Pellegrin T. 1

Wireless

WLAN, MAN, HAN, PAN …

Donche S. & Pellegrin T.RICM 3éme année


Wireless

• Présentation• Fonctionnement du Wireless• Les Normes

– 802.11, Bluetooth, Dect, HomeRF …

• Comparaisons• Les Utilisations Wireless

– Havi, urban wireless …

• Conclusion


Wireless

• But : le « tout réseaux »

• Domaines d’application – Wlan, Pan, Han…

• Secteurs concernés – Entreprises & particuliers

• Beaucoup de normes en concurrence

Enjeux économiques importants


Wireless

• Bref historique des Réseaux–lan, wan, man, wlan, pan, han …

INTERNET


Wireless

Les ondes contre « le tout câblé » (1/3)•Avantages des câbles

– Débit important (plus de 1 Gbit/s)– Technologie éprouvée– Nombreuses installations existantes

•Inconvénients des câbles – Installation difficile– « Tout réseaux » impossible– Réseaux difficiles à faire évoluer


Wireless

Les ondes contre « le tout câblé » (2/3)•Avantage Wireless

– Câblage inexistant– Rapidité d’installation

•Inconvénient Wireless – Débit plus faible (1Mbit/s-> 54Mbit/s)– Interférences– De nombreuses normes wireless


Wireless

Les ondes contre « le tout câblé » (3/3)•Des alternatives

–Utilisation du réseau électrique privé•Homeplug (150 kbit/s à 10 Mbit/s)• EDF…

–Utilisation des lignes téléphoniques privées•HomePNA (10 Mbit/s)


Wireless

•Comparaison Technologies WirelessInfra-rouge

(THF ~100 GHz à ~1014 GhZ)

Ondes Radios(UHF – SHF ~900 Mhz à ~10 Ghz)

Avantages : - Haut débit

- Sécurité transmission

Inconvénients :- Omnidirectionnelle

- Ne passe pas les obstacles

- Problèmes à la lumière du jour et liés au temps

Avantages : - Passe les obstacles

- Non orienté (Multidirectionnel)

Inconvénients :- Perturbation

- Mauvaise sécurité des transmissions


Wireless

Tv : ~ 100 MHz à ~ 1 GHzRadio FM : ~ 80Mhz- ~100 Mhz

Spectre des ondes : Radio Télécommunications (UHF- SHF)

900MHz 1900MHz 2400 MHz 5 GHz 10 GHz

DECTUMTS

802.11bBluetoothHomeRFTechnologies privés

802.11aHiperlan 1 Hiperlan 2

GSM


Wireless

La bande des 2.4 GHz. •Bande de fréquence libre (ISM)•Problèmes internationaux

–Différences de largeur de bande allouée entre pays. (France Espagne et Japon différents du reste du monde).

•Saturation de la bande des 2.4 GHz•Solution utilisation de la bande des 5 GHz

Bande ISM :2.4000 GHz à 2.483 GHz


Wireless

Exemple d’applications wireless •Mise en oeuvre du tout réseaux

- PDA, PocketPC, périphériques externes, …- TV/Video, Hifi, …- Wearable…- Pacemaker…

•Les réseaux wireless (WLan)•La domotique …


Wireless : Fonctionnement

Fonctionnement des normes.•Les couches OSI.•Les technologies larges bandes.

–FHSS–DSSS–OFDM

•Modulation sur fréquence porteuse.–FSK

•Accès au canal de communication.



Fonctionnement du wireless •Standards basés sur le modèle OSI•Spécification des premières couches de ce modèle

Application

Présentation

Session

Transport

Physique

RéseauDonnéeLiason

Logical Link Control (LLC)

Media Acess Control (MAC)Couche Wireless



Technologies larges bandes•Développées par l’armée•Partager la bande passante entre plusieurs systèmes•Eviter les interférences•Techniques : FHSS, DSSS, OFDM …



Technologies larges bandes :•Technologie FHSS (frequency hopping spread spectrum ).

–Sauts entre les fréquences d’émissions –Ex : bluetooth divise la bande des 2.4 GHz en 79 canaux de 1 MHz –Sauts selon une règle pseudo-aléatoire.–Intérêts : simple, résistance aux interférences, sécurité.



Technologies larges bandes : FHSS

temps

Fréquence

Interférences



Technologies larges bandes :• Technologie DSSS (Direct Sequence Spread

Spectrum )– divise la bande passante en canaux (ex : 802.11b bande des 2.4

GHz séparée en 11 canaux de 8 MHz)– Intérêt : vérifications et correction d’erreurs– Conversion des bits de données en une série de bits redondant

(chip)01Signal original :

Signal étalé : Transformé en Symbole



Technologies larges bandes :• Technologie OFDM (Orthogonal Frequency Division

Multiplex)– Divise la bande passante en canaux– Bits de données transmis à différentes fréquences simultanément– Signal reconstitué à partir d’une transformée de Fourier rapide– Utiliser pour les Standards wireless de haut débit (ou encore

ADSL)



Modulation•La modulation FSK (Frequency Shift Keying )

–But : augmenter le débit de la transmission–Des variantes sont utilisées dans les normes wireless utilisant la technique FHSS (GFSK, QFSK …)–Modulation de fréquence–Faible coût des composants

•Autres types utilisés PSK , MAQ …

(cf : Voir cours DANSOU en TS…)



Accès au canal de communication :•Couche liaison du modèle OSI•Partage du canal de communication•TDMA, CSMA/CA.



Accès au canal de communication :•TDMA

–Communications synchrones–Espaces de temps alloués à chaque entités–Utilités voix et streaming–Explications :

M1 M1 M1M2M4M3M2 M3 M4 M2

Temps



Accès au canal de communication :•CSMA / CA

–Communication asynchrone–Mécanisme d’écoute du réseaux et transmissions–Similitudes CSMA/CD (Ethernet) (Détection collisions entre paquets)

paquetM1

M3

M2 écoute

écoute

paquet

écoute

Temps



Accès au canal de communication :•CSMA / CA

paquetM1

M3

M2 écoute

écoute

paquet

écoute

Temps

RTS

CTS



Accès au canal de communication :•CSMA / CA : les paquets RTS et CTS

C

DA

B

RTS

CTS


Wireless : Les normes

• Description des standards- DECT- 802.11- Bluetooth- homeRF- Hiperlan

• Comparaison



DECT•Lancement en 92 : par l’ETSI (European Telecomunication Standard Institute) Travaux commencés dans les années 80.

•But- Développer un standard de téléphonie numérique domestique

•Avantages- Gestion possible de donnée- Conçu pour une interconnexion avec d’autres types de réseaux- Coût très peu élevé (aujourd’hui Téléphones sous norme DECT 600Fr à Continent)



DECT•Technologie

- Bande de fréquence 1,8 Ghz - Utilisation de slots de type TDMA- Débit : 552Kbit/s - Distance 300m pour 100 mW

•Bilan et avenir- A fait ces preuves, technologie utilisé dans HomeRF…- Grand succès en Allemagne - Futur passerelle entre GSM & UMTS- Gestion des PABX en WPABX



Les normes 802.11•Norme publiée en juin 97 par l’IEEE

802.11 premier standard Wireless

•Norme basée sur une topologie cellulaire

•Etablie pour 2 catégories d’architectures :- Ad-Hoc (Peer to Peer)- Infrastructure (à point accès (AP))



•Le mode Ad-HocIBSS

BackBone

BSSBSS

AP

AP

•Le mode infrastructure

Possibilité de Roaming


• Premier Accès - Ecoute passive- Ecoute active

• Phase d’authentification

• Phase d’association-échange d’informations (capacité, position, synchronisation d’horloge…)


Déroulement d’accès à une cellule

Echange de données



Les normes 802.11• Divisée en plusieurs groupes de travail

802.11: a,b,c,d,e,f …

• Deux normes particulières– 802.11 b : nommée WIFI (placé en standard)

– 11 Mbit/s fréquence : 2,4 Ghz sous DSSS~ 100 mètres pour 10 mW

– 802.11 a– 54 Mbit/s fréquence : 5 Ghz sous OFDM



Les Problèmes de sécurité

•Accès aux ressources :Authentification par password

•Ecoute clandestine :

- Le WEP (Wired Equivalent Privacy)

Algo. :RC4 de RSA (Clé 40bits maintenant 128 bits)

Générateur de nombres pseudo-aléatoires initialisés par une clé secrète.



•Le type de matériel vendu (certifié WECA)- Pont d’accès- Hubs- Cartes Wireless (PCMIA, ISA, PCI, PCCARD…)

- Périphériques externes …

•Les constructeurs suivent …Apple, IBM, Intel, 3COM, Cisco, D-Link,

Nokia, Sony, Toshiba …

AP



•AirPort d’APPLECaractéristiques :- 802.11b- ~50m- Connexion jusqu’à 50 PC/MAC- chiffrage : 128 bits WEP- ~250$

•Carte Wireless AirPort - 802.11b- ~100 $



•De nombreux produits 802.11 déjà disponibles…

•Windows XP aussi 802.11…



•Origines : Standard créé par 5 grandes compagnies : Ericsson, Nokia, IBM, Toshiba et Intel.•Positionnement : technologie sans licence de courte portée : PAN•Une technologie déjà bien implantée•Maintenant 300 compagnies …•Petits composants utilisant une faible puissance. •Certification attribuée aux constructeurs suivant les spécifications bluetooth



•Technique :–Transmission : Bande des 2.4 GHz–Débit : 730 Kbit/s max–Portée : max 40m–Technique FHSS : 1.6 saut/s–Gestion des communications : synchrone ou asynchrone.–Nombre de sous-réseaux en parallèle : 8



•les scatternets et les piconets.–Un réseau bluetooth : un piconet.–1 piconet : un maître et des esclaves (7 maximums).–Communication entre des réseaux : les scatternets.



Les produits•Peu de produits•Cartes PC Toshiba : 1800 Fr•Des Périphériques•Adaptateurs Port USB, séries, parallèles



Les produits•Cartes PocketPC : 179 $•Téléphones



•Conclusion–Technologie pour les WPAN –Connections de Périphériques, PDA, mobiles …–Trop limitée pour réaliser un WLAN.–En perte de vitesse.–Dans l’avenir : une nouvelle norme bluetooth 2:

•Portée : 100m•Débit : 10 Mbit/s



•Origines : technologie de Proxim qui compte en soutient Motorola, Compaq, et Intel.•Positionnement : le marché des particuliers•Un protocole hybride :

–Utilise la norme DECT : transfert de la voix (TDMA)–Utilise la norme 802.11 : transfert de données (CSMA/CA)

•Permet de multiples canaux de voix



•Technique :–Réseaux : ad-hoc et à point d’accès–Transmission : Bande des 2.4 GHz–Débit : HomeRF1 1,6 Mbit/s ou HomeRF2 10 Mbit/s –Portée : environ 100m–Technique FHSS : 50 saut/s–Clé de 128 bit (système 32 bit IV)



•Les produits :–Faible coût ???–Gamme symphonie de Proxim

•Cartes PC : 100$•Adaptateurs USB•Stations de base (gateway) : 200$



•But : devenir le leader chez les particuliers•Facilité de mise en oeuvre.•Petit coût.•Peut devenir un standard ??



•Présentation–Standard européen initié par l’ETSI–2 normes : hiperlan1 et hiperlan2 –Hauts débits

•Technique–Bande des 5 Ghz –Utilisation de OFDM, TDMA–Sécurité : DES,3DES



•HiperLan 1–Réseaux ad-hoc–débit de 20 Mbit/s

•HiperLan 2 –Réseaux à points d’accès–débit de 54 Mbit/s



•Avantages : –Soutiens d’entreprises comme nokia, ericsson, dell, bosch.–Norme acceptée par l’ART en France

•Inconvénients : –Norme européenne avec peu de soutiens pour le marché américain–Premiers produits disponibles début 2002


Wireless : Comparaison

Normes Bande (GHz)

débit portée marché dispo

bluetoothbluetooth 2.4730 Kbit/s

max40 m PAN

Premiers

produits

802.11802.11aa 5 54 Mbit/s 100 m

et plusWLAN

Beaucoup

de produitsbb 2.4 11 Mbit/s

hiperlanhiperlan11 5 20 Mbit/s

100 m WLAN prototypes22 5 54 Mbit/s

homeRFhomeRF 2.4 1,6 - 10 Mbit/s 100 mWLAN,

HAN

Premiers

produits

Tableau récapitulatif


Wireless : Comparaison

Comparaison aspects commerciaux :

• 802.11 très implanté au USA– réseaux publiques, wild Wireless…– 2005, 90 % des portables équipés WIFI (Gartner Group)

•De nombreuses critiques sur bluetooth (portée, débit).

•homeRF en recul.

•Demain : lutte entre 802.11a et hiperlan sur les hauts débits


WirelessMiddleware disponible

•Standard d’architecture d’applications réparties entre les appareils digitaux de la maison•Norme créé par de grands industriels de l’électronique•gestion flux audio et vidéos.•Indépendante des langages et des systèmes d’exploitation.•Communication : utilisation d’un bus à messages•Support : connexion firewire (IEEE 1394)•Technologie compatible avec les technologies wireless


Wireless

Middleware disponible

•API java de développement•Exemples d’application

–Transmission des données d’un caméscope sur la télévision–Diffusion d’un film pour toute la maison

•Conclusion : –nécessité d’être un standard.–Le « tout réseaux »


Wireless

Le Wireless en France - Organisme de régulation l’ART- Utilisation interdite en milieu ouvert (distante > 100 m)- Sans autorisation :

Particulier, immeuble … Avec puissance réduite

Fréquences Puissance

- 2 normes reconnues Bluetooth et Hiperlan- Réseau publique interdit jusqu’en 2004 ??

2400-2483,5 MHz2446,5-2483,5 MHz

10 mW100 mW


Wireless

La communauté Wireless dans le mondehttp://www.toaster.net/wireless/community.html

Seattle Wireless-Gratuit, réalisé par des bénévoles-Conseils pour créer des nodes, antennes…-BUT : Créer un MAN libre, et développer un réseau Internet entièrement gratuit

-Utilisation de 802.11b à l’aide d’algorithme de routage RSPF…

-Concurrent des réseaux cellulaire (UMTS, GPRS) …

http://www.toaster.net/wireless/community.html


Wireless

• Nombre de nodes : 128 (au 13/12/2001)•Utilisateurs : ????


Wireless

Conclusion •Marché de 1.6 milliards $ en 2000 -> 4.6 milliards $ en 2005

•Aspects commerciaux : une guerre des normes, il ne pourra en rester qu’une …

•Saturation de la bande des 2.4 Ghz

•Pour quand le « tout réseaux »…


Wireless

•responsable scientifique: Claude Castelluccia •thème: Ce séminaire fera le point sur les technologies de réseaux sans fils, et abordera également le sujet de la sécurité de ces réseaux.

Séminaire In’Tech 24/01/2002 à 14h à l’INRIA

http://cgi-serv.inrialpes.fr/intech/Registration

http://cgi-serv.inrialpes.fr/intech/Registration

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