D après Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/ Réseaux locaux sans fils Caractéristiques IEEE 802.11 PHY MAC Roaming (itinérance).11a, b, g, h, i HIPERLAN Standards HiperLAN2 QoS Bluetooth Comparaison Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.1 Caractéristiques des réseaux sans fil Avantages Très flexibles dans la zone de réception Réseaux ad-hoc (pas de planification nécessaire) Presque pas de difficultés de câblage (e.g. bâtiments historiques, ) Plus robuste en situation de désastre ou déconnexion de câble! Désavantages Faible bande passante (1-54 Mbit/s) Beaucoup de solutions propriétaires, établissement de normes lent (e.g. IEEE 802.11, et encore plus Hiperlan) Beaucoup de lois nationales (e.g. art), les législations internationales sont lentes et difficiles e.g., IMT-2000 Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.2
Objectifs des réseaux locaux sans fils Fonctionnement global, itinérance automatique Faible consommation de puissance (durée de batterie) Pas de licences d utilisation Technologie de transmission robuste Coopération spontanée dans les réunions (réseaux ad-hoc) Facilité d utilisation et d installation sécurité (de mes données), respect de la vie privée (pas de collectes de données utilisateur), santé (émission radio faible) Transparent pour les applications et les couches supérieures Possibilité de localisation (pour services liés à l endroit où on se trouve) Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.3 Comparaison: infrarouge vs. radio Infrarouge Utilise des diodes IR, en lumière diffuse et les reflexions multiples (murs etc.) Avantages simple, bon marché, disponible dans de nombreux mobiles Pas de licence Facile à isoler Désavantages interférence par la lumière solaire, la chaleur, etc. Beaucoup d obstacles Faible largeur de bande Exemple IrDA (Infrared Data Association) disponible presque partout Radio Utilise typiquement le 2.4 GHz en bande libre ISM (Industrial, Scientific and Medical) Avantages expérience des réseaux mobiles et données macrocellulaires (e.g. TETRA) Meilleure pénétration que l IR Désavantages Peu de bandes sans licences Plus difficile à isoler Interférences électriques Exemples 802.11x, HIPERLAN, Bluetooth Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.4
Comparaison: infrastructure vs. ad-hoc infrastructure AP AP Réseau filaire AP : Point d accès AP Réseau ad-hoc Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.5 802.11 - Architecture d un réseau infrastructure STA 1 ESS 802.11 LAN BSS 1 Access Point BSS 2 Portal Distribution System Access Point 802.x LAN Station (STA) Terminal radio Basic Service Set (BSS) groupe de stations utilisant la même fréquence Point d accès station intégrée au réseau sans fils et au réseau filaire Portail Pont vers d autres réseaux Distribution System Réseau d interconnexion permettant de former un seul réseau logique (EES: Extended Service Set) en s`appuyant sur plusieurs BSS STA 2 802.11 LAN STA 3 Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.6
802.11 - Architecture d un réseau ad-hoc STA 1 802.11 LAN IBSS 1 STA 3 Communication directe (avec portée limitée) Station (STA): Terminal radio Independent Basic Service Set (IBSS): groupe de stations utilisant la même fréquence STA 2 IBSS 2 STA 5 STA 4 802.11 LAN Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.7 standard IEEE 802.11 Terminal mobile Terminal fixe application TCP IP LLC 802.11 MAC 802.11 PHY Point d accès LLC 802.11 MAC 802.3 MAC 802.11 PHY 802.3 PHY Réseau infrastructure application TCP IP LLC 802.3 MAC 802.3 PHY Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.8
802.11 - couches et fonctions MAC Mécanismes d accès, fragmentation, encryptage, Gestion MAC synchronisation, roaming, MIB, gestion de puissance PLCP Physical Layer Convergence Protocol Traduction de trames MAC en trames PHY PMD Physical Medium Dependent modulation, codage PHY Management Sélection de canal, MIB Gestion de Station coordination de toutes les fonction de gestion PHY DLC LLC MAC PLCP PMD MAC Management PHY Management Station Management Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.9 802.11 - Couche PHY 3 versions: 2 radio (typ. 2.4 GHz), 1 IR Débits bruts de 1 ou 2 Mbit/s FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) Étalement - désétalement - détermination de la puissance 75 canaux (US) 20 canaux (France), en trois ensembles disjoints min. 2.5 sauts / sec. (USA), GFSK-2 (1Mbits/sec) GFSK-4 (2 Mbits/sec) DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) DBPSK pour 1 Mbit/s (Differential Binary Phase Shift Keying), DQPSK pour 2 Mbit/s (Differential Quadrature PSK) preambule et en-tete transmis à 1 Mbit/s, le reste transmis à 1 ou 2 Mbit/s chipping sequence: +1, -1, +1, +1, -1, +1, +1, +1, -1, -1, -1 (Barker code) Puissance radiée max : 1 W (USA), 100 mw (EU), min. 1mW Infrarouge 850-950 nm, lumière diffuse, typ. 10 m de portée Détectionde porteuse et d énergie, synchronisation Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.10
FHSS PHY, format du paquet Synchronisation sync avec 010101... SFD (Start Frame Delimiter) 0000110010111101 PLW (PLCP_PDU Length Word) Longueur du payload, inclus. 32 bits CRC du payload, PLW < 4096 PSF (PLCP Signaling Field) données (1 or 2 Mbit/s) HEC (Header Error Check) CRC avec x 16 +x 12 +x 5 +1 80 16 12 4 16 variable bits synchronisation SFD PLW PSF HEC payload preambule PLCP En-tete PLCP Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.11 DSSS PHY, format du paquet Synchronisation sync., Gain, détection d énergie, compensation de l offset de fréquence SFD (Start Frame Delimiter) 1111001110100000 Signal débit (0A: 1 Mbit/s DBPSK; 14: 2 Mbit/s DQPSK) Service Length «future use», 00: conforme 802.11 longueur du payload HEC (Header Error Check) protection du signal, service et longueur, x 16 +x 12 +x 5 +1 128 16 8 8 16 16 variable bits synchronization SFD signal service length HEC payload Préambule PLCP En-tete PLCP Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.12
802.11 - couche MAC - DFWMAC Services de trafic Service de données asynchrone (obligatoire) best-effort broadcast et multicast Service temps-réel (optionnel) Implémenté par le PCF (Point Coordination Function) methodes d accès DFWMAC-DCF CSMA/CA (obligatoire) Evitement de collision via un mécanisme de «back-off» aléatoire distance minimale entre paquets ACK : paquets d acquittement (pas pour broadcasts) DFWMAC-DCF w/ RTS/CTS (optionnel) Distributed Foundation Wireless MAC Évite les terminaux cachés - exposés DFWMAC- PCF (optionnel) Les points d accès interrogent les terminaux selong une liste Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.13 Priorités 802.11 - Couche MAC Définies par les durées inter-trames Pas de garanties, pas de priorités absolues (Short Inter Frame Spacing) Plus haute priorité, pour les ACK, CTS, interrogations en PCF PIFS (PCF IFS) Priorité moyenne, pour le PCF, service temps réel. DIFS (DCF, Distributed Coordination Function IFS) Priorité faible, pour le DCF, «best effort» DIFS Support occupé DIFS PIFS contention Trame suivante Accès direct si le support Est libre pour un temps > DIFS t Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.14
802.11 - CSMA/CA DIFS DIFS Fenetre de contention (backoff aléatoire) Support occupé next frame Accès direct si le support Est libre pour un temps > DIFS Temps slot t La station qui veut émettre écoute le canal (CCA, Clear Channel Assessment) Émission immédiate si support libre pour un temps > IFS (IFS dépend du type de servide) Si support occupé : Attente de support libre > IFS backoff aléatoire (évitement de collision), Si support occupé pendant le backoff : Timer arreté (équité) Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.15 802.11 CSMA/CA : backoff exponentiel Backoff aléatoire dans [0, CW] CW est (presque) doublé Si transmission ratee CW remis au minimum Si transmission OK Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.16
802.11 - Exemple DIFS DIFS bo e bo r DIFS bo e bo r DIFS bo e busy station 1 bo e busy station 2 station 3 busy bo e busy bo e bo r station 4 bo e bo r bo e busy bo e bo r station 5 t busy Support occupé bo e Backoff écoulé Arrivée d un paquet au MAC bo r Backoff résiduel Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.17 802.11 - CSMA/CA Envoi de paquets Unicast Attente d un temps DIFS Envoi de données Le récepteur acquitte (si CRC ok) Retransmission automatique si pas de ACK émetteru récepteur autres stations DIFS data ACK DIFS Temps d attente contention data t Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.18
RTS (request to send): l émetteur demande la permission d émettre CTS (clear to send): le récepteur donne la permission Problème de terminal caché et exposé Terminal caché A envoie à B, C ne peut pas recevoir A C veut envoyer à B, C croit le support libre (CS pas OK) collision à B, A n entends pas la collision (CD pas OK) A est caché pour C terminal exposé B --> A, C veut --> D C entend B, C se tait A n entend pas C, donc C pourrait émettre C est exposé à B A B C D Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.19 MACA - évitement de collision MACA (Multiple Access with Collision Avoidance) : paquets courts pour éviter des collisions Les paquets courts contiennent : L adresse de l émetteur L adresse du récepteur La taille du paquet Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.20
MACA resoud les problèmes de terminaux caché et exposé MACA évite les problèmes de terminal caché A-->B B<--C A evoie RTS C attend après avoir entendu CTS de B MACA évite le problème de terminal exposé B --> A, C -->D RTS CTS CTS A B C C n entend pas CTS, il peut émettre. RTS RTS CTS A B C D Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.21 802.11 - DFWMAC Envoi de paquets unicast Envoi de RTS avec durée de réservation Acquis via CTS après (avec durée de réservation) Envoi des données, acquittement via ACK Les autres stations connaissent la durée distribuée via RTS and CTS émetteur DIFS RTS data récepteur CTS ACK autres stations NAV (RTS) NAV (CTS) Retardent l accès DIFS contention data t Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.22
Fragmentation émetteru récepteur DIFS RTS CTS frag 1 ACK 1 frag 2 ACK2 autres stations NAV (RTS) NAV (CTS) NAV (frag 1 ) NAV (ACK 1 ) DIFS contention data t Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.23 DFWMAC-PCF I Support occupé coordinateur t 0 t 1 PIFS D 1 Supertrame D 2 stations U 1 U 2 stations NAV NAV Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.24
DFWMAC-PCF II t 2 t 3 t 4 coordinateur D 3 PIFS D 4 CFend stations U 4 stations NAV NAV Période sans contention Période de contention t Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.25 802.11 - Format de trame MAC Types Trames de contrôle, données, gestion Numéros de séquence Pour éviter les trames dupliquées dues aux pertes de ACK Adresses récepteur, émetteur (physique), identificateur BSS, émetteur (logique) Divers Instant d émission, checksum, trame de contrôle, données bytes 2 2 6 6 6 2 6 0-2312 4 Frame Control Protocol version Duration/ ID Address 1 Type Subtype To DS Address 2 More Frag Address 3 Sequence Control Power Retry Mgmt More Data Address 4 bits 2 2 4 1 1 1 1 1 1 1 1 From DS Data WEP Order CRC Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.26
Format d adresse MAC scenario from to DS address address address 1 address 2 3 4 DS ad-hoc network 00 DA SA D BSSI - infrastructure 01 DA D BSSI SA - network, from AP infrastructure D BSSI 10 SA DA - network, to AP infrastructure network, within DS 11 RA TA DA SA DS: Distribution System AP: Access Point DA: Destination Address SA: Source Address BSSID: Basic Service Set Identifier RA: Receiver Address TA: Transmitter Address Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.27 Trames spéciales : ACK, RTS, CTS Acquittement Request To Send Clear To Send ACK RTS CTS bytes bytes bytes 2 2 6 4 Frame Control 2 2 6 6 4 Frame Control Frame Control Duration Receiver Address Duration Receiver Address 2 2 6 4 Duration Receiver Address CRC Transmitter Address CRC CRC Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.28
802.11 - Gestion MAC Synchronisation Découverte d un LAN, maintien dans le LAN timer etc. Gestion de puissance Ne pas perdre de message en phase de sommeil Sommeil périodique, stockage de trames, gestion de trafic Association/Reassociation integration dans un LAN roaming, i.e. changement de réseau, d une AP à l autre scanning, i.e. recherche active d un réseau MIB - Management Information Base Gestion, lecture, écriture Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.29 Synchronisation par balise (infrastructure) Intervalle balise Point d accès B B B B support busy Valeur de la variable temps busy busy busy B Trame balise t Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.30
Synchronisation par Balise (ad-hoc) Intervalle balise station 1 B 1 B 1 station 2 B 2 B 2 support busy Valeur de la variable temps busy busy busy B Trame balise Délai aléatoire t Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.31 Gestion de puissance Principe : éteindre la radio si possible Etats d une station : Eveille ou en sommeil Timing Synchronisation Function (TSF) stations s éveillent au meme moment Infrastructure Traffic Indication Map (TIM) Liste des récepteurs unicast liés à l AP Delivery Traffic Indication Map (DTIM) Liste des récepteurs broadcast/multicast liés à l AP Ad-hoc Ad-hoc Traffic Indication Map (ATIM) Diffusion des récepteurs qui ont des paquets en attente + compliqué - pas d AP centrale collision d ATIMs possible (problème pour réseaux peuplés) Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.32
Low-power mode en infrastructure Intervalle TIM intervalle DTIM Point D accès support D B busy T T d D busy busy busy B station T TIM D DTIM éveil p d t B broadcast/multicast p PS poll d Transmisson de données De et vers l AP Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.33 Low-power mode en ad-hoc Fenetre ATIM Intervalle balise B station 1 A D B 1 1 station 2 B 2 B 2 a d B Trame balise Délai aléatoire t A Emission ATIM D Emission de données éveil a ACK. ATIM d ACK données Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.34
802.11 - Roaming Pas ou mauvaise connexion: Scanning Scanning de l environnement - écoute passive (balises), - écoute active : envoi de probes Demande de réassociation station envoie une demande à une ou plusieurs AP(s) Réponse de réassociation succès: AP répond, Terminal parle avec l AP échec: continue scanning AP accepte la demande de réassociation L AP signale la nouvelle station au DS (Distribution System) La DS met sa base de données à jour (i.e., adresses / routage) Typiquement, le DS informe l ancienne AP, qui peut libérer ses ressources Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.35 WLAN: IEEE 802.11b Débits 1, 2, 5.5, 11 Mbit/s, depend du SNR Débit effectif max. approx. 6 Mbit/s Portée (pour une antenne omni 0dBi) 300m extérieur, 30m intérieur Débit max à 10 m Fréquence Bande ISM 2.4 GHz Sécurité Limitée, WEP non-secure, SSID cout disponibilité Beaucoup de produits, de marques (3Com, Cisco, D-Link, ) Temps d établissement Connectionless/always on Qualité de service Typ. Best effort, pas de garanties (sauf PCF, peu supporté) Gestion Limitée Avantages/Désavantages Avantage: bcp de produits, facile d installation, Désavantage: interférences, pas de garanties, relativement lent Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.36
IEEE 802.11b trames PHY Long PLCP PPDU format 128 16 8 8 16 16 variable bits synchronization SFD signal service length HEC payload PLCP preamble PLCP header 192 µs at 1 Mbit/s DBPSK 1, 2, 5.5 or 11 Mbit/s Short PLCP PPDU format (optional) 56 16 8 8 16 16 variable bits short synch. SFD signal service length HEC payload PLCP preamble (1 Mbit/s, DBPSK) PLCP header (2 Mbit/s, DQPSK) 96 µs 2, 5.5 or 11 Mbit/s Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.37 Sélection de canaux (disjoints) Europe (ETSI) channel 1 channel 7 channel 13 2400 2412 2442 2472 2483.5 22 MHz [MHz] US (FCC)/Canada (IC) channel 1 channel 6 channel 11 2400 2412 2437 2462 2483.5 22 MHz [MHz] Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.38
WLAN: IEEE 802.11a débit 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbit/s, dependant du SNR (et donc de la distance) Débit utilisateur (paquets de 1500 byte): 5.3 (6), 18 (24), 24 (36), 32 (54) 6, 12, 24 Mbit/s obligatoire Portée (antenne omni) 100m extérieur, 10m intérieur E.g., 54 Mbit/s à 5 m, 48 à 12 m, 36 à 25 m, 24 à 30m, 18 à 40 m, 12 à 60 m Fréquences Bande ISM 5.15-5.25, 5.25-5.35, 5.725-5.825 GHz Securité Idem.11b Cout Disponibilité Moins que 11 b, mais pas mal Temps d établissement Connectionless/always on Qualité de service Typ. Best effort, pas de garanties (sauf PCF, peu supporté) Gestion Limitée Avantage: compatible 802.x, Bande 5 GHz plus libre Désavantage: pas de QoS pertes plus rapides avec la distance, car fréquence plus élevée Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.39 IEEE 802.11a trame PHY 4 1 12 1 6 16 variable 6 variable bits rate reserved length parity tail service payload tail pad PLCP header PLCP preamble signal data 12 1 variable symbols 6 Mbit/s 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbit/s Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.40
Canaux pour 802.11a / US U-NII 36 40 44 48 52 56 60 64 canal 5150 5180 5200 5220 5240 5260 5280 5300 5320 5350 [MHz] 16.6 MHz 149 153 157 161 canal Fréquence centrale = 5000 + 5*numéro de canal [MHz] 5725 5745 5765 5785 5805 5825 [MHz] 16.6 MHz Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.41 OFDM en IEEE 802.11a (et HiperLAN2) OFDM avec 52 sous-porteuses utilisées (64 au total) 48 données + 4 pilotes (plus 12 sous-porteuses virtuelles pour faciliter le filtrage) 312.5 khz entre porteuses pilotes 312.5 khz -26-21 -7-1 1 7 21 26 Fréquence centrale Numéro de sous-porteuse Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.42
WLAN: IEEE 802.11 développements en cours (08/2002) 802.11d: aspects légaux terminé 802.11e: MAC Enhancements QoS en cours Extension du MAC pour la qualité de service. 802.11f: Inter-Access Point Protocol en cours Protocole entre points d accès sur le système de distribution. 802.11g: débit > 20 Mbit/s at 2.4 GHz; 54 Mbit/s, OFDM fini (ou presque) (Apple Extreme Airport) 802.11h: gestion de spectre 802.11a (DFS, TPC) en cours 802.11i: Enhanced Security Mechanisms en cours Sécurité MAC 802.11 (basé sur 802.1x). Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.43 ETSI - HIPERLAN ETSI standard European standard, cf. GSM, DECT,... Enhancement of local Networks and interworking with fixed networks integration of time-sensitive services from the early beginning HIPERLAN family one standard cannot satisfy all requirements range, bandwidth, QoS support commercial constraints HIPERLAN 1 standardized since 1996 no products! higher layers medium access control layer channel access control layer physical layer HIPERLAN layers network layer data link layer physical layer OSI layers logical link control layer medium access control layer physical layer IEEE 802.x layers Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.44
BRAN Broadband Radio Access Networks Motivation deregulation, privatization, new companies, new services How to reach the customer? alternatives: xdsl, cable, satellite, radio Radio access flexible (supports traffic mix, multiplexing for higher efficiency, can be asymmetrical) quick installation economic (incremental growth possible) Market private customers (Internet access, tele-xy...) small and medium sized business (Internet, MM conferencing, VPN) Scope of standardization access networks, indoor/campus mobility, 25-155 Mbit/s, 50 m-5 km coordination with ATM Forum, IETF, ETSI, IEEE,... Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.45 Broadband network types Common characteristics ATM QoS (CBR, VBR, UBR, ABR) HIPERLAN/2 short range (< 200 m), indoor/campus, 25 Mbit/s user data rate access to telecommunication systems, multimedia applications, mobility (<10 m/s) HIPERACCESS wider range (< 5 km), outdoor, 25 Mbit/s user data rate fixed radio links to customers ( last mile ), alternative to xdsl or cable modem, quick installation Several (proprietary) products exist with 155 Mbit/s plus QoS HIPERLINK currently no activities intermediate link, 155 Mbit/s connection of HIPERLAN access points or connection between HIPERACCESS nodes Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.46
BRAN and legacy networks Independence BRAN as access network independent from the fixed network Interworking of TCP/IP and ATM under study Layered model Network Convergence Sub-layer as superset of all requirements for IP and ATM core network ATM core network IP network convergence sublayer BRAN data link control Coordination IETF (TCP/IP) ATM forum (ATM) ETSI (UMTS) CEPT, ITU-R,... (radio frequencies) BRAN PHY-1 BRAN PHY-2... Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.47 HiperLAN2 Official name: BRAN HIPERLAN Type 2 H/2, HIPERLAN/2 also used High data rates for users More efficient than 802.11a Connection oriented QoS support Dynamic frequency selection Security support Strong encryption/authentication Mobility support Network and application independent convergence layers for Ethernet, IEEE 1394, ATM, 3G Power save modes Plug and Play www.hiperlan2.com Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.48
HiperLAN2 architecture and handover scenarios AP MT 2 3 MT 4 MT 1 1 MT 3 2 APT APC Core Network (Ethernet, Firewire, APT AP ATM, UMTS) APC APT Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.49 Centralized vs. direct mode AP AP/CC control data control control MT 1 MT 2 MT 1 MT 2 data MT 1 data control MT 2 +CC Centralized Direct Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.50
HiperLAN2 protocol stack Higher layers DLC control SAP Convergence layer DLC user SAP Radio link control sublayer Radio resource control Assoc. control Radio link control DLC conn. control Data link control - basic data transport function Error control Scope of HiperLAN2 standards Medium access control Physical layer Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.51 Physical layer reference configuration PDU train from DLC (PSDU) scrambling FEC coding interleaving mapping OFDM PHY bursts (PPDU) radio transmitter Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.52
Operating channels of HiperLAN2 in Europe 36 40 44 48 52 56 60 64 channel 5150 5180 5200 5220 5240 5260 5280 5300 5320 5350 [MHz] 16.6 MHz 100 104 108 112 116 120 124 128 132 136 140 channel 5470 5500 5520 5540 5560 5580 5600 5620 5640 5660 5680 5700 5725 16.6 MHz center frequency = 5000 + 5*channel number [MHz] [MHz] Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.53 Basic structure of HiperLAN2 MAC frames 2 ms 2 ms 2 ms 2 ms MAC frame MAC frame MAC frame MAC frame... TDD, 500 OFDM symbols per frame broadcast phase downlink phase uplink phase variable variable variable random access phase 2 406 24 LCH PDU type payload CRC bit LCH transfer syntax 2 10 396 24 bit LCH PDU type sequence number payload CRC UDCH transfer syntax (long PDU) 54 byte Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.54
Valid configurations of HiperLAN2 MAC frames 2 ms 2 ms 2 ms 2 ms MAC frame MAC frame MAC frame MAC frame broadcast downlink uplink random access... BCH FCH ACH DL phase DiL phase UL phase RCHs BCH FCH ACH DiL phase UL phase RCHs BCH FCH ACH DL phase UL phase RCHs Valid combinations of MAC frames for a single sector AP BCH FCH ACH UL phase RCHs BCH FCH ACH DL phase DiL phase RCHs BCH FCH ACH DiL phase RCHs BCH FCH ACH DL phase RCHs BCH FCH ACH RCHs Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.55 Mapping of logical and transport channels BCCH FCCH RFCH LCCH RBCH DCCH UDCH UBCH UMCH BCH FCH ACH SCH LCH downlink UDCH DCCH LCCH ASCH UDCH UBCH UMCH DCCH RBCH LCCH LCH SCH RCH LCH SCH uplink direct link Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.56