Réseaux et Télécommunications2 - Introduction aux réseaux sans fil

Wireless Networks

Edoardo BereraTelelinea

Plan

• Tendances• Accès sans fil• An 2000: Tout numérique• Wireless LAN• Personal networks• Bluetooth

Tendances

• Trois phénomènes marquants dans le marché des télécoms des ces 10 dernières années:– Libéralisation du

marché

• multiplication du nombre d’opérateurs

– Explosion de la téléphonie mobile

– Croissance très soutenue de l’Internet

Source: The Yankee Group, Nokia (IEEE Computer, Dec. 2000, p. 149)

Accès sans fil

• Ericsson prévoyait en 2000 que l’accès sans fil à l’Internet commencerait à croître de manière significative à partir de 2001 pour devenir plus important que l’accès fixe en 2003 ...

• …not really !– Instabilité politique

– Ralentissement économique

Source: Ericsson (IEEE Computer, Dec. 2000, p. 17)

Technology push

• Malgré l’instabilité économique, la poussée technologique demeure

• Le coût des canaux radio continue à être divisé par 2 tous les 2 ans

Source: Teligent Inc. (IEEE Spectrum, Sep. 1999)

Year 2000 Switchover

Source: Mohr and Konhaeuser, Siemens (IEEE Communications, Dec. 2000, p. 125)

• Tendances trafic voix et données• Le trafic données (Internet) est devenu plus important que le trafic voix

sur les réseaux de télécommunications à partir de l’an 2000• La voix commence aussi à utiliser le protocole IP (Voice over IP, VoIP)• C’est le “Tout Numérique”

Wireless Information Society

Source: Lu, Siemens (IEEE Communications, Nov. 2000, p. 121)

• Wireless - sans fil ou plutôt avec possibilité d’accès sans fil aux réseaux de télécommunications pour permettre une plus grande mobilité tout en restant connecté

• Le coeur des réseaux reste essentiellement cablé en fibres optiques

Wireless Communications Systems

• Satellite– S-UMTS Satellite Universal MobileTelecom Service– HAPS High Altitude Platform Station– DVB Digital (Direct) Video Broadcast (Television)– DAB Digital (Direct) Audio Broadcast (Radio)

• Terrestrial– DVB-T Digital Video Broadcast – Terrestrial– TNT Télévision NumériqueTerrestre

Wireless Communications Systems (2)

• Cellular– GSM Global System for Mobile communication– GPRS Global (General) Packet Radio Service– EDGE Enhanced Data communications for Global

(GSM) Evolution– UMTS Universal Mobile Telecom Service

• Quasi Cellular– MBS Mobile Broadband Service (System)

Wireless Communications Systems (3)

• Local area– WLAN Wireless Local Area Network– Wi-Fi Wireless Ethernet– Bluetooth– UWB Ultra Wide Band

• Indoor– IR Infra Red

• Personal– PAN, PWAN Personal (Wireless) Area Network– Body LAN

Short Range Wireless (SRW)

Source: D. G. Leeper, Intel , IEEE Computer, Jun. 2001, p. 40

• Les réseaux sans fil de courte portée ne requièrent pas de licence radio

Réseaux personnels et réseaux locaux

Source: D. G. Leeper, Intel , IEEE Computer, Jun. 2001, p. 41

• Usages centrés soit sur la personne soit sur le groupe de travail

IEEE 802 standards (Ethernet)

Source: J. A. Gutierrez, Eaton Corp., et al. , IEEE Network, Sep./Oct. 2001, p. 12

• Les paramètres fondamentaux sont – la complexité (coût)– la consommation (durée de la batterie)– le débit (applications possibles)

WLAN, WPAN & SOHO Networks

• WLAN/WPAN– Bluetooth– IEEE 802.11b/g

• AirPort, Wi-Fi

– IEEE 802.11a– HIPERLAN

• High Performance Radio LAN

– 5-UP• 5 GHz Unified Protocol

– UWB• Ultra Wide Band

• Home networks– UPnP

• Universal Plug and Play

– VHN• Versatile Home Network

– IEEE 1394• Firewire, DV, i-Link

– HomePNA• Phone line Net Alliance

– HomeCNA• Cable Network Alliance

– PLC• Power Line Carrier

La concurrence entre réseaux avec ou sans fil reste forte

Le choix n’est pas facile

SOHO - Small Office,Home Office nets

Source: B.A. Miller, IBM Corp., et al. , IEEE Communications, Dec. 2001, p. 105

Besoins

Network printer

ADSL box

Router

Réseau avec et sans fil

Bluetooth

• WPAN & MANET• Piconets & scatternets• Bluetooth specifications• Applications• Protocol stacks• Profiles

Bluetooth

• WPAN Wireless Personal Area Net– Réseau personnel sans fil

• Mobile Ad hoc NETwork (MANET)– Appelé ainsi car le réseau se constitue

et se défait automatiquement selon les besoins et la distance entre les objets communiquants

• Service Discovery Protocol (SDP)– Ce protocol permet de connaître les

services qu’un objet met à disposition des autres objets communiquants

• Bluetooth est le nom du roi qui a réuni les pays scandinaves au X siècle

Ericsson T36 avec oreillette sans fil

Ericsson Bluetooth Infowear relié sans fil avec un PC

Piconets

Source: P. Johansson, Ericsson Research (IEEE Network, Sep./Oct. 2001, p. 30)

• Les topologies plus simples de réseau sont appelées Piconets

Scatternet

Source: P. Johansson, Ericsson Research (IEEE Network, Sep./Oct. 2001, p. 30)

• Les topologies plus complexes de réseau sont appelées Scatternets et permettent de réunir plusieurs Piconets

Bluetooth Spécifications

• Bande de fréquences– 2400 - 2483,5 MHz, sans licence

– ISM - Industrial, Scientific and Medical band

• bande de fréquences réservé dans tous les pays (avec variations) pour les applications industrielles, sicentifiques et médicales

• Puissance des émetteurs– Classe 1: 1 - 100 mW avec contrôle de la puissance émise

– Classe 2 : 0,25 - 2,5 mW

– Classe 3 : 1 mW

• Portée– 10 m

– Jusqu’à 100 m avec la classe de puissance 1

• Débit– Asymétrique : 721 kb/s dans un sens et 57,6 kb/s dans l’autre

– Symétrique : 432,6 kb/s dans les deux sens

Protocol stack

Source: Riku Mettala, Nokia (Bluetooth White Paper, Aug. 1999, p.5)

• Exercices– Essayez de comparer les couches Bluetooth avec les couches OSI

– Essayez de découvrir les acronymes utilisés

Profils

• cordless telephony • intercoms • serial ports • headsets • fax machines • LAN access • file transfer • dial-up networking• printing • imaging

• location positioning • human interface devices • PC cards • USB dongles (security

devices) • + 3 audio and 3 video

profiles (group chaired by Philips Semiconductor)

• + medical, automotive

Par profil on entend les applications possibles, les sous-ensembles de protocoles nécessaires et les spécifications complémentaires, y compris de test, pour garantir l’interopérabilité des produits de constructeurs différents

File Transfer & Synchronization

Source: Riku Mettala, Nokia (Bluetooth White Paper, Aug. 1999)

• Transfert de (petits) fichiers• OBEX - Object Exchange

protocol• Exemple: photos entre

téléphone cellulaire et PC

• Synchronisation des rubriques d’adresses et des agendas

• Exemple: assistant personnel (PDA), téléphone cellulaire et PC

• IrMC - Infra-rouge

Three-in-One Phone & Ultimate Headset

Source: Riku Mettala, Nokia (Bluetooth White Paper, Aug. 1999)

• Trois applications du même poste téléphonique portable– téléphone cellulaire à

l’extérieur (GSM)

– téléphone sans fils à l’intérieur (DECT)

– walkie-talkie (Radio transceiver)

• Trois utilisations de l’oreillette– écouteur/microphone pour le

téléphone cellulaire

– écouteur/microphone pour le PC

– écouteur/microphone pour la chaîne Hi-Fi, Télé et radio

Bluetooth LAN Access Point

Source: P. Johansson, Ericsson Research (IEEE Network, Sep./Oct. 2001, p. 31)

• Interconnexion réseau Bluetooth et réseau LAN (Ethernet)

Internet Bridge

Source: P. Johansson, Ericsson Research (IEEE Network, Sep./Oct. 2001, p. 29)

• Utilisation du téléphone cellulaire comme modem radio pour la connexion à Internet via GSM/ GPRS

Oreillette

PDA

Bluetooth IP protocol stack

Source: P. Johansson, Ericsson Research (IEEE Network, Sep./Oct. 2001, p. 33)

• Utilisation de Bluetooth comme sous-réseau IP (à la place d’Ethernet, par exemple)

• BNEP - Bluetooth Networking Encapsulation Protocol

BNEP

Source: P. Johansson, Ericsson Research (IEEE Network, Sep./Oct. 2001, p. 33)

• Pour les applications il s’agit d’un réseau IP classique• Le protocole BNEP permet d’encapsuler les datagrammes IP

dans des messages Bluetooth

Wireless Technologies Comparison

Source: Steve Stroh, “Ultra-Wideband: multimedia unplugged” (IEEE Spectrum, Sep. 2003, p. 26)

Références

• IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers– www.ieee.org

• Bluetooth Special Interest Group (SIG) – www.bluetooth.com

• Mobile Ah hoc Networks (MANET)– www.ietf.org/html.charters/manet-charter.html

References: Bluetooth

• Ron Schneiderman, "Bluetooth's slow dawn", IEEE Spectrum, Nov. 2000, pp. 61-65

• Riku Mettala, Nokia, "Bluetooth Protocol Architecture", Aug. 1999

• Per Johansson, Ericsson Research, Manthos Kazantzidis, Rohit Kapor, Mario Gerla, UCLA, “Bluetooth: An Enabler for Personal Area Networks”, IEEE Network, September/October 2001, pp. 28-37

• Bluetooth Special Interest Group (SIG) www.bluetooth.com

• Mobile Ah hoc Networks (MANET) www.ietf.org/html.charters/manet-charter.html