WLAN (WirelessLocal Area Network) Jean-Luc Damoiseaux 1

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1 WLAN (WirelessLocal Area Network) Jean-Luc Damoiseaux 1

2 Plan Généralités Architecture d un réseau Couche physique Couche liaison de données L itinérance Jean-Luc Damoiseaux 2

3 Pourquoi un LAN sans fil? Pour disposer de toutes les fonctionnalités et avantages d un LAN sans les limitations dues aux fils et cables. Avantages : Installation aisée et peu coûteuse Mobilité Flexibilité et évolutivité Jean-Luc Damoiseaux 3

4 Technologies sans fils WiMax MMDS, LMDS Bluetooth a,b,g,n GSM, GPRS, 2.5 3G, 3G+ Jean-Luc Damoiseaux 4

5 Evolution des WLANs Vitesse 860 Kbps 1 and 2 Mbps 11 Mbps 54 Mbps >300 Mbps Radio 900 MHz 2.4 GHz 2.4 GHz 5 GHz Brouillon ratifiée b ratifiée a ratifiée g Ratifiée i ratifiée n ratifiée 2009 Propriétaire Standard Jean-Luc Damoiseaux 5

6 IEEE / Wi-Fi Alliance IEEE LAN/MAN Standards Committee (LMSC) Premier standard définit en 1997, plusieurs depuis Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA) Promotion du programme Wi-Fi (wireless fidelity) Tout vendeur peut demander un test sur l interopérabilité de ses produits Jean-Luc Damoiseaux 6

7 EquipementsWLAN Jean-Luc Damoiseaux 7

8 Phénomènes physiques d altération 3 à5 db 5 à8 db 8 à10 db 10 à25 db Jean-Luc Damoiseaux 8

9 Sources d altération Armoire métallique Murs, cloisons Miroirs, Vitres, etc. Micro-ondes, appareil bluetooth Eléments topographiques (montagnes,courbure de la terre) Objets façonnés par l homme (batiments, pylone.) Arbres, vol d'oiseaux Brouillard, pluie, etc. Jean-Luc Damoiseaux 9

10 Plan Généralités Architecture d un réseau Couche physique Couche liaison de données L itinérance Jean-Luc Damoiseaux 10

11 Basic Set Service BSS : Ensemble de terminaux munis d une carte réseau BSA : Zone occupée par les terminaux d un BSS Basic Set Area Jean-Luc Damoiseaux 11

12 Modes de fonctionnement Mode ad-hoc (802.11s en cours) Permet aux stations de communiquer sans l'aide d'une quelconque infrastructure Mode infrastructure Fournit aux différentes stations des services spécifiques sur une zone de couverture déterminée par la taille du réseau Jean-Luc Damoiseaux 12

13 Mode ad-hoc (IBSS) Independent Basic Set Service Jean-Luc Damoiseaux 13

14 Mode infrastucturebss Distribution System Jean-Luc Damoiseaux 14

15 Mode infrastuctureétendu (ExtentedService Set) Distribution System Jean-Luc Damoiseaux 15

16 Standard IEEE a 5GHz, 54Mbps b 2.4GHz, 11Mbps e Quality of Service (QoS) f Inter-Access Point Protocol (roaming) g 2.4GHz, 54Mbps i Sécurité n High-Speed r Roaming et VOIP Et bien d autres encore Jean-Luc Damoiseaux 16

17 Plan Généralités Architecture d un réseau Couche physique Couche liaison de données L itinérance Jean-Luc Damoiseaux 17

18 Europe n 540 Mbps g a 54 Mbps 2.4 GHz 5 GHz b 11 Mbps Coût peu élevé Coût élevé Bonne pénétration du signal Mauvaise pénétration du signal Interférences avec des Pas d interférences avec des équipements de la vie courante équipements de la vie courante Jean-Luc Damoiseaux 18

19 Découpage de la bande Découpage de l espace des fréquences en canaux séparés de 5 MHz les canaux sont sans recouvrement (théoriquement ) ou 22MHz 2,4 2,485 GHz Jean-Luc Damoiseaux 19

20 Modulations Débit 1Mb/s : Modulation de phase différentielle binaire (DBPSK) Débit 2Mb/s : Modulation de phase différentielle de porteuses en quadrature (DQPSK) Jean-Luc Damoiseaux 20

21 Orthogonal Frequency Division Multiplexing(I) Technique majeure dans les transmissions numériques (Radio, ADSL, etc.) utilisant la FFT et la IFFT Division de la communication en canaux régulièrement espacés fréquentiellement Jean-Luc Damoiseaux 21

22 Orthogonal Frequency Division Multiplexing(II) 48 sous canaux de données 4 sous canaux de contrôle Jean-Luc Damoiseaux 22

23 MIMO (802.11n) Multiplexage spatial pour transmettre un message en plusieurs morceaux sur différentes antennes Plusieurs antennes pour l émission et la réception du signal Jean-Luc Damoiseaux 23

24 A ne pas oublier! Le débit du point d accès est défini par la station ayant les conditions de transmission les plus mauvaises Les utilisateurs se partagent le débit réel (60% du débit théorique) du point d accès Lorsque l on utilise le même canal qu un autre point wifi la bande passante est partagée entre les deux points d'accès Jean-Luc Damoiseaux 24

25 Antennes Jean-Luc Damoiseaux 25

26 Antennes Jean-Luc Damoiseaux 26

27 EIRP et Gain Effective Isotropic Radiated Power : énergie du lobe central de l antenne ; mesurée à la sortie de celle-ci Gain : quantité d énergie ajouté par l antenne au signal à transmettre Jean-Luc Damoiseaux 27

28 Décibel (db= 10 log 10 (Pfinal/Pref) +3dB = la puissance est doublée -3dB = la puissance est divisée par 2 +10dB = la puissance est multipliée par 10-10dB = la puissance est divisée par 10 Jean-Luc Damoiseaux 28

29 Choix de l'antenne Dans un couloir, entre des étagères : Patch Panel ou Patch Wall Pour une liaison Point à Point : Yaggi / Parabole Jean-Luc Damoiseaux 29

30 Plan Généralités Architecture d un réseau Couche physique Couche liaison de données L itinérance Jean-Luc Damoiseaux 30

31 Couche MAC Principe général : les terminaux écoutent la porteuse avant d émettre Si la porteuse est libre, le terminal émet, sinon il attend Méthodes d accès possibles DCF : Distributed Coordination Function PCF : Point Coordination Function Jean-Luc Damoiseaux 31

32 Méthodes d accès (I) Distributed Coordination Function (DCF) : chaque station a une chance égale d accès au support les collisions sont évitées (CSMA/CA) et supposées à postériori par l absence de l acquittement attendu employée dans les réseaux ad-hoc et avec points d accès application : transport de données asynchrones Jean-Luc Damoiseaux 32

33 Méthodes d accès (II) Point Coordination Function (PCF) : méthode d accès basée sur le polling : ce ne sont plus les stations qui essaient d'accéder au support mais le point d'accès qui choisit la station pouvant transmettre utilisée uniquement dans les réseaux avec points d accès applications : voix, vidéo, qualité de service Jean-Luc Damoiseaux 33

34 DCF : généralités Basé sur l algorithme Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance temporisateurs IFS acquittements positifs algorithme du backoff écoute physique et virtuelle du support Utilisation de trame RTS/CTS Jean-Luc Damoiseaux 34

35 CSMA/CA : acquittement positif - temporisateurs Une trame correctement reçue doit être acquittée, si pas acquittement alors erreur Accès au support contrôlé par l utilisation d espaces inter-trame IFS (Inter-Frame Spacing) qui définissent des priorités DIFS : Distributed IFS SIFS : Short IFS 10 µs 50 µs Jean-Luc Damoiseaux 35

36 CSMA/CA : acquittement positif - temporisateurs DIFS Données Source SIFS ACK Destination Jean-Luc Damoiseaux 36

37 CSMA/CA : Backoff (I) Evite l accès simultané au support et permet un accès équitable (sans garanti de délai) Principe : chaque station calcule un délai aléatoire (multiple du " time slot " -20µs-) et décrémente ce timer dès que le support est libre. La première station atteignant la valeur 0 pourra transmettre Si plusieurs stations transmettent en même temps, il y a collision, et toutes recalculeront un délai Jean-Luc Damoiseaux 37

38 1023 taille de la fenêtre de contention CW MAX CSMA/CA : Backoff (II) 511 DIFS Données CW MIN 1 2 nombre de tentatives d émission SIFS ACK Source Destination DIFS Backoff Autres Stations support utilisé délai aléatoire Jean-Luc Damoiseaux 38

39 CSMA/CA : Backoff (III) DIFS DIFS DIFS Station A transmission Station B transmission Station C transmission Station D transmission la station accède au support et l écoute timeslot écoulé temps d attente du à l occupation du support Jean-Luc Damoiseaux timeslot restant 39

40 CSMA/CA : Network Allocation Vector(I) NAV (Network Allocation Vector) : timer différant la transmission des autres stations Calculé par rapport au champ TTL (Time To Live) des trames envoyées Jean-Luc Damoiseaux 40

41 CSMA/CA : Network Allocation Vector(II) Données Source SIFS ACK Destination DIFS NAV Backoff Autres Stations Jean-Luc Damoiseaux 41

42 Problème de la station cachée Station A Station B Station C A et B communiquent ensemble C ne l entend pas et communique avec A Jean-Luc Damoiseaux 42

43 Trames RTS/CTS RequestTo Send : demande par la station voulant émettre d'une réservation du support ClearTo Send : autorisation par l'ap d'utiliser le support DIFS RTS SIFS Données Source SIFS SIFS CTS ACK AP Jean-Luc Damoiseaux 43

44 Solution au problème de la station cachée : RTS / CTS AP 1- RTS 2 - CTS 2- CTS Station B Station C A et B vont communiquer ensemble C est avertie de cette communication lorsque A diffuse une trame CTS Jean-Luc Damoiseaux 44

45 CSMA/CA : Network Allocation Vector(III) DIFS RTS SIFS Données Source SIFS SIFS CTS ACK PA NAV (rts) NAV (cts) DIFS DIFS Backoff Backoff Autres Stations Stations cachées Jean-Luc Damoiseaux 45

46 Format d une trame FC ID Adr 1 Adr 2 Adr 3 Seq Adr 4 Données FCS FC : infos de contrôle (version, WEP, type, etc.) ID : durée de la transmission Seq : Numéro de séquence Adresses Frame Check Sequence Jean-Luc Damoiseaux 46

47 Adresses dans une trame ToDS initiale 0 0 DA (mac dest) SA (mac src) BSSID (mac AP) 1 0 BSSID SA DA 0 1 DA BSSID SA 1 1 BSSId ra (AP répéteur) BSSID ta (AP répéteur) DA SA Jean-Luc Damoiseaux 47

48 Types de trames Trames de données Trames de contrôle : contrôle de l accès au support RTS / CTS ACK Trame de gestion authentification association / dé-association synchronisation Jean-Luc Damoiseaux 48

49 Fragmentation Accroissement de la fiabilité de la transmission par fragmentation des trames dont la taille est supérieure à un seuil Fragmentation_Threshold Les fragments sont envoyés séquentiellement et sont acquittés ; seul le premier fragment utilise le mécanisme RTS/CTS Jean-Luc Damoiseaux 49

50 Optimisation de son débit (I) Augmenter le nombre de points d'accès en utilisant des canaux sans recouvrement Réglage du Data Retries et du RTS Retry limit : nombre de tentatives avant de remonter une erreur aux couches supérieures Jean-Luc Damoiseaux 50

51 Optimisation de son débit (II) Réglage durts Threshold (2312 octets par défaut) : taille d'un paquet à partir de laquelle l'émetteur va utiliser préalablement un RTS ; valeur à diminuer dans le cadre d'un réseau chargé afin d'éviter les collisions Réglage dufragment Threshold (2346 octets par défaut) : taille maximale des paquets envoyés. Plus le paquet est gros, plus il sera compliqué de le retransmettre en cas de mauvaise réception. A l opposé une fragmentation trop importante peut réduire le débit utile car le nombre de trames acquittées sera important Réglage dupreambletype (Long / Short) : Option longue ou courte du préambule. Choisir court si le réseau est chargé Jean-Luc Damoiseaux 51

52 Plan Généralités Architecture d un réseau Couche physique Couche liaison de données L itinérance Jean-Luc Damoiseaux 52

53 Répéteur Overlapping 50% Jean-Luc Damoiseaux 53

54 Recouvrement Jean-Luc Damoiseaux 54

55 Roaming (I) f et r Roaming de niveau 2 et 3 Au niveau 2 IAPP Schéma d adressage cohérent Au niveau 3 : constructeur dépendent Jean-Luc Damoiseaux 55

56 Roaming (II) Jean-Luc Damoiseaux 56

57 Roaming (III) Jean-Luc Damoiseaux 57

58 Roaming de niveau 3 (I) Jean-Luc Damoiseaux 58

59 Roaming de niveau 3 (II) Jean-Luc Damoiseaux 59

Sommaire Introducton Modes de fonctonnement Architecture WiFi Méthodes d accès Trame WiFi Fonctonnalités

Sommaire Introducton Modes de fonctonnement Architecture WiFi Méthodes d accès Trame WiFi Fonctonnalités Sommaire Introducton 2 Modes de fonctonnement 2 Mode infrastructure 2 Mode ad hoc 3 Architecture WiFi 4 Couche physique 4 Couches liaison de données 4 Méthodes d accès 4 PCF 4 DCF 4 Trame WiFi 7 Fonctonnalités

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