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Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.1
Réseaux locaux sans fils
� Caractéristiques
� IEEE 802.11
� PHY
� MAC
� Roaming (itinérance)
� .11a, b, g, h, i …
� HIPERLAN
� Standards
� HiperLAN2
� QoS
� Bluetooth
� Comparaison
D’après Prof. Dr.-Ing. Jochen Schiller, http://www.jochenschiller.de/
Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.2
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 6.3
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 6.4
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 6.5
Comparaison: infrastructure vs. ad-hoc
infrastructure
Réseau ad-hoc
APAP
AP
Réseau filaire
AP : Point d‘accès
Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.6
802.11 - Architecture d’un réseau infrastructure
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
Distribution System
Portal
802.x LAN
Access Point
802.11 LAN
BSS2
802.11 LAN
BSS1
Access Point
STA1
STA2 STA3
ESS
Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.7
802.11 - Architecture d’un réseau ad-hoc
Communication directe (avec portée limitée)
�Station (STA):Terminal radio
�Independent Basic Service Set (IBSS):groupe de stations utilisant la même fréquence
802.11 LAN
IBSS2
802.11 LAN
IBSS1
STA1
STA4
STA5
STA2
STA3
Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.8
standard IEEE 802.11
Terminal mobile
Point d’accès
Terminal fixe
application
TCP
802.11 PHY
802.11 MAC
IP
802.3 MAC
802.3 PHY
application
TCP
802.3 PHY
802.3 MAC
IP
802.11 MAC
802.11 PHY
LLC
Réseauinfrastructure
LLC LLC
Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.9
802.11 - couches et fonctions
PLCP Physical Layer Convergence Protocol
�Traduction de trames MAC en trames PHY
PMD Physical Medium Dependent
�modulation, codagePHY Management
�Sélection de canal, MIBGestion de Station
�coordination de toutes les fonction de gestion
PMD
PLCP
MAC
LLC
MAC Management
PHY Management
MAC
�Mécanismes d’accès, fragmentation, encryptage,
Gestion MAC
�synchronisation, roaming, MIB, gestion de puissance
PH
YD
LC
Station M
anagement
Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.10
802.11 - Couche PHY
3 versions: 2 radio (typ. 2.4 GHz), 1 IR
�Débits bruts de 1 ou 2 Mbit/sFHSS (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. 1mWInfrarouge
�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 6.11
FHSS PHY, format du paquet
synchronisation SFD PLW PSF HEC payload
preambule PLCP En-tete PLCP
80 16 12 4 16 variable bits
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 x16+x12+x5+1
Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.12
DSSS PHY , format du paquet
synchronization SFD signal service HEC payload
Préambule PLCP En-tete PLCP
128 16 8 8 16 variable bits
length
16
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, x16+x12+x5+1
Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.13
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 6.14
802.11 - Couche MAC
Priorités
�Définies par les durées inter-trames
�Pas de garanties, pas de priorités absolues
�SIFS (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 »
t
Support occupéSIFSPIFS
DIFSDIFS
Trame suivantecontention
Accès direct si le supportEst libre pour un temps > DIFS
Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.15
t
Support occupé
DIFSDIFS
next frame
Fenetre de contention(backoff aléatoire)
802.11 - CSMA/CA
�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)
Temps slotAccès direct si le supportEst libre pour un temps > DIFS
Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.16
802.11 CSMA/CA : backoff exponentiel
Backoff aléatoire dans [0, CW]
CW est (presque) doublé Si transmission ratee
CW remis au minimumSi transmission OK
Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.17
802.11 - Exemple
t
busy
boe
station1
station2
station3
station4
station5
Arrivée d‘un paquet au MAC
DIFSboe
boe
boe
busy
Backoff écoulé
bor Backoff résiduel
busy Support occupé
bor
bor
DIFS
boe
boe
boe bor
DIFS
busy
busy
DIFSboe busy
boe
boe
bor
bor
Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.18
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
t
SIFS
DIFS
data
ACK
Temps d‘attente
autresstations
récepteur
émetterudata
DIFS
contention
Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.19
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
Problème de terminal caché et exposé
BA C D
Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.20
MACA - évitement de collision
MACA (Multiple Access with Collision Avoidance) : paquets courts pour éviter des collisions
�RTS (request to send): l’émetteur demande la permission d’émettre
�CTS (clear to send): le récepteur donne la permission …
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 6.21
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
�C n’entend pas CTS,il peut émettre.
MACA resoud les problèmes de terminaux caché et exposé
A B C
RTS
CTSCTS
A B C
RTS
CTS
RTS
D
Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.22
802.11 - DFWMAC
Envoi de paquets unicast
�Envoi de RTS avec durée de réservation
�Acquis via CTS après SIFS (avec durée de réservation)
�Envoi des données, acquittement via ACK
�Les autres stations connaissent la durée distribuée via RTS and CTS
t
SIFS
DIFS
data
ACK
Retardent l‘accès
autresstations
récepteur
émetteurdata
DIFS
contention
RTS
CTSSIFS SIFS
NAV (RTS)NAV (CTS)
Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.23
Fragmentation
t
SIFS
DIFS
data
ACK1
autresstations
récepteur
émetterufrag1
DIFS
contention
RTS
CTSSIFS SIFS
NAV (RTS)NAV (CTS)
NAV (frag1)NAV (ACK1)
SIFSACK2
frag2
SIFS
Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.24
DFWMAC-PCF I
PIFS
stations‘NAV
stations
coordinateurD1
U1
SIFS
NAV
SIFSD2
U2
SIFS
SIFS
Supertramet0
Support occupé
t1
Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.25
DFWMAC-PCF II
tstations‘NAV
stations
coordinateurD3
NAV
PIFSD4
U4
SIFS
SIFSCFend
Période decontention
Période sans contention
t2 t3 t4
Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.26
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
FrameControl
Duration/ID
Address1
Address2
Address3
SequenceControl
Address4 Data CRC
2 2 6 6 6 62 40-2312bytes
Protocolversion
Type Subtype ToDS
MoreFrag
Retry PowerMgmt
MoreData
WEP
2 2 4 1
FromDS
1
Order
bits 1 1 1 1 1 1
Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.27
Format d’adresse MAC
scenario to DSfromDS
address 1address 2address 3address 4
ad-hoc network 00 DA SA BSSID -infrastructurenetwork, from AP
01 DA BSSID SA -
infrastructurenetwork, to AP
10BSSID SA DA -
infrastructurenetwork, within DS
11 RA TA DA SA
DS: Distribution SystemAP: Access PointDA: Destination AddressSA: Source AddressBSSID: Basic Service Set IdentifierRA: Receiver AddressTA: Transmitter Address
Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.28
Trames spéciales : ACK, RTS, CTS
Acquittement
Request To Send
Clear To Send
FrameControl
Duration ReceiverAddress
TransmitterAddress
CRC
2 2 6 6 4bytes
FrameControl
Duration ReceiverAddress
CRC
2 2 6 4bytes
FrameControl
Duration ReceiverAddress
CRC
2 2 6 4bytes
ACK
RTS
CTS
Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.29
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 6.30
Synchronisation par balise (infrastructure)
Intervalle balise
tsupport
Point d‘accès
busy
B
busy busy busy
B B B
Valeur de la variable „temps“
B Trame balise
Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.31
Synchronisation par Balise (ad-hoc)
tsupport
station1
busy
B1
Intervalle balise
busy busy busy
B1
B Trame balise
station2
B2 B2
Délai aléatoireValeur de la variable „temps“
Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.32
Gestion de puissance
Principe : éteindre la radio si possibleEtats d’une station : Eveille ou en sommeilTiming 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 6.33
Low-power mode en infrastructure
Intervalle TIM
t
support
Point D‘accès
busy
D
busy busy busy
T T D
T TIM D DTIM
intervalle DTIM
BB
B broadcast/multicast
station
éveil
p PS poll
p
d
d
d Transmisson de donnéesDe et vers l‘AP
Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.34
Low-power mode en ad-hoc
éveil
A Emission ATIM D Emission de données
t
station1
B1 B1
B Trame balise
station2
B2 B2
Délai aléatoire
A
a
D
d
FenetreATIM Intervalle balise
a ACK. ATIM d ACK données
Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.35
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 6.36
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 6.37
IEEE 802.11b – trames PHY
synchronization SFD signal service HEC payload
PLCP preamble PLCP header
128 16 8 8 16 variable bits
length
16
192 µs at 1 Mbit/s DBPSK 1, 2, 5.5 or 11 Mbit/s
short synch. SFD signal service HEC payload
PLCP preamble(1 Mbit/s, DBPSK)
PLCP header(2 Mbit/s, DQPSK)
56 16 8 8 16 variable bits
length
16
96 µs 2, 5.5 or 11 Mbit/s
Long PLCP PPDU format
Short PLCP PPDU format (optional)
Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.38
Sélection de canaux (disjoints)
2400[MHz]
2412 2483.52442 2472
channel 1 channel 7 channel 13
Europe (ETSI)
US (FCC)/Canada (IC)
2400[MHz]
2412 2483.52437 2462
channel 1 channel 6 channel 11
22 MHz
22 MHz
Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.39
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 QoSpertes plus rapides avec la distance, car fréquence plus élevée
Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.40
IEEE 802.11a – trame PHY
rate service payload
variable bits
6 Mbit/s
PLCP preamble signal data
symbols12 1 variable
reserved length tailparity tail pad
616611214 variable
6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbit/s
PLCP header
Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.41
Canaux pour 802.11a / US U-NII
5150 [MHz]5180 53505200
36 44
16.6 MHz
Fréquence centrale = 5000 + 5*numéro de canal [MHz]
canal40 48 52 56 60 64
149 153 157 161
5220 5240 5260 5280 5300 5320
5725 [MHz]5745 58255765
16.6 MHz
canal
5785 5805
Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.42
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
Numéro de sous-porteuse1 7 21 26-26 -21 -7 -1
Fréquence centrale
312.5 kHzpilotes
Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.43
WLAN: IEEE 802.11 – développements en cours (08/2002)
802.11d: aspects légaux – terminé802.11e: 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 6.44
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!
physical layer
channel accesscontrol layer
medium access control layer
physical layer
data link layer
HIPERLAN layers OSI layers
network layer
higher layers
physical layer
medium accesscontrol layer
logical link control layer
IEEE 802.x layers
Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.45
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 6.46
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 6.47
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 networkATM
core networkIP
network convergence sublayer
BRAN data link control
BRAN PHY-1 BRAN PHY-2 ...
Coordination
� IETF (TCP/IP)
� ATM forum (ATM)
� ETSI (UMTS)
� CEPT, ITU-R, ... (radio frequencies)
Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.48
HiperLAN2
Official name: BRAN HIPERLAN Type 2
�H/2, HIPERLAN/2 also used
High data rates for users
�More efficient than 802.11a
Connection orientedQoS supportDynamic frequency selectionSecurity support
�Strong encryption/authentication
Mobility supportNetwork 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 6.49
2
3
1
AP
HiperLAN2 architecture and handover scenarios
APT APC CoreNetwork
(Ethernet,Firewire,
ATM,UMTS)APT
APT
APC
AP
MT4
MT3
MT2
MT1
Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.50
Centralized vs. direct mode
MT1
AP/CCAP
MT2
data
control control
MT1 MT2data
control
Centralized Direct
MT1 MT2 +CCdata
control
Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.51
HiperLAN2 protocol stack
Higher layers
Convergence layer
Data link control - basic data
transport functionScope of HiperLAN2standards
DLC controlSAP
DLC userSAP
Radio link control sublayer
Physical layer
Radioresourcecontrol
Assoc.control
DLCconn.
control
ErrorcontrolRadio link control
Medium access control
Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.52
Physical layer reference configuration
scrambling FEC coding interleaving
mapping OFDM PHY bursts(PPDU)
PDU train from DLC(PSDU)
radiotransmitter
Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.53
Operating channels of HiperLAN2 in Europe
5150 [MHz]5180 53505200
36 44
16.6 MHz
center frequency = 5000 + 5*channel number [MHz]
channel40 48 52 56 60 64
5220 5240 5260 5280 5300 5320
5470
[MHz]
5500 57255520
100 108
16.6 MHz
channel104 112 116 120 124 128
5540 5560 5580 5600 5620 5640
132 136 140
5660 5680 5700
Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.54
Basic structure of HiperLAN2 MAC frames
MAC frame MAC frame MAC frame MAC frame
2 ms 2 ms 2 ms 2 ms
broadcast phase downlink phase uplink phaserandom
access phase
. . .
TDD, 500 OFDMsymbolsper frame
variable variable variable
LCH PDU type sequencenumber
payload CRC UDCH transfer syntax(long PDU)
54 byte
2 10 396 24 bit
LCH PDU type payload CRC
2 406 24
LCH transfer syntax
bit
Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.55
Valid configurations of HiperLAN2 MAC frames
MAC frame MAC frame MAC frame MAC frame
2 ms 2 ms 2 ms 2 ms
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
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
Validcombinationsof MAC framesfor a single sector AP
broadcast downlink uplink
randomaccess
Jochen Schiller, adapté par L. Deneire, cours de réseaux sans fils, IUT-GTR 6.56
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
SCHLCH RCH
uplink
UDCH UBCH UMCH
LCH
DCCH RBCH
SCH
LCCH
direct link