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Réseaux sans filsRéseaux sans filsCaractéristiques et principaux standardsCaractéristiques et principaux standards
M1M1 InfoInfo Cours de RéseauxCours de Réseaux
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M1 M1 Info Info –– Cours de RéseauxCours de Réseaux
Z. MammeriZ. Mammeri
7 St d d t t h l i7 St d d t t h l i7. Standards et technologies 7. Standards et technologies de réseaux mobiles (Res Mob)de réseaux mobiles (Res Mob)(Bluetooth, ZigBee, Wifi, WiMAX, WiRAN)(Bluetooth, ZigBee, Wifi, WiMAX, WiRAN)
22Tendances en réseaux – M1 Info – Z. Mammeri - UPS
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7. Standards et technologies de 7. Standards et technologies de ResRes MobMob
WBAN: wireless body area networkWBAN: wireless body area network
WPAN: wireless personal area networkWPAN: wireless personal area network
Classes de réseaux sans fils – selon l’étendue
WPAN: wireless personal area networkWPAN: wireless personal area network
WLAN: wireless local area networkWLAN: wireless local area network
WRAN: wireless regional area networkWRAN: wireless regional area network
WWAN: wireless wide area networkWWAN: wireless wide area network
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7. Standards et technologies de 7. Standards et technologies de ResRes MobMobRéseaux de télécom (WWAN)
GSM
GPRS
IS95
CDMA2000GPRS
EDGE3GPP2EV DO
UMTS
HSDPA
etc
WiMAX Mobile
+ IEEE 802 21
Rupture
technologique
44
etc. + IEEE 802.21
Europe USAGSM : Global System for Mobile communications GPRS: General Packet Radio Service EDGE : Enhanced Data Rates for GSM Evolution UMTS : Universal Mobile Telecommunications SystemHSDPA : High Speed Downlink Packet Access 3GPP2 : 3rd Generation Partnership Project 2EV DO Evolution-Data Optimized
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7. Standards et technologies de 7. Standards et technologies de ResRes MobMobStandards de Réseaux IT
WPANWPAN : : IEEE 802.15 et WiMediaIEEE 802.15 et WiMediaIEEE 802.15.1 IEEE 802.15.1 -- BluetoothBluetoothIEEE 802.15.3 IEEE 802.15.3 –– UWB (Ultra WideBand)UWB (Ultra WideBand)IEEE 802 15 4IEEE 802 15 4 Zi BZi BIEEE 802.15.4 IEEE 802.15.4 –– ZigBeeZigBee
WLANWLAN : : IEEE 802.11 et IEEE 802.11 et WiFiWiFiIEEE 802.11b, a, g IEEE 802.11b, a, g IEEE 802.11s, i, f IEEE 802.11s, i, f IEEE 802.11e (qualité de service)IEEE 802.11e (qualité de service)IEEE 802.11n (190 Mb/s + intégration de 11e, 11f et 11i)IEEE 802.11n (190 Mb/s + intégration de 11e, 11f et 11i)
WMAN : WMAN : IEEE 802.16 et IEEE 802.16 et WiMaxWiMax
55
IEEE 802.16IEEE 802.16--20042004IEEE 802.16e/IEEE 802.20 (WiIEEE 802.16e/IEEE 802.20 (Wi--Mobile)Mobile)
WRAN : WRAN : IEEE 802.22 et IEEE 802.22 et WiRANWiRANUtilisation de la bande TV 54Utilisation de la bande TV 54--698 MHz698 MHz
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7. Standards et technologies de 7. Standards et technologies de ResRes MobMobPortées et débits des principales technologies sans fils
WRAN
W-mobile
Eten
due
66
UWB
Débit (Mb/s)
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7. Standards et technologies de 7. Standards et technologies de ResRes MobMob
Texte Graphique Internet HI-FI Streaming Digital Multi-Canal
Comparaison des principales technologies sans filse
<
Port
éePo
rtée
>
Long
ue
WLANWLAN
Texte Graphique Internet HI-FI
Audio
Streaming
vidéo
Digital
vidéo
Multi-Canal
vidéo
Bluetooth 2ZigBee
Wifi 802.11b
Wifi 802.11a/HL2 & 802.11g
77
Cou
rte
Bas < débitdébit > haut
WPANWPANBluetooth 1ZigBee
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7. Standards et technologies de 7. Standards et technologies de ResRes MobMobComparaison des principales technologies sans fils
88Tendances en réseaux – M1 Info – Z. Mammeri - UPS
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7. Standards et technologies de 7. Standards et technologies de ResRes MobMobRéseaux ZigBee – WiMedia (std IEEE 802.15.4)
Nom = contraction de “zig-zagging patterns of bees between flowers”
Technologie pour réseaux de capteurs Technologie pour réseaux de capteurs
Basé sur le Std IEEE 802.15.4 (Basé sur le Std IEEE 802.15.4 (CSMA/CACSMA/CA))
Créé par ZigBee AllianceCréé par ZigBee Alliance
CaractéristiquesCaractéristiques : : Faible débit (20 à 250 Kb/s) Faible débit (20 à 250 Kb/s) Faible distanceFaible distance
99
Faible distanceFaible distanceFaible consommationFaible consommationPetits paquets de donnéesPetits paquets de données
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7. Standards et technologies de 7. Standards et technologies de ResRes MobMobRéseaux ZigBee - Domaines d’applications
S té
Electronique -ménager
PC & périphériques
Industrie & Commerce
ZigBee
1010
Santé
sécuritéd’habitation, éclairage, Air
cond..)
Jeux
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7. Standards et technologies de 7. Standards et technologies de ResRes MobMobRéseaux ZigBee - Exemple de réseau
FFDRFD
RFD
FFD
RFD
FFDRFD
RFD
FFD
RFD
PAN coordinatorPAN coordinator
1111
RFDFFD
RFDFFD
Full Function Device (FFD)Reduced Function Device (RFD)
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7. Standards et technologies de 7. Standards et technologies de ResRes MobMobRéseaux ZigBee - Exemple de réseau
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L’ouverture de la porte déclenche plusieurs fonctions : éclairage, climatisation, four, TV, musique
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7. Standards et technologies de 7. Standards et technologies de ResRes MobMobRéseaux ZigBee – Architecture
Application Utilisateur
MAC
Réseau
SécuritéAPI
ZigBee
Alliance
1313
PHY868MHz / 915MHz / 2.4GHz
IEEE
802.15.4
Silicium Pile Application
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7. Standards et technologies de 7. Standards et technologies de ResRes MobMobRéseaux Bluetooth (Std IEEE 802.15.1)
Bluetooth fonctionne dans la bande (sans licence) centrée sur Bluetooth fonctionne dans la bande (sans licence) centrée sur 2.45GHz avec des canaux RF : 2420+k MHZ, k=0..78.2.45GHz avec des canaux RF : 2420+k MHZ, k=0..78.Distance maxi entre nœuds : 10 mDistance maxi entre nœuds : 10 mDistance maxi entre nœuds : 10 mDistance maxi entre nœuds : 10 mDébit : 720 kb/sDébit : 720 kb/sCoût très bas (chip à ~$5). Coût très bas (chip à ~$5). Très faible consommation : Très faible consommation : 100 mW à 100 m et 1 mW à 1 mFlux ciblésFlux ciblés : data, audio, graphiques, vidéo (!): data, audio, graphiques, vidéo (!)Appareils ciblésAppareils ciblés : personnels (PC et périphériques, caméra, : personnels (PC et périphériques, caméra, appareil photo…).appareil photo…).
1414
appareil photo…).appareil photo…).
OreilletteBluetooth
Adaptateur USBBluetooth
JouetBluetooth
LunettesBluetooth
MontreBluetooth
Clavier et sourisBluetooth
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7. Standards et technologies de 7. Standards et technologies de ResRes MobMobRéseaux Bluetooth – Principe général
Jusqu’à 8 appareils peuvent former un Jusqu’à 8 appareils peuvent former un piconetpiconet. .
Au maximum 10 piconets dans la même zone de couverture.Au maximum 10 piconets dans la même zone de couverture.pp
Chaque piconet est composé d’un maître et d’esclaves. Chaque piconet est composé d’un maître et d’esclaves.
Le maître orchestre les transmissions des esclaves.Le maître orchestre les transmissions des esclaves.
1515
E : esclaveM : MaîtreP : Piconet
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7. Standards et technologies de 7. Standards et technologies de ResRes MobMobRéseaux Bluetooth – Pile de protocole
1616
Architecture générale Architecture spécialisée
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7. Standards et technologies de 7. Standards et technologies de ResRes MobMobRéseaux Wifi (WIreless FIdelity)
AP
1717
Avec infrastructure Sans infrastructure= réseau ad hoc
= MANET (Mobile Area Network)
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7. Standards et technologies de 7. Standards et technologies de ResRes MobMobRéseaux Wifi
Contrôleur d’AP
P S t
Gestion des handovers
Configuration d’accès
Power over Ethernet (PoE)
Power System
1818
Réseau WiFiRéseau WiFi
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7. Standards et technologies de 7. Standards et technologies de ResRes MobMobRéseaux Wifi – Attention aux débits
11 Mbits/s 11 Mbits/s5,5 Mbits/s
5,5 Mbits/s
54 Mbits/s
1919
Interferences1 Mbits/s 2 Mbits/s
1 Mbits/s
54 Mbits/s
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7. Standards et technologies de 7. Standards et technologies de ResRes MobMobRéseaux Wifi – Limites
EnvironnementEnvironnement
Distance entre équipementsDistance entre équipements
InterférencesInterférencesAutres réseaux voisinsAutres réseaux voisins
Fours microondesFours microondes
Portée idéale
Murs, meubles, objets diversMurs, meubles, objets divers
2020
Technologies MIMO
Autres équipements Autres équipements
2020
Portée réelle
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7. Standards et technologies de 7. Standards et technologies de ResRes MobMobRéseaux Wifi – Beaucoup de standards
21212121Tendances en réseaux – M1 Info – Z. Mammeri - UPS
7. Standards et technologies de 7. Standards et technologies de ResRes MobMobRéseaux Wifi – Technologies MIMO
(Multiple Input Multiple Output)
2222
Pour : vitesse de transmission = f(Nombre d’antennes)Contre : difficulté de mise en œuvre, peu de diversité
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7. Standards et technologies de 7. Standards et technologies de ResRes MobMobRéseaux Wifi – Technologies MIMO
2323Tendances en réseaux – M1 Info – Z. Mammeri - UPS
7. Standards et technologies de 7. Standards et technologies de ResRes MobMobRéseaux WiMAX (Std IEEE 802.16)
WiMAX = Worldwide interoperability for Microwave Access
)
2424
Vue 1
Vue 2
Réseau métropolitain (ou d’agglomération)50 km à 70 Mb/s (en théorie) -- 10 km à 20-30 Mb/s (en pratique)
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7. Standards et technologies de 7. Standards et technologies de ResRes MobMobWiMAX – Exemple d’antennes
2525Tendances en réseaux – M1 Info – Z. Mammeri - UPS
7. Standards et technologies de 7. Standards et technologies de ResRes MobMobWiMAX mobile (std IEEE 802.16e)
Nouvelle spécification pour Universal WiMAXNouvelle spécification pour Universal WiMAXFréquence < 3 5 GHzFréquence < 3 5 GHzFréquence < 3.5 GHzFréquence < 3.5 GHz
Au moins 1 Mbit/s par utilisateurAu moins 1 Mbit/s par utilisateur
Vitesse jusqu’à 130 km/hVitesse jusqu’à 130 km/h
Grande cellule (1 km approximativement)Grande cellule (1 km approximativement)
Ambiant Ambiant
Garantie de QoSGarantie de QoS
2626
Sécurité EAPSécurité EAP--TLSTLS
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7. Standards et technologies de 7. Standards et technologies de ResRes MobMobWiMAX mobile (std IEEE 802.16e)
2727Tendances en réseaux – M1 Info – Z. Mammeri - UPS
Std à approuver en Std à approuver en 20092009
Réseaux WiMAX mobile (norme IEEE 802.16m)
7. Standards et technologies de 7. Standards et technologies de ResRes MobMob
Transmission en SOFDMATransmission en SOFDMA
Basé sur les réseaux Basé sur les réseaux cognitifscognitifs
1 Gb/s1 Gb/s (downlink)(downlink)
100 Mb/s100 Mb/s (uplink)(uplink)
2828Tendances en réseaux – M1 Info – Z. Mammeri - UPS
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7. Standards et technologies de 7. Standards et technologies de ResRes MobMobRéseaux WiRAN – Wireless Regional Area Network (Std IEEE 802.22)
Bande de fréquence : 54 Bande de fréquence : 54 –– 862 MHz 862 MHz France : SECAM sur la bande France : SECAM sur la bande 47 47 –– 798 MHz798 MHz
Cognitive radioCognitive radioCognitive radioCognitive radioTerminaux sans licence mais ne perturbant pas les communications avec Terminaux sans licence mais ne perturbant pas les communications avec licencelicence
Canaux de 6, 7 ou 8 MHzCanaux de 6, 7 ou 8 MHzVitesse de transmission : 18 Mbit/s / canal de 6 MHzVitesse de transmission : 18 Mbit/s / canal de 6 MHzVoie descendante 1,5 Mbit/s à 4 Mbit/sVoie descendante 1,5 Mbit/s à 4 Mbit/sVoie montante : 384 kbit/s ?Voie montante : 384 kbit/s ?
P i 1 W d d t 100 W t tP i 1 W d d t 100 W t t
2929
Puissance : 1 W descendant, 100 mW montantPuissance : 1 W descendant, 100 mW montantTechnique de transmission : Technique de transmission : OFDMOFDM
Support de la qualité de service au niveau MACSupport de la qualité de service au niveau MACCoût très faible Coût très faible
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7. Standards et technologies de 7. Standards et technologies de ResRes MobMobRéseaux WiRAN (Std IEEE 802.22)
Le terminal n’a pas besoin d’être déclaré (aux USA)Le terminal n’a pas besoin d’être déclaré (aux USA)
Les caractéristiques radio sont contrôlées par l’émetteurLes caractéristiques radio sont contrôlées par l’émetteurLes caractéristiques radio sont contrôlées par l émetteurLes caractéristiques radio sont contrôlées par l émetteur
GPS/Galileo pour déterminer les fréquences à utiliserGPS/Galileo pour déterminer les fréquences à utiliser
Couverture jusqu’à une cinquantaine de kilomètresCouverture jusqu’à une cinquantaine de kilomètres
600 terminaux à 1 Mbit/s pour un canal de 6MHz avec la technologie 600 terminaux à 1 Mbit/s pour un canal de 6MHz avec la technologie d’allocation cognitived’allocation cognitive
300 MHz de bande passante300 MHz de bande passante
3030
30 000 utilisateurs multimédia par point d’accès30 000 utilisateurs multimédia par point d’accès
1 000 000 de paroles téléphoniques1 000 000 de paroles téléphoniques
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7. Standards et technologies de 7. Standards et technologies de ResRes MobMobHandover entre les différents standards
WiMedia Wifi
WiMAX
Wi-Mobile
WiRAN
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Principale difficulté : maintenir la QoS pendant les handovers
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7. Standards et technologies de 7. Standards et technologies de ResRes MobMobRéseaux cognitifs
Spectre de fréquences dans les réseaux actuels
3232Tendances en réseaux – M1 Info – Z. Mammeri - UPS
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7. Standards et technologies de 7. Standards et technologies de ResRes MobMobRéseaux cognitifs
Aujourd’hui : spectre de fréquences semble quasi complet, car les réseaux actuels sont peu adaptatifs
F l d f é di ibl é iFutur : plus de fréquences seront disponibles + équipements intelligents spectre quasi inoccupé
Radio cognitive Scrutation permanente de l’air à la recherche de fréquences libresAnalyse du spectre pour déterminer les meilleures fréquences à utiliserTransmettre sur les fréquences libres Décision distribuée de choix de bandes de fréquences entre partenaires
3333
Décision distribuée de choix de bandes de fréquences entre partenaires dans une sessionChanger de fréquences en cas de détection de collisions fréquentes sur la bande actuelleUtilisation de smart antennes (adaptation de l’orientation, du choix de fréquences…)
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