Pr

1
Wireless
WLAN, MAN, HAN, PAN
Donche S. Pellegrin T. RICM 3éme année
2
Wireless

• Présentation
• Fonctionnement du Wireless
• Les Normes
• 802.11, Bluetooth, Dect, HomeRF
• Comparaisons
• Les Utilisations Wireless
• Havi, urban wireless
• Conclusion

3
Wireless

• But le  tout réseaux 
• Domaines dapplication 
• Wlan, Pan, Han
• Secteurs concernés 
• Entreprises particuliers
• Beaucoup de normes en concurrence

4
Wireless

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

5
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

6
Wireless

• Les ondes contre  le tout câblé  (2/3)
• Avantage Wireless
• Câblage inexistant
• Rapidité dinstallation
• Inconvénient Wireless
• Débit plus faible (1Mbit/s-gt 54Mbit/s)
• Interférences
• De nombreuses normes wireless

7
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)

8
Wireless

• Comparaison Technologies Wireless

9
Wireless
Spectre des ondes Radio Télécommunications
(UHF- SHF)
Tv 100 MHz à 1 GHz Radio FM 80Mhz- 100
Mhz
10
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
11
Wireless

• Exemple dapplications wireless
• Mise en oeuvre du tout réseaux
• - PDA, PocketPC, périphériques externes,
• - TV/Video, Hifi,
• - Wearable
• - Pacemaker
• Les réseaux wireless (WLan)
• La domotique

12
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.

13
Wireless Fonctionnement

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

Application
Présentation
Session
Transport
Réseau
Logical Link Control (LLC)
Donnée Liason
Couche Wireless
Media Acess Control (MAC)
Physique
14
Wireless Fonctionnement

• Technologies larges bandes
• Développées par larmée
• Partager la bande passante entre plusieurs
  systèmes
• Eviter les interférences
• Techniques FHSS, DSSS, OFDM

15
Wireless Fonctionnement

• Technologies larges bandes
• Technologie FHSS (frequency hopping spread
  spectrum ).
• Sauts entre les fréquences démissions
• 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.

16
Wireless Fonctionnement

• Technologies larges bandes FHSS

17
Wireless Fonctionnement

• 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 derreurs
• Conversion des bits de données en une série de
  bits redondant (chip)

18
Wireless Fonctionnement

• 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 dune transformée de
  Fourier rapide
• Utiliser pour les Standards wireless de haut
  débit (ou encore ADSL)

19
Wireless Fonctionnement

• 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)

20
Wireless Fonctionnement

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

21
Wireless Fonctionnement

• Accès au canal de communication
• TDMA
• Communications synchrones
• Espaces de temps alloués à chaque entités
• Utilités voix et streaming
• Explications

22
Wireless Fonctionnement

• Accès au canal de communication
• CSMA / CA
• Communication asynchrone
• Mécanisme découte du réseaux et transmissions
• Similitudes CSMA/CD (Ethernet) (Détection
  collisions entre paquets)

Temps
23
Wireless Fonctionnement

• Accès au canal de communication
• CSMA / CA

24
Wireless Fonctionnement

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

D
A
B
C
25
Wireless Les normes

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

26
Wireless Les normes

• DECT
• Lancement en 92 par lETSI (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 dautres
  types de réseaux
• - Coût très peu élevé (aujourdhui Téléphones
  sous norme DECT 600Fr à Continent)

27
Wireless Les normes

• 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

28
Wireless Les normes

• Les normes 802.11
• Norme publiée en juin 97 par lIEEE
• 802.11 premier standard Wireless
• Norme basée  sur une topologie cellulaire
• Etablie pour 2 catégories darchitectures
• Ad-Hoc (Peer to Peer)
• Infrastructure (à point accès (AP))

29
Wireless Les normes

• Le mode Ad-Hoc

• Le mode infrastructure

Possibilité de Roaming
30
Wireless Les normes
Déroulement daccès à une cellule

• Premier Accès - Ecoute passive - Ecoute
  active
• Phase dauthentification
• Phase dassociation
• échange dinformations (capacité, position,
  synchronisation dhorloge)

31
Wireless Les normes

• 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

32
Wireless Les normes

• 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.

33
Wireless Les normes

• Le type de matériel vendu (certifié WECA) - Pont
  daccès - Hubs - Cartes Wireless (PCMIA, ISA,
  PCI, PCCARD) - Périphériques externes
• Les constructeurs suivent Apple, IBM, Intel,
  3COM, Cisco, D-Link, Nokia, Sony, Toshiba

34
Wireless Les normes

• AirPort dAPPLE
• Caractéristiques
• - 802.11b
• 50m
• Connexion jusquà 50 PC/MAC
• chiffrage 128 bits WEP
• 250

• Carte Wireless AirPort
• - 802.11b
• - 100

35
Wireless Les normes

• De nombreux produits 802.11 déjà disponibles

• Windows XP aussi 802.11

36
Wireless Les normes

• 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

37
Wireless Les normes

• 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

38
Wireless Les normes

• 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.

39
Wireless Les normes

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

40
Wireless Les normes

• Les produits
• Cartes PocketPC 179
• Téléphones

41
Wireless Les normes

• Conclusion
• Technologie pour les WPAN
• Connections de Périphériques, PDA, mobiles
• Trop limitée pour réaliser un WLAN.
• En perte de vitesse.
• Dans lavenir une nouvelle norme bluetooth 2
• Portée 100m
• Débit 10 Mbit/s

42
Wireless Les normes

• 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

43
Wireless Les normes

• Technique
• Réseaux ad-hoc et à point daccès
• 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)

44
Wireless Les normes

• Les produits
• Faible coût ???
• Gamme symphonie de Proxim
• Cartes PC 100
• Adaptateurs USB
• Stations de base (gateway) 200

45
Wireless Les normes

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

46
Wireless Les normes

• Présentation
• Standard européen initié par lETSI
• 2 normes  hiperlan1 et hiperlan2
• Hauts débits
• Technique
• Bande des 5 Ghz
• Utilisation de OFDM, TDMA
• Sécurité DES,3DES

47
Wireless Les normes

• HiperLan 1
• Réseaux ad-hoc
• débit de 20 Mbit/s
• HiperLan 2
• Réseaux à points daccès
• débit de 54 Mbit/s

48
Wireless Les normes

• Avantages 
• Soutiens dentreprises comme nokia, ericsson,
  dell, bosch.
• Norme acceptée par lART en France
• Inconvénients 
• Norme européenne avec peu de soutiens pour le
  marché américain
• Premiers produits disponibles début 2002

49
Wireless Comparaison
Tableau récapitulatif
Normes Normes Bande (GHz) débit portée marché dispo
bluetooth bluetooth 2.4 730 Kbit/s max 40 m PAN Premiers produits
802.11 a 5 54 Mbit/s 100 m et plus WLAN Beaucoup de produits
802.11 b 2.4 11 Mbit/s 100 m et plus WLAN Beaucoup de produits
hiperlan 1 5 20 Mbit/s 100 m WLAN prototypes
hiperlan 2 5 54 Mbit/s 100 m WLAN prototypes
homeRF homeRF 2.4 1,6 - 10 Mbit/s 100 m WLAN, HAN Premiers produits
50
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

51
Wireless

• Middleware disponible
• Standard darchitecture dapplications réparties
  entre les appareils digitaux de la maison
• Norme créé par de grands industriels de
  lélectronique
• gestion flux audio et vidéos.
• Indépendante des langages et des systèmes
  dexploitation.
• Communication utilisation dun bus à messages
• Support connexion firewire (IEEE 1394)
• Technologie compatible avec les technologies
  wireless

52
Wireless

• Middleware disponible
• API java de développement
• Exemples dapplication
• Transmission des données dun caméscope sur la
  télévision
• Diffusion dun film pour toute la maison
• Conclusion
• nécessité dêtre un standard.
• Le  tout réseaux 

53
Wireless

• Le Wireless en France
• - Organisme de régulation lART
• - Utilisation interdite en milieu ouvert
  (distante gt 100 m)
• - Sans autorisation
• Particulier, immeuble Avec puissance réduite
• Fréquences Puissance
• - 2 normes reconnues Bluetooth et Hiperlan
• Réseau publique interdit jusquen 2004 ??

2400-2483,5 MHz 2446,5-2483,5 MHz
10 mW 100 mW
54
Wireless

• La communauté Wireless dans le monde
• http//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 laide dalgorithme de
  routage RSPF
• Concurrent des réseaux cellulaire (UMTS, GPRS)

55
Wireless

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

56
Wireless

• Conclusion
• Marché de 1.6 milliards en 2000 -gt 4.6
  milliards en 2005
• Aspects commerciaux une guerre des normes, il
  ne pourra en rester quune
• Saturation de la bande des 2.4 Ghz
• Pour quand le  tout réseaux 

57
Wireless
Séminaire InTech 24/01/2002 à 14h à lINRIA

• 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.

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