ARS 00/011 Création : –1998 : Jean-Paul Gautier (UREC) Modifications : –2000-2001 : Christian...

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• Création :– 1998 : Jean-Paul Gautier (UREC)

• Modifications :– 2000-2001 : Christian Hascoët (CCR)

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Plan

• Historique

• Pourquoi s'intéresser aux réseaux sans fil ?

• Les réseaux locaux sans fil– Les techniques– Les standards et les normes

• Interconnexion de réseaux – Faisceaux hertziens– Satellites

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Historique- 1896 : Marconi réalise les premières transmissions sans fil

(Télégraphie sans fil)- Ensuite technologie sans fil réservé aux militaires avec un

développement important durant la 2ième guerre mondiale.- Aux États-Unis, dans les années 80, apparition des terminaux de

saisie portables. - En France, le développement est freiné par des réglementations plus

que contraignantes <=> développement de technologie utilisant soit des ondes infrarouges, soit des puissances d’émission d’ondes hertziennes en dessous du seuil législatif => résultat insuffisant.

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Bref historique- Années 80, des progrès sont faits au niveau des débits dus à la

multiplication des terminaux portables, l’idée du "réseau sans fil" devient réaliste.

- Parallèlement, la mode de la téléphonie cellulaire => maîtrise des problèmes liés à la communication sans fil à grande échelle.

- Début des années 90, les réseaux sans fil ne cessent de s’implanter dans le milieu des LANs. Les produits utilisent des technologies performantes mais propriétaires.

- Les principaux acteurs du marché (Lucent, Proxim ...) décide alors la création de la norme IEEE 802.11 (groupe de travail créé en 1990, norme ratifiée en juin 1997).

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Bref historique• En France, depuis Septembre 1995, France Télécom a

libérée une partie de la plage de fréquence autorisant dorénavant les communications sans fil via des technologies de types Hertziennes

• En parallèle, les militaires libèrent aussi des fréquences– Processus long,

– Lobby militaire puissant ...

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Pourquoi s’intéresser au sans-fil ?

– Besoin croissant des terminaux portables dans différents milieux (industrie, logistique, hôpitaux …)

– Besoin d'un accès permanent des populations nomades au système d'information de l'entreprise,

– Pour transmettre• La voix• Des messages courts (bips, numériques, alphanumériques),• Des données informatiques (fax, fichiers,textes, images).

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Pourquoi s’intéresser au sans-fil ?

• Réaliser des installations temporaires,

• Mettre en place des réseaux en un temps très court (réunions, salons, show …)

• Eviter le câblage de locaux (chantiers, usines automobile ou maritime), de liaisons inter-bâtiments,

• Créer une infrastructure dans – des bâtiments classés ou de grandes valeurs,– des lieux ou le passage de câbles est prohibé (Jussieu & amiante).

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Pourquoi s ’intéresser au sans-fil ?

– Maturité des technologies sans fil:• Maîtrise de la téléphonie cellulaire sur une large échelle,• Numérisation des communications, • Miniaturisation des interfaces

– Assouplissement des réglementations• Disponibilité de nouvelles fréquences• Ouverture à la concurrence• Suppression des monopoles

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Pourquoi s ’intéresser au sans-fil ?

• Standardisation européenne (ETS300-328) par ETSI– European Telecommunications Standards Institute – Attribution des bandes de fréquences (bande des 2.4 Ghz)

• Normalisation IEEE 802.11

• Technologies des ondes :– Radioélectriques : radio, micro-ondes – Lumineuses : infrarouge, laser

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Technologies du sans fil : Principes• Ondes radioélectriques

– Cadre réglementaire contraignant (en France surtout)– Traverse les parois, antenne omni ou uni directionnelle– Portée de 100 m à quelques Kms (≈ lieu d'installation)

• Ondes lumineuses– Ne traverse pas les parois,– Débit faible (diffusion infrarouge), mais pas de danger

pour l'homme (œil)– Débit important en point à point (laser)

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Technologies du sans fil : Principes• 2 modes de transmission complémentaires :

Caractéristiques Unidirectionnelle(Point à point)

Omnidirectionnelle

Portée Importante (qq kms) FaibleVitesse Elevée Faible

Interférences Rares FréquentesConfidentialité Bonne Mauvaise

Diffusion destransmissions

Applications Interconnexion de 2bâtiments sans passerpar un opérateur(privée)

Gestion d’un parc deportables

TechnologiesUtilisées

LaserInfrarougeMicro-ondesSatelliteRadio

RadioInfrarougeMicro-ondes

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Sans fil Radio : Fréquences utilisées

MHz 500 1000 1500 2000 2500 5 GHz

400 MHzRadiotéléphoneanalogique

410/430 MHz 3RD

846/868 MHzBi-Bop CT2Abandonné

1880/1900 MHzDECT (RTC local)

2.400 GHz (ETS300-328)norme réseaux locaux SST

5 GHzHiperlan

169,4 à 169,8 MHzRadio Messagerie

414/424 MHzMobipac

935/960 MHzGSMEx : Itinéris, SFR

1710/1785 MHzDCS 1800Ex : Bouygues

3RD : Réseaux Radioélectriques Réservés aux donnéesCT2 : Cordless telephone 2 (2ième génération)DECT : Digital European Cordless TelecommunicationGSM : Global System for MobileDCS 1800 : variante GSM

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Réseau sans fil Radio : Éléments

• Le mobile se compose :– D'une unité logique

• PC, terminal portable, imprimante …

– D'un émetteur /récepteur (adaptateur)• Interne (carte PCMCIA)

• Externe

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Réseau sans fil Radio : Éléments• Les antennes sont de type très variable

• En France le choix est plus limité (législation + stricte)

• Exemples : Source Breezecom

Nom Longueurcâble

Type câblecoaxial

Type≈ Gain

Distancepour 1Mb/s

(m)

Distancepour 2Mb/s

(m)Omni-6 3 RG58 6 600 250Uni-8.5 6 RG58 8.5 600 250

Uni-18/10 10 Heliax 18 2500 1000Uni-18/20 20 Heliax 18 1800 700

N/A N/A N/A 6 1000 400N/A N/A N/A 8.5 1000 400N/A N/A N/A 18 3000 1500

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Caractéristiques antennes

• Valable pour tous les types d'antennes– Facteur de Mérite (G/T)

• Sensibilité d'un système de réception

• Mesure globale du système de réception déterminé par la taille de l'antenne (G) utilisée et par la qualité (T) (niveau de bruit) du récepteur.

– Puissance Isotrope Rayonnée Équivalente (PIRE) • puissance rayonnée dans une direction donnée ou dans la zone

couverte.

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• Point d'accès (AP Access Point) : élément de base

• Interface du réseau sans fil <-> réseau filaire

• Émetteur/Récepteur radio qui couvre une zone appelé "cellule de communication "

• La cellule de communication : zone ou peut s'établir la liaison entre le point d'accès et un mobile.– Point d'accès inclus dans la cellule du mobile et réciproquement

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Réseau sans fil Radio : ÉlémentsCellule de communication (BSS):

• De taille variable, – Liée à l'environnement d'installation– Liée à la puissance du mobile, car le point d'accès (fixe) dispose à

priori d'une source d'énergie + puissante

• En moyenne :– 100 m < Ø < 300 m

• BSS : Basic Set Service

• ESS (Extended) : plusieurs BSS <=> plusieurs AP

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Réseau sans fil Radio : Éléments• Fonctions du point d'accès :

– Liaison filaire - sans fil– Gère le trafic des mobiles de sa cellule

• En réception et en transmission de données

– Peut gérer en général jusqu'à 200 stations

• Type de matériel : Station (dédiée de préférence) avec :– carte réseau traditionnelle pour le filaire,– carte émission/réception radio (ISA,PCMCIA),– Couche logicielle adéquate

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• Le pont radio : Fonction de pontage entre 2 réseaux câblés– 100 à 200m de base– Jusqu'à 500m avec antenne unidirectionnelle– Peut aller jusqu'à 10kms (MAN)

• Se connecte à un réseau et non à une station

• Ne gère pas de cellule de communication

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• Borne d'extension : – Mélange Point d'accès (gère une cellule) + pont radio– Pas de connexion au réseau filaire (≠ point d'accès)– Agrandit la zone de couverture sans ajout de câble– Gère le trafic de sa cellule comme les points d'accès– On peut en utiliser plusieurs pour atteindre les mobiles les +

éloignés.

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Réseau sans fil RadioPrix approximatifs des éléments

Type de matériel Prix moyen (Frs HT)Adaptateur 3000 à 6000

Point d’accès 10000 à 15000Pont Radio 10000 à 15000

Bornes d’extension 15000 à 20000

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Réseau sans fil Radio : Topologie

• Topologie Peer-to-Peer (sans fil complet)– Stations dialoguant d'égal à égal– Pas de passage par un point d'accès– Mobile de puissance faible => courtes

distances (30m)– La grande majorité des adaptateurs permettent

ce genre de communication– Distribution de la gestion du réseau aux

mobiles

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Réseau sans fil Radio : Topologie• Topologie Point d'accès :

– Toutes les communications passent par le point d'accès qui gère une grande cellule de communication

Réseau filaire

Cellule decommunication

Point d'accès

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Points d'accès

Topologie Point d'accès multiples :- augmenter la couverture (filaire + point d'accès) - augmenter le débit d'accès au filaire

Etc ...

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Point d'accès

Borne d'extension• Augmenter la zone de couvertureavec une borne d'extension :

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Réseau Filaire

Pont radio

Réseau FilairePont radio

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Radio LAN : Problèmes à résoudre– Législation ≠ selon les pays

• Produits différents

– Environnement avec atténuation élevée • CSMA/CA

– Phénomène d'écho • spectre étalé

– Interférence venant des autres utilisateurs• spectre étalé + acquittement (ACK)

– Partage du spectre avec d'autres LAN• Identifiant de domaine (BSS ID)

– Nœuds cachés• Option CTS & RTS

– Sécurité• WEP

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Technologie sans fil : Radio LAN• Narrow Band

– Technologie + ancienne (AM ou FM) (fréquence unique)– Nécessite une licence d'utilisation de la fréquence– Sensible aux interférences de même fréquence => remplacé par :

• Spread Spectrum– Technique la plus utilisé dans les réseaux sans fil– Origine militaire (protection espionnage 2ième guerre mondiale)– Technique d'étalement du signal sur une bande de fréquence

(ISM), moins sensible aux interférences et protection contre des écoutes éventuelles.

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Technologie sans fil : Radio LAN

• Bandes ISM (Industrial, Scientific and Medical)– US : 902/928 MHz, 2.4/2.4835 GHz, 5.725/5.875 GHz– Europe : 2.4/2.4835 GHz– En France : 2.4465 à 2.4835 GHz seulement– Nécessite autorisation individuelle auprès de l'ART (automatique

si population > 50000 habitants -:)– Libération prochaine de 5.15/5.25 GHz ,sans demande préalable

pour la mise en place des réseaux HIPERLAN– A l'étranger libération de 5.25/5.3 GHz & 17.1/17.3 GHz

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• Deux techniques d'étalement de spectre

– FHSS : Frequency Hopping Spread Spectrum• Spectre étalé à saut de fréquence

– DSSS : Direct Sequence Spread Spectrum• Spectre étalé à fréquence directe

• Rq : Incompatibles entre elles

Technologie sans fil : étalement de spectre

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– Découpage en canaux < 1MHz (79 canaux au total, 35 en France)– Algorithme de saut négocié au début (saut de fréquence 50 x/s)– + règles de durée fonction des bandes (0.4s/30s bande 2.4GHz)– Synchronisation parfaite émetteur/récepteur

• Émission sur F1 puis F2 au paquet suivant, le récepteur fait de même (unicité statistique de la fréquence et du récepteur à un temps t)

– Fréquences partageables, si séquence de saut différent (15)

– Saut de fréquence limite l'effet des interférences (Fx polluée) (paramétrable),

– Sécurité : séquence de saut + BSS ID + cryptage des données (http://www.scssi.gouv.fr)

Étalement de spectre : FHSS

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Étalement de spectre : FHSS

• Les sauts de fréquence du FHSS (semble aléatoire pour les autres mobiles)

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– L'étalement de spectre réalisé par application d'un code redondant (utilisation d'une bande de fréquence + large que nécessaire)

– Pour chaque bit à transmettre, ajout d'un chip (longueur Xbits) • X facteur d'étalement (10 dans la norme)

• + X grand, + le décodage sera simple (correction automatique en //)

– Code d'étalement fournit par un générateur "aléatoire" de longueur fixe, qui se reproduit régulièrement dans le temps

– Code d'étalement identique pour émetteur/récepteur– Sécurité : Code d'étalement ≠, BSS ID, cryptage des données

(http://www.scssi.gouv.fr).

Étalement de spectre : DSSS

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• Données à transmettre

• Code pseudo-aléatoire

• Signal de sortie : Données + Code pseudo-aléatoire

Étalement de spectre : DSSS

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Caractéristiques Saut de FréquenceFHSS

Séquence directeDSSS

Avantages La + sûreEnv. difficile

La + employéeEnv. peu perturbé

Débit théorique (Mb/s) 1 2Débit effectif (Mb/s) 0.3 à 0.7 1.2 à 1.4Sécurité Séquence de saut Code d’étalementTaux d’erreur moyen 10-3 10-8

Distance maximale en intérieur 50 m 25 mDistance maximale en extérieur 800 m 200 mCohabitation entre WLAN simple contraignantNb max de stations par AP 30 à 50 10 à 20Remarques Partage de la

bande passanteMédia monopolisé

par émetteur

Étalement de spectre : Comparatif

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Roaming (Errance)

• Technique issue du monde GSM

• Roaming : permet d'être toujours joignable par le réseau et réciproquement (AP <-> mobile)

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Handover (recouvrir)

• Technique issue du monde GSM

• Handover : Permet au mobile de continuer un transfert commencé dans une cellule, dans une autre– Intercellulaire : passage d'une cellule à une autre (AP<->AP)

• Si le signal est trop faible (en général)

• Si un point d'accès sature (partage de trafic)

– Intracellulaire :• Changement de canal (si signal fort) avec qualité faible

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Ondes lumineuses : Infrarouge

• Peu utilisées dans dans les réseaux sans fils

• Portée faible, mais "confidentialité"

• Plage 870/950 nm

• Débit 1Mb/s

• Puissance : 2W

• Transmission synchrone ou asynchrone

• Normalisé IEEE 802.11

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Ondes lumineuses : Laser

• Technologie non normalisée

• Pour le point à point (pas de mobilité)

• Plage 900/950 nm

• Débit important > 50Mb/s

• En France, limité aux besoins internes (maximum 300m réglementé par la loi du 29/12/1990), sinon autorisation nécessaire

• Portée de l'ordre du kilomètre

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Norme IEEE 802.11– Standard unique pour tous les équipements radios dans la bande

2.4GHz pour des débits de 1 à 2 Mb/s en half-duplex (sinon prix des produits trop important)

– Définit une interface de "propagation aérienne" pour permettre l'interopérabilité entre les ≠ fournisseurs d'adaptateur

– Définit méthode de codage et de modulation (physique)• Utilisation des 2 standards FHSS et DSSS pour la radio• Utilisation d'1 méthode de transmission pour l'infrarouge (1Mb/s)

– Les puissances d'émission dépendent des pays• France (ART) 100mW, USA (FCC) 1W pour la radio• Infrarouge (bande 870/950nm) à 2W

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Norme IEEE 802.11

802.2802.11

Couche Liaison

FHSS DSSS IR CouchePhysique

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Norme IEEE 802.11 (PHY)

USA Europe France– Canaux FHSS (1Mz) 79 79 35

Les canaux utilisables en France

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Norme IEEE 802.11 (PHY)USA Europe France

– Canaux DSSS 11 9 2– DSSS

• Chip de 10bits

• Plage de 5MHz

• 2 fréquences principales en France 2.457 & 2.462 GHz

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Norme IEEE 802.11 (MAC)

– Définit une couche d'accès au "média" (Medium Access Control)– Le protocole utilisé est le CSMA/CA (Carrier Sense Multiple

Access with Collision Avoidance)– Collision impossible à détecter dans l'air : donc le protocole

estime par un algorithme (CCA : Clear Channel Assessment) si le canal est libre ou non ("Évite" les collisions).

– Mesure du signal radio au niveau de l'antenne (RSSI) et comparaison avec un seuil prédéfini

• > Seuil => canal libre (émission)

• < Seuil => transmission différée).

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Norme IEEE 802.11 (MAC)

– Options du protocole CSMA/CA pour minimiser les collisions• RTS : Request To Send (destination,longueur message)

• CTS : Clear To Send

• ACK : ACKnoledge

– Établissement communication par une courte trame RTS– Destinataire répond par CTS– Collisions pour RTS et CTS (en général)– Attente d'un timer (Network Allocation Vector)– ACK renvoyée à émetteur pour bonne réception

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Norme IEEE 802.11 (MAC)• Nœud caché : problème le + plus fréquent

– peut perturber 40% ou plus de communications dans un environnement local très chargé.

– Survient quand une station ne peut plus en joindre une autre => le canal est il occupé ?

– A&B peuvent communiquer, mais pas A&C => état liaison A&C inconnu

– A&C peuvent essayer de joindre B en même temps, d'où collision => Utilisation des trames RTS, CTS et ACK pour prévenir de telles perturbations.

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Norme IEEE 802.11 : Sécurité

• Algorithme de cryptage complexe WEP (Wired Equivalent Privacy).

• Protection contre pirates utilisant le même matériel• Protection contre pirates à "l'écoute" (eavesdropping) • WEP protège les données sur le médium de fréquences radio en

utilisant une clé primaire de 64 bits et l'algorithme de cryptage RC4.• Ne protège que les données et non les en-têtes de trame, pour

maintenir la gestion du réseau.

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Norme IEEE 802.11 : Puissance

• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Équivalente

• Économie batterie avec connectivité totale (≈ veille +)

• Gérée par la sous-couche MAC.

• Le protocole prévoit que l'AP puisse mettre le mobile en veille pendant certains intervalles de temps.

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Norme IEEE 802.11 : Quelques offres

Marque Produit Prix KFA.P

Prix KFAdapt

Débit Techno Distance

Digital Roamabout 9 3 2 DSSSFHSS

Ø 500

Lucent Wavelan 13 4 2 DSSS 150Breezecom Breezenet 13 6 1.6 FHSS 1000Telxon Arlan 13.5 6 2 DSSS Ø 600Proxim Rangelan 123 4 1.6 FHSS Ø 400

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Norme IEEE 802.11 : Conclusion

• Premier standard des réseaux sans fil

• Base de développement pour de nouveaux standards à performances accrues

• Débits acceptables aujourd'hui

• Escalade permanente des débits qui touche obligatoirement le sans fil aussi

• Normalisation du 802.11b pour 11Mb/s en cours

• Développement Hiperlan (autres fréquences)

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IAPP : Inter-Access Point Protocol• Développements de Aironet, Lucent et Digital• Complète IEEE 802.11 qui couvre seulement l'interface

"propagation aérienne" - station à point d'accès• Spécifie l'interconnexion d'AP d'origine différente

– Permet le "roaming" entre ces AP

• IEEE 802.11 : Protocole aérien normalisé– Interopérabilité entre ≠ types de mobiles vers un même AP

• IAPP : Protocole entre AP– Standard IAPP : AP d'origine ≠ dans même LAN

– Spécifications disponibles pour fournisseurs désirant l'implémenter

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Sources d'informations sur les RLAN

• http://grouper.ieee.org/groups/802/• http://www.wlana.com• http://www.wirelessethernet.com• http://www.homerf.com• http://www.bluetooth.com• http://wwwhome.cs.utwente.nl/~heemstra/comprotocols/lecture8

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Démonstration

• Matériel Breezecom (Achat 03/1999)– WB-10DF 17kF HT Pont radio– AP-10DF 12kF HT Point d'accès– SA-40DF 10kF Adaptateur 4 stations– OMNI2 0.5kF Antenne externe

• FHSS propriétaire jusqu'à 3Mb/s

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HIgh PErformance Radio LAN : Hiperlan• En cours de normalisation ETSI : ETS 300-652• Projet de recherche européen LAURA (Local Aera Network

User Radio Access) (1993/1995) (Dassault)• 5 GHz (5.15/5.25 en France) et 17 GHz (Pas en France)

– plage de 100 MHz : 5.15 à 5.30 GHz autorisant 5 porteuses (Europe)– la bande de 5 Ghz sous tutelle de la DGPT– la bande de 17 GHz sous tutelle des Armées

• conditions d'utilisation– fonctionnement à l'intérieur des bâtiments– sous-réserve de non brouillage et sans garantie de protection

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HIgh PErformance Radio LAN : Hiperlan• 4 classes d'Hiperlan• Depuis hiperlan2 : renommer en BRAN (4/97)• Broadband Radio Access Network• Disponibilité de produits début 2000 ?

Hiperlan 1 Hiperlan 2 Hiperlan 3 Hiperlan 4Domaine

d’applicationSans filEthernet (LAN)

Accès Sans filau réseau ATM

Accès AT Mdistant

ATM sans fil

Fréquence 5 5 5 17Débit

théorique23.5 ≈ 20 ≈ 20 ≈ 155

Statut dustandard

Ratifié en 1996 Endéveloppement

Endéveloppement

En attente

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Technologies du sans fil : Hiperlan• Hiperlan + complexe que 802.11

• Distance entre 2 postes : 50 m (avec qualité optimale)

• Vitesse de déplacement des mobiles : 5 à 10 Km/h

• Débit utile au niveau MAC : 10 à 20 Mb/s• Gestion réseau répartie & automatique (Intraforwarding)

– pas de station de base (option) pour mise en place rapide

– fonctions d'administration intégrées (MIB, ...)

• Options– cryptage des données, service d'authentification, ...

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Sources d'informations sur Hiperlan

• http://www.etsi.org/BRAN/

• http://www.hiperlan.com

• http://www.hiperlan2.com

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• Débits importants sur des longues distances– 34 Mbps sur plusieurs km, 2 Mbps jusqu'à 70 km.

• Spectre de fréquence : 2.4 GHz à 50 GHz• 23 & 38 GHz : directivité importante (réseau urbain)• Exemples offres :

• Couche physique : l'air (vitesse ≈ 300 000 km/s)– milieu inhomogène : perturbations faibles sur courtes distances (pluie,

brouillard pénalisant sur les longues distances)

• Modulation de fréquence (FSK)

Interconnexion de réseaux Faisceau hertzien

Fréquence (GHz) 7 13 15 23 38 50Distance

maximale (km)70 50 40 25 15 5

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Interconnexion de réseaux Faisceau hertzien• Réglementation stricte

– équipements et installateurs agréés par la DGPT (Direction Générale des Postes et Télécommunications)

– demande de licence et redevance qui dépend de la fréquence utilisée.

• Nécessite une étude avant implantation : bilan de la liaison– distance, situation (altitude, climat, environnement radio-électrique)– puissance isotrope rayonnée équivalente– topologie du réseau (maillage, point à point)

• Coût : Location (FT) de 2X2Mb/s : 70Kf/an (≈ 6Kf/mois)

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Faisceau hertzien : Type de données• Numérique :

– Télécommunications• Liaison inter PABX (sites éloignés)

– Transport de données– Débits en France

• de 1 x à 16 x E1 (2 Mbps HDB3/G703)

• 34 Mbps (E3)

• Analogique : – vidéo

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Faisceau hertzien : Éléments

• Une liaison hertzienne se compose au moins de 2 entités qui seront équivalentes à chaque extrémité :

– Matériels extérieurs (Outdoor Unit (ODU))• Coffret aérien

– Matériels Intérieurs (Indoor Unit (IDU))• Coffret d'exploitation

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FH : Éléments extérieurs (ODU)• Antenne parabolique directive (Ø 30 ou 60 cm) fixé sur un mat

à installer au sommet d'un bâtiment• Unité de radiofréquence (oscillateur local hyperfréquence)

– Convertit fréquence intermédiaire IF venant de l'IDU en 23 ou 38 GHz

• Un câble coaxial (type RG 58) pour – Alimentation électrique (48 volt continu)

– Transporter les signaux en utilisant une fréquence intermédiaire (IF).

– Longueur maximale : 200 m

– Passage en FO au-delà (utilisation de convertisseur)

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FH : Éléments intérieurs (IDU)

– Contrôle des fréquences (IF, signaux de puissance, télémétrie, alarme)

– Interface, le signal HDB3/G703 est transcodé en format NRZ– Modulation numérique FSK (Frequence Shift Key BFSK ou

QFSK) de la porteuse intermédiaire (≈ 100 Mhz),– Multiplexage/démultiplexage du signal composite sur canaux

à 2 Mb/s– Voie de service téléphonique intégré entre les IDU– Interface utilisateur (console gestion locale)

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Faisceau hertzien : Schéma

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Faisceau hertzien : Exemple

• Réseau de l'Université Claude Bernard à Lyon– 7 sites de l'agglomération lyonnaise,– 300 laboratoires de recherche,– 27000 étudiants.

• La solution hertzienne permet :– le transport de la voix (3500 postes téléphoniques),– le transport de données informatiques.

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Faisceau hertzien : Exemple

UCB Lyon 1. La Doua

INSA. La Doua

Cardio

Rockefeller

Lyon Sud

Observatoire

La Buire

Dorsale ROCAD Ethernet commuté

38 GHz4x2 Mb/s

23 GHz4x2 Mb/s

9 km2 km

1 km

2 km

4 km

5 km

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Interconnexion de réseaux Services satellites• Histoire + récente : 1er satellite 04/10/1957 (ex URSS)• Réseaux informatiques limités aux zones urbaines (pays industrialisés)• Besoin de communiquer avec des sites non atteignables simplement par des

réseaux terrestres.• Applications de diffusion : Enseignement, TV ou programme "on demand" • Applications pour postes mobiles : bateaux, avions, camions ...• Technologie identique pour chaque site indépendamment de la situation

géographique• Construire de grands réseaux de plus de 1000 sites dispersés pour les

grandes multinationales.• Redondance possible garantissant un réseau disponible à 100%

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Satellite

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Les ≠ satellites

• Fonction de leur orbite terrestreGEO : Geostationary Earth Orbit

MEO : Middle Earth Orbit

LEO : Low Earth Orbit

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Satellite GEO• 1er a être mis en place, les + simple à mettre en œuvre

• Même vitesse angulaire que la terre (semble fixe)

• Couverture globale : 3 satellites seulement• Nombre total limité (angle 2° <=> interférences entre satellites)

• Orbite : 35800 Kms

• Délai (A/R) : 257ms (important)

• Applications : Diffusion, VSAT, liaison point à point

• Débit : jusqu'à 155 Mb/s

• Exemple s : Astra, Hotbird …

ARS 00/01 71

Satellite MEO

• Orbite : 10000 Kms

• Délai (A/R) : 82ms

• Applications : voix (mobiles), data bas débit

• Débit : 300b/s à 38.4 kb/s

• Exemples : Odyssey, Ellipso

ARS 00/01 72

Satellite LEO

• Orbite : 640 à 1600 Kms

• Délai (A/R) : 6 à 21 ms (≈ négligeable)

• Couverture globale : environ 40 à 900 satellites

• Applications : voix (mobiles), data haut & bas débit

• Débit : 2.4 kb/s à 155 Mb/s

• Exemples : Iridium, Globalstar, Télédesic ...

ARS 00/01 73

Offres Services satellites GEO• Actuellement : Comsat, Hughes, MCI, Orion, Panamsat ...

Source : MDS

ARS 00/01 74

Offres Services satellites GEO• MPEG2 DVB.• Micro ordinateur• Carte PCI (pas cher et

interface Plug & Play)• Antenne Ø 80 ou +

Matériels de réception (MDS)

ARS 00/01 75

Offres Services satellites GEO• HUB : station maîtresse

– HyperProxy NMS• Serveur de transfert HD

• Fonction proxy

• Network Management System

– Multiplexeur 8/15 entrées MPEG2 DVB (TV, internet, voix)

– HyperControl• Authentification, cryptage, facturation,

QoS

– Routeur : connexion HUB <-> Internet

– HyperGate Encodeur MPEG2 DVB internet (sortie à 52Mb/s)

Matériels d'émission (MDS)

ARS 00/01 76

Expériences satellites GEO

• Matra/TPS & Alcatel/Inria

• Tenter de faire passer les applications consommatrices de BP par le satellite– news, multicast ip, www (proxy)

• Sites connectés à l'internet à faible débit ou avec accès saturé

ARS 00/01 77

Interconnexion de réseaux Services satellites• Problème TCP/IP et satellite GEO

• Délai de transmission peut atteindre 2s si on inclut les équipements de transmission/réception.

• TCP requiert l'acquittement des segments, ce délai est trop important pour le mécanisme de fenêtrage et celui de retransmission

• TCP émet à nouveau des segments qu'il considère comme perdu

– Solution (groupe de travail de l'IETF)• modifier les mécanismes de régulation de TCP, mais on touche au

protocole

=> changer d'orbite (diminuer délai)

ARS 00/01 78

Offre Services satellites LEO

• Iridium (1998), Globalstar (1999), Teledesic (2002), Motorola (2003)

• L'avenir est aux réseaux satellites LEO– Le nombre de projet le prouve– Bonne qualité de transmission, – Délai faible adaptée aux protocoles réseaux– Terminaux de petites tailles à prix raisonnables

ARS 00/01 79

Offre Services satellites : Globalstar• Services : voix, donnée, fax, radio-messagerie, positionnement, localisation

• Coût : 2,8 milliards de $

• Projet du consortium Loral-Qualcomm (86) rejoint par France Telecom, Alcatel (94). Autorisation lancement satellite 01/95

• Fréquences– Utilisateur : 1610/1626MHz (uplink) 2483.5/2500MHz (downlink)

– Passerelle : 5091/5250 MHz (uplink) 6700/7075MHz (downlink)

• Essentiellement Télécoms : téléphone mobile, cabines téléphoniques, suivi des flottes (camions, bateaux ...)

• Données : Protocole CDMA (Code-Division Multiple Access) nouvelle technique de transmission numérique. Méthode ou les signaux sont émis sur une même porteuse, mais mélangés par une séquence pseudo aléatoire (étalement du spectre par répartition de code)

ARS 00/01 80

Offre Services satellites : Globalstar• Lancement débute début 97

– Lanceurs américains, russes et chinois.

• Ouverture du service en 1998

– 24 premiers satellites (Couverture US)

– 24 derniers satellites pour fin 1999

• 48 satellites (8,5m x 2 m) de type Big LEO (orbite : 1400 Kms) (7.5ans)– tour de la terre en 114', inclinaison de 52° par rapport à l'équateur,– couverture de la planète sauf les pôles,– un point au sol est vu par plusieurs satellites (maximum 5).

• station terrestre avec un rayon d'action de 900 à 1000 km– peut servir plusieurs pays

ARS 00/01 81

Offre Services satellites : Teledesic• Projet le + cher (9 milliards de $) Début vers 2004 ?• McCaw (leader GSM US) + Microsoft + Boeing (satellite &

lanceur)• 840 satellites de type LEO (10 ans)

– couverture de la planète sauf les pôles

• Services : voix, donnée, fax, radio-messagerie, vidéo• Protocole : TDMA, (division de la BP en IT), FDMA (division

de la BP en sous bande),• Débit : jusqu'à 2Mb/s (uplink) jusqu'à 64Mb/s (downlink)• Fréquence : 28.6/29.1 GHz (uplink) 18.8/19.3 GHz (downlink)

ARS 00/01 82

Informations Services satellites• http://www.inmarsat.org

• http://www.ee.surrey.ac.uk/SSC/SSHP

• http://www.qualcomm.com/ProdTech/globalstar

• http://www.teledesic.com/overview/frover.html

• http://www.hns.com/spaceway/spaceway.htm (Hughes)

• http://www.mds.fr (Société française MDS)

• http://www.mgn.fr (Matra Grolier Network)

• http://www.europe.alcatel.fr/telecom/space/systems/skybridge

• http://www.art-telecom.fr

• http://www.telecom.gouv.fr

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