wco_tps_sujets

8/3/2019 WCO_TPs_sujets

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Dpartement Tlcommunications

Anne 2007-08

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P. CLERC

J.M. GORCE

C GOURSAUD


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SOMMAIRE

TP 1 : ATOLL, outil daide la planification des rseaux mobiles........................................ 31. Introduction .............................................................................................................................. 32. Questions pralables................................................................................................................. 33. Prise en main du logiciel .......................................................................................................... 44. Etude de propagation et dimensionnement ............................................................................ 7

TP 2 : Analyseur vectoriel, dmodulation et rception WiFi................................................. 121. Introduction ............................................................................................................................ 12

TP 3 : Mesures du lien radio en GSM .................................................................................... 231. Objectif .................................................................................................................................... 232. caracterisation spectrale des frequences GSM .................................................................... 243. etude du gsm sur le campus ................................................................................................... 25

TP 4 : caractristiques radio des rseaux locaux daccs sans fil......................................... 261. Objectifs .................................................................................................................................. 262. Materiel ................................................................................................................................... 263. analyse de couverture ............................................................................................................. 274. Relation entre niveau de signal et Debit ............................................................................... 295. Interfrences entre plusieurs rseaux. .................................................................................. 30

Le GSM : planification et dimensionnement ........................................................................ 316. introduction............................................................................................................................. 317. La norme GSM ....................................................................................................................... 318. Contraintes radio .................................................................................................................... 329. Contraintes de trafic .............................................................................................................. 3710. Dimensionnement du rseau GSM ................................................................................... 3811. Planification du rseau ...................................................................................................... 4112. Prdiction de couverture radio ......................................................................................... 42

Les rseaux locaux sans fil (RLANs) ..................................................................................... 431. Introduction : la norme IEEE802.11b .................................................................................. 432. Topologies des rseaux IEEE 802.11b .................................................................................. 443. Anatomie dun LAN sans-fil 802.11b ................................................................................... 474. La couche physique : le modem radiO ................................................................................. 495. La couche MAC ...................................................................................................................... 55


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TP 1 : ATOLL, outil daide la

planification des rseaux mobiles

1. INTRODUCTION

Ce TP a pour but de prendre en main un logiciel daide la planification de rseaux mobile de

2ime

gnration : le GSM.

Le logiciel utilis Atoll, commercialis par la socit Forsk, est un logiciel professionnel

destination des oprateurs. Ce TP utilise une version de dmonstration, distribu gratuitement,

mais qui est relativement complte. Linconvnient majeur est quil est impossible desauvegarder une configuration donne. Toutefois, ce TP permet de comprendre les

problmatiques relles de dploiement de rseau mobile.

Les problmatiques abordes ici recouvrent les antennes, la propagation, la couverture radio,

et larchitecture cellulaire.

La partie 2 contient quelques questions dont vous trouverez les rponses dans le cours

ou dans les annexes. Il est indispensable dy rpondre avant de venir en TP.

La partie 3 contient un ensemble de questions destines vous aider prendre en main le

logiciel. Il est souhaitable de ne pas y passer plus d1 heure. Les questions sont l pour vous

aider, mais ne devront pas tre rendues dans le rapport.

La partie 4 contient le cur du travail qui vous est demand. Un rapport devra tre rendu la

fin de la sances, dans lequel vous proposerez un dploiement cellulaire exploitant

uniquement une sous-bande de la bande de frquences GSM. Vous expliquerez les tapes par

lesquelles vous tes passs pour tablir la solution que vous prconisez. Vous donnerez des

rsultats en terme de taux de blocage, de pourcentage de couverture, etc

Vous devrez faire valider les diffrentes tapes par lenseignant.

2. QUESTIONS PREALABLES

2.1 QUESTIONS DORDRE GENERAL

- Quelle est la bande de frquence utilise en GSM ?- Quel est le nombre de canaux disponibles pour chaque oprateur sur la bande GSM et sur

la bande DCS1800.


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2.2 COUVERTURE ET ANTENNES

- A quoi correspondent les termes suivant : dBm, dBW, dBi, PIRE.- Rappelez quelles sont les principales mthodes de prdiction de couverture radio. Quels

sont les diffrents paramtres qui peuvent tre pris en compte pour amliorer la prdiction

de couverture ?

- Quentend-on par dgagement du 1erellipsode de Fresnel ?- Que calcule votre avis une prdiction de lien radio en visibilit directe ?

3. PRISE EN MAIN DU LOGICIEL

3.1 DEMARRAGE

Pour dmarrer dans une configuration exploitable directement vous devez effectuer les

oprations suivantes :

1- Aprs avoir dmarrer le logiciel, chargez lexemple Nice.ATL, localis dans C:\ProgramFiles\Forsk\Atoll\Samples.

2- Dans la fentre de paramtrage, slectionnez longlet Donnes, et dcochez tous lesrpertoires (Transmitters, Sites, Prdiction).

3- Utilisez les boutons de zoom pour visualiser lensemble de la carte4- Vous devez obtenir la reprsentation ci-dessous :


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3.2 DONNEES GEOGRAPHIQUES

Dans la fentre de paramtrage, slectionnez longlet Geo.

Reprez les diffrents types de donnes prsents et leur rle.

Vous avez la possibilit, sur chacun des items des menus, de cliquer dessus avec le bouton

droit de la souris (ou de double-cliquer avec le bouton de gauche pour appeler un menu

contextuel).

Faites-le notamment pour les items Traffic Density et Clutter , et tudiez les tableaux

de donnes.

Quelle est leur utilit pour la planification ?

3.3 MODELES DE PREDICTION

Dans la fentre de paramtrage, slectionnez longlet Modules. Dveloppez le menu Modles de propagation.

Dveloppez les menus du modle dOkumura-Hata, et reprez les diffrents modles

existants.

Cliquez avec le bouton de droite sur litem Okumura-Hata, et tudier la configuration.

Reprez le lien les diffrents champs du tableau et les clutter, dfinis dans les donnes

gographiques.

3.4 DIMENSIONNEMENT DU SYSTEME

3.4.1 Utilisation des menus pour les sites et les metteurs

Dans la fentre de paramtrage, revenez longlet Donnes.

Visualisez les sites (cochez le bon item), et zoomez convenablement sur la zone de terrain que

lon cherche couvrir.

Pour les metteurs, comme pour les sites, il est possible dappeler un menu contextuel en

cliquant avec le bouton de droite (ou 2x avec le bouton de gauche pour appeler la fentre des

proprits).

De mme, en cliquant 2 fois avec le bouton de gauche sur les rpertoires sites ou metteurs onobtient la liste avec les paramtres correspondant.

Deux types de sites sont affichs, reprsents par une couleur verte ou rouge.

Remarques que les sites GSM900 et 1800 ne travaillent pas la mme frquence.

Visualisez les metteurs associs. Cliquez 2 fois avec le bouton gauche sur litem Bande de

frquences :GSM900, dans le menu transmitters.

Recensez les informations auxquelles vous avez accs et qui vous semblent intressantes

pour la planification (puissance dmission, gain dantennes)

Analysez la rpartition des metteurs sur le terrain (entre GSM900 et DCS1800), et

justifiez la rpartition faite entre les 2 bandes de frquences.

Combien y a-t-il dmetteurs par site ? Recensez les diffrentes antennes utilises et

donnez pour chacune langle douverture. Regardez pour cela les caractristiques desmetteurs.


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Rsumez les proprits des metteurs, et allez cherchez les caractristiques dantennes dans le

menu antennes, en slectionnant lantenne correspondante.

A chaque transmetteur, il est possible dassocier une mthode de calcul de propagationspcifique. Toutefois, en la paramtrant par dfaut, la mthode utilise sera celle qui est

prcise lors du calcul, globalement (voir plus loin). CE QUI EST PREFERABLE DANS LA

SUITE. Quel est le modle de propagation associ chaque type dmetteur?

Slectionnez, dans le menu site, un des sites GSM. Faites afficher la zone en visibilit en

ligne directe. Vrifiez la prise en compte de la gographie de terrain en affichant les donnes

terrain dlvation. Utilisez licne de visualisation de profil.

A quoi peut servir cette reprsentation ?

3.5 PREDICTION DE COUVERTURE

3.5.1 Analyse de couverture

Reprez les diffrentes tudes qui sont faites en terme de couverture hertzienne. (dans litem

prdictions)

Dans litem propagation, en cliquant 2x, on obtient la fentre des proprits. La mthode de

calcul de prdiction (par dfaut Okumura-Hata), est dfinie. Cependant, le moteur de

prdiction peut tre adapt metteur par metteur et est dfini dans les proprits de chaquemetteur, ou groupe dmetteur (comme prcis ci-dessus). Dans ce cas, cest la mthode qui

est prcise dans les proprits des metteurs qui est prpondrante. Pour viter toute

confusion, mettez le modle de propagation de chaque metteur une valeur par dfaut. Etudiez les diffrentes proprits paramtrables pour le calcul de prdiction.

Affichez les couvertures GSM et DCS. Quels sont les diffrents paramtres associs chaque type de rsultat (Interfrences,

Signal Level, Coverage).

Quel est lintrt de chacune de ces estimations ?

3.5.2 Analyse du plan frquences

Remarques que des canaux BCCH (voix balise) sont associs chaque Tx, et reprsentez-

les sur le diagramme de couverture. Donnez une vision schmatique du plan de frquences

BCCH. Reprsentez lidentificateur de chaque metteur (BSIC).

Le BSIC (Base Station Identity Code), est un code de couleur qui permet de distinguer desmetteurs utilisant la mme frquence de voix balise. Un mobile mi-distance entre ces 2

stations de base risque de recevoir simultanment les voix balises des 2 stations. Pour

permettre de les dissocier, les signaux mis sur la voix balise sont cods diffremment. Il y a 8

codes possibles par voix balise. Dans le tableau donn dans Atoll, le premier chiffre est un

code standard par pays (1), et le 2ime

est un code de couleur compris entre 0 et 7.


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4. ETUDE DE PROPAGATION ET DIMENSIONNEMENT

4.1 MANIPULATIONS PREALABLES

4.1.1 Suppression du dploiement initial

Slectionnez successivement, dans longlet donnes, chaque metteur puis supprimez-le.

Supprimez ensuite les diffrents sites.

Slectionnez alors chaque item de prdiction, puis supprimez-le galement.

4.1.2 Rglage par dfaut transmetteurs

Par clic droit sur litem transmetteurs dans la fentre data, vous obtenez un menu

contextuel de paramtrage des transmetteurs.

Cliquez sur proprits. On sintresse aux

onglets frquences, et propagation.

Frquences :

- vous supposez tre un oprateur disposantde 62 canaux en frquence : soit les canaux

de 1 62 Effectuez ce paramtrage.

- Paramtrez correctement le facteur demultiplexage (cf section 10.1).

Propagation :

- diffrents modles de propagation sontdisponibles. Il est possible den choisir un

spcifiquement. Il est en fait prfrable de

rgler ici la valeur par dfaut. Le modle

utilis sera alors spcifi au moment du

calcul de propagation.

4.1.3 Cration dun site type

Pour faciliter le dploiement de plusieurs sites identiques, il est possible de dfinir plusieurs

sites types. Ils sont visibles dans le menu droulant prsentant par dfaut la valeur 900

rural. Cliquez sur ce menu, et slectionnez paramtrage. Vous pouvez alors dfinir un

nouveau type de site qui aura les proprits

suivantes :

Pour faciliter le dploiement de sites, vous utiliserez

le bouton spcifique, dans le menu principal.

Il faut donc configurer correctement le site par

dfaut. Crez un nouveau type de site.


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Crez ce site de type omnidirectionnel (1 secteur).

Slectionnez une antenne adquate.

Slectionnez une PIRE de 35dBm.

Choisissez la bonne bande de frquence (dfinie ci-dessus) Rglez le modle de propagation par dfaut.

Pour dployer ce site type, il vous suffit de cliquer sur le bouton du menu principal, situ

ct de ce menu droulant.

4.2 DIMENSIONNEMENT

Vous avez maintenant tous les lments de dpart pour commencer la planification de votre

rseau. Pour dmarrer il va vous falloir dimensionner : c'est--dire calculer la taille et le

nombre de cellules quil va falloir positionner.Dans une phase de dploiement initial dun rseau, on raisonne partir dun modle de

rpartition des cellules GSM selon le schma hexagonal (ou nid dabeille), voir annexe.

Vous disposez de 64 frquences.

4.2.1 Facteur de rutilisation

Calculez le facteur de rutilisation utiliser (voir annexe). Dduisez-en le nombre

maximal de frquences que vous pouvez allouer une cellule pour limiter les interfrences.

Vous prendrez un modle daffaiblissement en n=3, et vous chercherez garantir 12dB de

C/I.

4.2.2 Taille des cellules

Dduisez-en la taille maximale des cellules dployer en zone urbaine, pour absorber le

trafic voix, avec un taux de blocage infrieur 2% (on pourra ensuite essayer damliorer ce

taux de service).

Calculez alors le rayon maximal de ces cellules.

4.2.3 Rglage des metteurs

Vous pouvez maintenant amliorer vos sites en choisissant une puissance dmission peut-

tre diffrente de 35dBm, en rglant le tilt et la hauteur de lantenne. Vous pouvez positionner

un ou plusieurs sites et regarder les simulations de couverture.

Pensez quun recouvrement minimal est ncessaire entre cellules voisines pour permettre le

handover.

4.2.4 Dploiement rgulier

1 fois les rglages faits, vous pouvez effectuer un premier dploiement rgulier, selon un

modle hexagonal, en respectant les distances que vous avez calcules. Pour vous aider

positionner les antennes, vous pouvez afficher une grille autour de chaque site, de taille gale


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aux cellules maximales que vous souhaitez avoir. Pour cela : clic droit sur litem site de la

fentre principale, et ouvrez le menu grilles.

4.3 ETUDE DE COUVERTURE

Une fois les sites positionns, il faut maintenant simuler le comportement du rseau. Pour

cela, il faut effectuer un calcul de couverture radio. On sintressera plus particulirement aux

zones urbaines.

4.3.1 Paramtrage global des prdictions

Par un clic droit sur litem prdictions du menu

principal, accdez au menu proprits, et rglezles 3 onglets prdictions, rcepteur et systme

Justifiez tous vos choix.

Remarque : la rsolution, paramtrable dans

longlet prdictions, permet de rgler le pas des

simulations. Un pas trop grossier vous fournira desrsultats trop approximatifs, alors quun pas trop

fin alourdira trs fortement les temps de calcul.

Vous pouvez le modifier au fur et mesure de

votre travail, en affinant les prdictions une fois

les rglages faits, par exemple.

4.3.2 Calculs de couverture

Par un clic droit sur litem prdictions du menu

principal, vous pouvez lancer une nouvelle

prdiction en cliquant sur litem nouveau qui

vous ouvre le menu suivant :

Etudiez rapidement ces 4 types de prdiction.

On va sintresser au calcul de couverture par

transmetteur. Rglez la simulation et lancez le calcul.

Analysez votre rsultat et valuer la qualit de

votre simulation : trous de couverture ? Sur-recouvrement ? Cellules trop grandes ? Trop

petites ? Vous donnerez cette analyse, avec une figure bien choisie, dans le compte-rendu.

Remarquez en particulier les problmes de bords.

Vous pouvez utiliser le bouton de visualisation des niveaux de signal de rception (bouton R

du menu principal), pour valuer le niveau de signal reu en tout point.

Vous pouvez galement lancer une simulation de couverture par niveau de champ, pour

reprer les anomalies, en combinant les 2 visualisations.


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4.4 OPTIMISATION DU DEPLOIEMENT

4.4.1 Rglages des sites

A partir des observations faites dans la partie prcdente, proposez des amliorations de votre

rseau (rglage de la puissance dmission, tilt, dplacement sur un point haut (menu site),

ajout/suppression de sites, changement de lantenne, slection de diffrents modles de

propagation, ).

Vous dtaillerez votre dmarche, et les diffrentes amliorations proposes, et comparerez

la solution finale la solution obtenue dans la partie prcdente.

Quelques remarques :

- Vous ferez valider votre rsultat en sance aprs avoir pris soindexpliquer votre dmarche pour optimiser le rseau.

- Vous rdigerez une synthse de cette dmarche.

4.5 EVALUATION DE LA QOS

4.5.1 Nombre de canaux requis

Le logiciel est capable de calculer le nombre de canaux

requis pour chacune des cellules, en fonction de sa zone de

couverture et du trafic associ.Lancez ce calcul laide du menu disponible sur litem

transmetteurs.

Rglez les diffrents paramtres et justifiez vos choix.

En fonction du rsultat obtenu, vous pouvez ventuellement modifier le rseau obtenu

ltape prcdente dtaillez vos modifications.

4.5.2 Affectation des code BSIC

Lancer laffectation automatique des codes BSIC, et modifiez au besoin votre

configuration de faon obtenir une rpartition des codes vrifiant les contraintes. Quel est

leur rle ???

4.5.3 Affectation des frquences

Lancer laffectation automatique des frquences. Modifiez progressivement votre rseau

de faon obtenir une configuration permettant un taux de blocage infrieur 1% .

Vous chercherez vous en approcher le plus possible, et in fine, vous choisirez une

solution pour laquelle vous donnerez les rsultats en termes de QoS.Quelques remarques :

- Vous ferez valdier en sance le rsultat final obtenu. Vous rdigerez vos remarques, et la dmarche qui vousa permis datteindre un bon rsultat.

4.5.4 Affectation automatique des voisines


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Lancer le calcul automatique de voisines. A quoi cela sert-il ? Analysez vos rsultats. Si il

y trop de voisines, comment peut-on les rduire ? Au contraire si le nombre est trop faible,

comment les augmenter ? Un nombre de voisine moyen de 5 serait assez raliste.

4.6 BILAN DE LIAISONS POUR LES FAISCEAUX HERTZIENS

4.6.1 Conditions

Pour permettre au rseau de fonctionner correctement, il faut que les diffrents metteurs

soient relis entre eux via des liaisons hertziennes qui permettent de garantir linterconnexion.

4.6.2 Mise en uvre

A laide des menus de litem liaisons, Etablissez quelques liaisons entre les sites. Vousutiliserez loutil de reprage de stations voisines et vous tiendrez compte de la qualit des

liens radios. Vous choisirez une antenne approprie (frquence leve et ouverture angulaire

faible).

Vous donnerez dans le compte-rendu un bilan de liaison associ une liaison et vous

dtaillerez les diffrents termes.


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TP 2 : Analyseur vectoriel,dmodulation et rception WiFi

1. INTRODUCTION

Lobjectif de ce TP est de revoir les principes de fonctionnement des metteurs WIFI, ainsi

que leffet du canal de propagation sur les performances de ces systmes grce au logiciel de

CAO Advanced Design System (ADS) dAgilent Technologies et loutil VSA 89600.

Le logiciel ADS permet de simuler tout systmes RF et microondes, du composant

lectronique au systme complet de tlcommunication, et ainsi de concevoir et tester des

modles de transmission radio trs proches de la ralit grce une importante bibliothque

dlments. Loutil VSA 89600 est quant lui un outil simulant le fonctionnement dun

analyseur vectoriel de spectre permettant dtudier et de dmoduler tout signal RF.

Au cours de ce TP, vous allez dans un premier temps prendre en main loutil VSA en tudiant

quelques modulations de base pour comprendre lutilisation des diffrents modes de

visualisation et fonctions disponibles. Puis dans un second temps, vous tudierez leffet de

canal de propagation simul (bruit gaussien, fading, pathloss) sur la qualit du signal reu.

Dans une troisime partie vous vous concentrerez sur le fonctionnement des metteurs WIFI

en manipulant des signaux construits suivant les normes 802.11b et 802.11g avec le logicielADS. Cette partie vous permettra galement de rgler les paramtres de dmodulation du

VSA de manire spcifique aux transmissions DSSS/CCK et OFDM.

Enfin, dans une dernire partie, vous tudierez des signaux 802.11b et 802.11g rels capts

par une antenne.Ce TP a pour but de prendre en main un logiciel daide la planification de

rseaux mobile de 2ime

gnration : le GSM.

2. DECOUVERTE DU VSA

A partir de la fentre obtenue lorsque vous avez dmarr ADS, crez un nouveau projet

(File/New Project) pour stocker vos donnes gnres lors de la cration, la simulation et

lanalyse de vos systmes. Le projet nom_prj contient alors 5 sous rpertoires. Cest dans

le rpertoire networks que vous enregistrez les circuits que vous simulez et dans le

rpertoire data que sont enregistrs les rsultats des simulations.

Crez un nouveau schematic (File/New Design) et choisissez loption DSP design pour

tudier des circuits numriques (loption RF/analog design permet de travailler sur des

circuits analogiques). Vous pouvez alors crer votre circuit dans la fentre ouverte, ajouter des

variables et des quations, placer tous types de composants et contrleurs de simulations ainsi

quajouter des commentaires. Pour crer un circuit, il faut placer les diffrents composants

ncessaires et disponibles dans les bibliothques dlments ADS (menu droulant sous la


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barre dicnes). Chaque composant dispose de plusieurs paramtres que vous pouvez modifier

en appliquant un double clic sur ce composant. Une dfinition des composants est galement

disponible en slectionnant le bouton help .

Une fois tous les composants placs et correctement configurs, il faut les relier en plaantdes fils (bouton insert wire ).

Vous allez tout dabord crer un schematic ADS permettant de construire une modulation

BPSK.

Pour cela, crer le circuit reprsent sur la figure 1, en cherchant les composants ncessaires

dans les bibliothques Time Source , Time Filter , Time Data Processing et Time

Modem Components .

Vous utilisez donc un bloc QAM_Mod de combinaison QAM et de transposition la

frquence porteuse des 2 voies complexes I et Q en forant la voie Q (partie imaginaire du

signal complexe) 0.

Il faut galement utiliser un bloc Data Flow permettant de contrler le flux des signaux

numriques. Il permet de fixer la plage temporelle de simulation et de fixer le nombre de

symboles utiliss. Ce composant est disponible dans la bibliothque Controllers .

Enfin, vous placerez le composant permettant de simuler le fonctionnement dun analyseur

vectoriel de spectre, disponible dans la bibliothque Instruments .

Figure 1 - modulation BPSK sous ADS

Lancez la simulation, grce au bouton simulate . La fentre danalyse du VSA 89600

souvre. Par dfaut, vous disposez de la reprsentation spectrale (Trace A) et temporelle du

signal (Trace B). Vous pouvez changer laffichage en choisissant la configuration que vousvoulez. Il est galement possible de modifier la variable affiche en appliquant un double clic


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en haut gauche du graphique, cot du nom de la trace ; et choisir nimporte quelle chelle

de reprsentation des variables en ordonnes et en abscisses.

Cest grce au menu MeasSetup/Demodulator que vous allez dmoduler le signal cresous ADS en choisissant le type de modulation adquate grce au menu Demod Properties

et en rglant correctement le Symbole Rate (figure 2).

Figure 2 - Paramtrage de la dmodulation BPSK

Configurer correctement laffichage (figure 3) de manire observer la constellation I/Q, le

spectre du signal, le vecteur derreur et un tableau rcapitulatif de la qualit de la transmission

(erreur, squence des bits dcods).


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Figure 3 - dmodulation BPSK

La figure 4 suivante prsente la dfinition du calcul de lEVM effectue par le logiciel.

Figure 4 - Dfinition de l'EVM


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Vous pouvez galement visualiser le diagramme de lil ainsi que lvolution temporel du

signal. Pour cela, choisissez la reprsentation temporelle des donnes pour une des 4 traces

affiches et rgler correctement lchelle des ordonnes en fonction de ce que vous voulezobserver (cf figure 5). Pour observer le diagramme de lil, choisissez la reprsentation IQ

Meas Time , puis loption I-eye sur laxe des ordonnes.

Figure 5 - Reprsentation temporelle du signal sous le VSA

Modifier prsent le schematic ADS de manire crer une modulation QPSK, dont leschma fonctionnel est reprsent figure 6, et configurer correctement le VSA pour

dmoduler ce nouveau signal.


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Figure 6 - Modulation QPSK

En modifiant la valeur des paramtres PhaseImbalnce et GainImbalnce (quelquesdegrs derreur dephase et environ 0.4 dB derreur de gain), observer leffet des dsquilibres

I/Q sur la constellation QPSK. En observant les constellations avec le VSA, vous devez

retrouvez les rsultats de la figure 7.

Figure 7 - Effet des dsquilibres I/Q sur la constellation QPSK

3. EFFET DU CANAL DE PROPAGATION

Vous allez dans cette partie tudier linfluence dun canal de propagation sur la qualit du

signal reu et de la dmodulation, en introduisant les lments ncessaires la sortie du

modulateur QPSK.

Pour simuler le canal (figure 8), il faut dabord utiliser deux antennes, une mettrice et une

rceptrice, dont les lements ADS correspondant sont disponibles dans la bibliothque

Antennas and Propagation . Vous pouvez ainsi prciser les positions des diffrentsquipements (metteur et rcepteur). Il faut ensuite utiliser un composant permettant de

signal

Q(t)

desortie

90oPhase Shift

Local Osc.(Carrier Freq.)

I(t)

Cos(2fc)

Sin(2fc)

Q

I

Gain Imbalance

Q

I

Phase Imbalance


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simuler un canal multi trajet et une source de bruit. Les lments correspondant sont

disponibles dans les bibliothques Antennas and Propagation et Time RF .

Reprez les diffrents paramtres du composant WLAN_Channel_Model et introduisez

progressivement les sources de dgradations (bruit, pathloss, multi trajet) et observez leureffet sur la qualit du signal. Vous pourrez pour cela observer la dgradation de la

constellation, mais aussi linfluence sur le spectre du signal trait.

Faites varier le pathloss, le niveau de bruit et le type de canal multi trajet. Observez et

concluez.

Figure 8 - simulation d'un canal de propagation sous ADS

4. ETUDE DE LEMETTEUR WI-FI

Copiez les schematics prsents dans le rpertoire mac_tp1_prj dans votre projet et ouvrez

le schematic WLAN_80211b.dsn

Ce schematic (figure 9) reprsente un metteur 802.11b gnrant un signal se propageant dans

un canal de propagation et dmodul grce au VSA. Avec licne vous pouvez

rentrer dans certains lments et observer les diffrents sous systmes qui les constituent.

Etudiez le bloc gnrant le signal 802.11b, en particulier les diffrentes modulations utilises

pour chaque champ de la trame ainsi que les paramtres pour construire la trame WIFI.


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Figure 9 - WLAN 802.11b - liaison VSA

Lancez ensuite la simulation et effectuez la dmodulation du signal avec le VSA. En jouant

sur les paramtres du menu MeasSetup/Demod Properties (figure 10), vous pouvez

diminuer lerreur de dmodulation (en cochant loption Equalization Filter).

Figure 10 - Dmodulation CCK 11 Mbps


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Etudiez les squences de bits pour chaque partie de la trame en modifiant les variables

reprsentes sur chaque trace. Retrouvez ainsi les squences prambule et en tte

(figure 11).Vous pouvez aussi mesurer la dure des trames en ajoutant des marqueurs. Pour cela, ajoutez

2 marqueurs sur la trace temporelle (figure 12), grce au menu Markers/Copy Marker

to/Move Offset to Mkr

Figure 11 - Champ "header" de la trame 802.11b

Figure 12 - Mesure de la dure d'une trame 802.11b


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Etudiez leffet du canal de propagation sur un signal 802.11b. Vous pouvez en particulier

observer les variations de la constellation en fonction du niveau de bruit et du pathloss (en

modifiant le rapport EbNo en paramtre de la simulation), mais aussi les variations du spectreen mesurant la puissance du signal reu (menu Marker/Calculation) (cf figure 13).

Figure 13 - Mesure de la puissance d'un signal sous ADS

Effectuez ensuite la mme tude sur un signal OFDM partir du schematic

WLAN_80211g.dsn

5. ETUDE DE SIGNAUX REELS

Vous allez dans cette partie dmoduler des signaux rels capts par une antenne grce

lanalyseur de spectre.

Ces signaux sont enregistrs dans le dossier mac_tp1/data .

Aprs avoir lanc le logiciel VSA seul, jouez le signal WLAN_80211b.sdf

(File/Recall/Recall Recording) et dmodulez ce signal


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Ce signal tant un signal rel il ne contient pas uniquement des trames 802.11b vous devrez

donc rgler le trigger pour dclenchez la modulation que si le signal traiter a une amplitude

suffisante (Input/Playback trigger).

Quel est le dbit de la liaison joue ici ?

Effectuez le mme travail avec le signal enregistr dans le fichier intitul

WLAN_80211g.sdf


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TP 3 : Mesures du lien radio en GSM

1. OBJECTIF

Ce TP a pour but lanalyse de traces GSM relles, en provenance des stations de base

installes sur le campus.

Vous disposez dun rcepteur RF slectif en frquence, CA47, associ un logiciel de

traitement de donnes log47V1.0 . La connexion entre le rcepteur RF et le PC portable est

assure par une liaison srie.

Vous disposez galement dun analyseur de spectre ESA dAgilent partager entre les 2

binmes.

Remarque : Lautonomie des appareils est prendre fortement en considration notamment celle du PCportable. Aussi, nous vous conseillons de lire attentivement, en dbut de sance, la documentation technique de

lanalyseur et de raliser les premiers tests avec lanalyseur et le logiciel log47V1.0 en branchant les 2appareils sur le rseau lectrique. Vous pouvez galement fixer le temps de veille du PC au minimum (ne pas

lteindre en cours de TP!), etvrifier rgulirement ltat de charge des accumulateurs du PC portable.

1.1 ETUDE DE LAPPAREIL DE MESURES CA.47

A partir du logiciel de mesures, effectuez un SCAN dune partie des frquences descendantes

du GSM. Reprez les canaux utiliss et non utiliss.

Question 1. Calculez pour diffrentes tailles de filtres, le niveau de bruit (en dBm) prsentsur ces canaux. Cest un bruit blanc li au rcepteur. Comparez les diffrentes valeurs de

bruit (en fonction de la largeur du filtre) et calculez la densit de bruit par Hertz (No, cf.

p.5). Calculez la figure de bruit de lamplificateur en rception.

Question 2. Etudiez les diffrents paramtres de rglage de lappareil.

1.2 ETUDE DE LAPPAREIL ESA

Question 3. Effectuez le mme genre de SCAN, quavec le CA47, et comparez les mesuresque vous obtenez avec cet appareil.


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2. CARACTERISATION SPECTRALE DES FREQUENCESGSM

2.1 ETUDE GOBALE DES CANAUX GSM

Vous devez tudier lensemble des frquences caractrisant le lien descendant et le lien

montant des systmes GSM. Il sagit de scanner lensemble des frquences en prenant soin de

choisir et de tester diffrentes configurations de lanalyseur (filtre, moyennage, pas de mesure,

puissance de rception).

Aprs avoir tudi le fonctionnement de lappareil CA47, et le document sur la norme GSM :

Question 4. Lanalyse de spectre repose sur ltude, aprs mlangeur, de la puissancedisponible dans une bande de frquence donne. Est-il possible avec cet appareil de

reconstituer les trames GSM ? Expliquez pourquoi.

Question 5. A partir des informations donnes, estimez la taille de la fentre danalyse ?Question 6. Quelles sont les priodicits danalyse maximale, et minimale que lon peut

choisir ?

Question 7. Peut-on se synchroniser sur les trames GSM ?Question 8. Effectuez un SCAN des bandes de frquences utilises en GSM et donnez les

figures correspondantes.

Question 9. Donnez tous les rglages que vous aurez faits, en justifiant. En particulier,largeur du filtre, type de mesure, priodicit.

Question 10. Vous analyserez et commenterez ce spectre : niveau de bruit, canaux, etc

2.2 RECHERCHE DE VOIX BALISES

Il sagit de ltude des canaux associs au lien descendant et correspondant des voies

balises. Il est donc ncessaire de rflchir la mthodologie de mesure approprie.

Question 11. A partir dune trace des canaux GSM, reprez les voies balises. Donnez lesnumros des canaux correspondants. Procdez de mme pour la gamme de frquence

DCS1800.

Question 12. Sachant que les oprateurs Orange et SFR se partagent la bande GSM900 surle campus, estimez le nombre de voies balises disponibles par oprateur visibles sur place.

Question 13. Estimez le nombre de cellules susceptibles de servir un mobile votre point demesure.


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2.3 ETUDE DUNE VOIX BALISE

Choisissez la voie balise qui prsente le niveau de signal le plus lev.

Question 14. Effectuez une estimation de la Densit Spectrale de Puissance (DSP) du canalcorrespondant, en utilisant le filtre le plus fin possible. Estimez la prcision de vos

mesures en effectuant plusieurs mesures successives et en calculant lcart-type la

moyenne.

3. ETUDE DU GSM SUR LE CAMPUS

3.1 ETUDE DE COUVERTURE

Question 15. A laide du plan de campus donn ci-joint, et avec lappareil de mesure, vouschercherez reprer les diffrents sites GSM localiss sur le campus. Pour chaque site

vous dterminerez si il sagit dun site omnidirectionnel ou tri-sectoriel. Vous en

dterminerez les voies balises.

Vous donnerez les rglages prcis de lappareil.

Question 16. Vous choisirez un site tri-sectoriel et vous dresserez une carte de couverture laplus prcise possible.

Chaque point de mesure sera repr sur la carte, et pour chaque point vous effectuerez une

srie de 10 mesures sur un rayon de 5m autour du point de mesure, pour chacune des 3 voies

balises. Vous donnerez la puissance moyenne et lcart-type la moyenne.

Question 17. A partir de vos points de mesure, judicieusement choisis, vous tablirez uneestimation de lorientation des antennes en angle, et de la zone angulaire couverte par

chacune des antennes.

Question 18. Pour un des secteurs, vous vous dplacerez dune distance au sol denviron

10m 150m et vous tracerez laffaiblissement en fonction de la distance.

Question 19. Vous tenterez de donner les canaux descendants observs, associs chacunedes 3 cellules.


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TP 4 : caractristiques radio des

rseaux locaux daccs sans fil

1. OBJECTIFS

Ce TP vous permettra dvaluer les performances des technologies WiFi, dans diffrentes

configurations. Il est bas sur lutilisation de cartes 802.11b, mais la gnralisation des

notions tudies aux normes plus rcentes 802.11g, ou 802.11a, est immdiate.

Ce TP a galement pour but de vous familiariser avec la prise de mesure, en radiocoms, et enparticulier avec lanalyse des rsultats de mesure. Vous porterez un soin particulier la prise

de mesures et lanalyse.

Le WiFi est principalement ddi au dploiement de rseau en environnement confin, mme

si dans certains cas, on lutilise en extrieur. Mme si les standards donnent une estimation de

la porte de ces technologies, il est trs difficile de prdire la couverture que lon peut obtenir

cause de limpact de lenvironnement sur les performances relles.

2. MATERIELLe travail est effectu par binmes. Chaque binme utilise 2 PC portables, quips de cartes

rseau sans fil. Vous pouvez utiliser :

- soit les PCs fournis en TP, qui permettent de relever avec le logiciel Orinoco Manager, lesniveaux de signal reu, ainsi que le dbit moyen

- soit vos PCs portables, en utilisant le mme logiciel (si compatible), ou netstumbler, outout autre logiciel fourni avec le PC.

Pour les tudes avec les PCs de la salle TP, vous disposez de 2 utilitaires.

client manager : cest un utilitaire fourni par Lucent, livr avec les cartes, outlchargeable sur leur site. Il permet de configurer en partie les paramtres des cartes wLAN.

Il propose galement un outil danalyse du lien radio entre 2 lments du rseau.

Vous le trouverez dans le menu dmarrage, dans longlet ORINOCO .

Qcheck cest un utilitaire freeware , qui permet deffectuer des tests de transmission

avec diffrents protocoles rseau : temps de rponse moyen, dbit utile rel (throughput) entre

2 machines. Pour fonctionner le logiciel doit tre dmarr sur les 2 machines.

Rem : attention les batteries nont pas une dure de vie ternelle

Laissez lalimentation secteur lorsque vous travaillez en fixe.


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3. ANALYSE DE COUVERTURE

3.1 PROPAGATION EN EXTERIEUR

3.1.1 Etude thorique

Rappelez quelle est lexpression de la puissance reue (en dBm), en fonction de la

distance entre lmetteur et le rcepteur (formule de Friis).

Sous Matlab, ou Excel, ou tout autre programme disponible, tracez-la, en utilisant des

valeurs numriques ralistes pour la longueur donde, la puissance dmission, les gainsdantenne, ...

Cette courbe sert de rfrence et reprsente laffaiblissement en espace libre.

Modifiez cette courbe pour tenir compte de leffet de sol, avec une modlisation 2 rayons

(rflexion au sol), ou modle 2 pentes. Concluez sur lintrt de ce modle dans le cas du

WiFi.

Calculez le plancher de bruit No des rcepteurs WiFi. Comparez la valeur donne par le

logiciel de mesure.

3.1.2 Etude exprimentale du path-loss

Les mesures sont faites laide de 2 PC portables et du client manager dans un endroit

extrieur, sur le campus, et suffisamment ouvert.

Prenez un point fixe (premier PC), et positionnez le 2ime

la limite de la porte : vous ne

pouvez pas faire de mesures plus loignes. Reprsentez ces 2 points sur le plan du campus le

plus prcisment possible. Dfinissez ensuite entre ces 2 points, au moins une vingtaine de

positions intermdiaires pour le 2ime portable, que vous reprez en comptant vos pas, par

exemple. Pour chacune des positions, vous effectuez un relev de signal reu.

Remarques :1- Attention, chaque position, il ne sagit pas de relever une valeur, mais un ensemble de points,obtenus en dplaant le PC autour du point de rfrence.

2- Lorsque vous dplacez le PC autour de la position de rfrence, vous avez 2 solutions :- soit vous laissez toujours le PC orient de la mme faon vers lautre PC, et dans ce cas

vous ntes pas sensible aux variations de puissance reue dues au gain de lantenne.- soit vous modifiez en permanence lorientation du PC, ce qui intgrera leffet du gaindantenne dans les variations de puissance reue.

3- choix des positions de rfrence : lorsque vous allez analyser ces rsultats, vous allez tracer lesignal reu en fonction de la distance, sur une chelle semilog. Pour que vos rsultats soient


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intressants et exploitables, il faut rpartir les positions de mesure galement selon une chelle log :par exemple si vous faites uniquement 5 mesures, un bon choix serait {100m 30m 10m 3m 1m} carrparties sur 2 dcades, et non {100m, 80m, 60m, 40m, 20m}, rparties sur 1 seule dcade.

Trac : partir de ces mesures, vous pouvez reprsenter ces points sur un plan

(log(distance), P(dBm) ) . Pour chaque position, donnez la valeur moyenne de la puissance

reue, et en barre verticale lcart-type.

Rgression linaire : faites une rgression linaire de vos mesures, et donnez le coefficient

daffaiblissement ainsi obtenu. Comparez lespace libre.

3.1.3 Stabilit de ce modle

Refaites 2 autres sries de mesure, selon le mme principe, et 2 autres endroits en

extrieur. Recalculez un modle pour chacune.

Comparez les modles.

Proposez un modle moyen parti de ces 3 sries.

Remarque :1- vous reprsenterez sur le plan du campus, les lignes de mesure que vous avez utilises.

2- Vous rendrez le trac des modles thoriques et des mesures exprimentales sur une chellesemilog en x, reprsentant la puissance reue (en dBm) en fonction de la distance (en m).

3.1.4 Etude exprimentale des variations de signal (fading)

Rappelez ce quest le fading.

Toujours en extrieur, choisissez une distance entre les 2 PCs, telle que le signal soit

suffisamment bon, mais permettant toutefois davoir plusieurs chemins entre lmetteur et lercepteur (donc pas trop prs).

En vous dplaant lgrement autour de cette position, relevez le signal au cours du temps.

Analysez lhistogramme des valeurs mesures : conclusions ?

3.2 PROPAGATION EN ENVIRONNEMENT INDOOR

Ltude de la propagation en Indoor est bien plus complexe. Nous allons mesurer quelques

effets lis la prsence dobstacles.


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3.2.1 Les murs et les obstacles.

Evaluez les pertes lies : un mur, une porte, la prsence humaine. Evaluez si la

prsence dobjets mtalliques (armoire par exemple) gnre des modifications de lien radio.

Pour quantifier correctement ces pertes, vous pourrez comparer vos mesures, aux mesures

en espace libre : en positionnant les nouveaux points sur les mmes figures que

prcdemment, et en valuant la distance, vous pourrez valuer laffaiblissement li

lobstacle.

3.2.2 Effet couloir

A partir de mesures prleves dans le couloir, comparez laffaiblissement le long du

couloir principal, laffaiblissement en espace libre : conclusions. Reprendre la mthodologiede la section 3.1.2.

3.2.3 Les effets du sol

Evaluez les pertes lors dune liaison entre 2 tages voisins, dans un mme btiment.

3.2.4 Stabilit du signal

Reprenez le travail de la partie 3.1.3, dans des conditions NLOS. Comparez les 2 cas.

4. RELATION ENTRE NIVEAU DE SIGNAL ET DEBIT

4.1.1 Relation entre dbit thorique et niveau de signal

Tracez une courbe donnant lvolution du dbit thorique (annonc par le wave

manager) en fonction du SNR. Vous effectuerez suffisamment de mesures (en Indoor).

Vous donnerez le nuage de points de mesures, et vous en dduirez une courbe approximative

(par paliers !).Remarques :1- En vous promenant dans le btiment, slectionnez diffrentes positions, correspondant

diffrents SNR, et relevez le dbit thorique (c'est--dire la vitesse de modulation choisie).

2- Tracez la courbe dbit en fonction du SNR.

4.1.2 Relation entre dbit thorique et dbit utile

En combinant les informations fournies par les softs client Manager et Qcheck ,

tablissez la relation entre le SNR et le dbit rel.

De mme que pour la question prcdente, donnez le nuage de points de mesures, et tracez

une courbe reprsentant le dbit rel en fonction du SNR.


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5. INTERFERENCES ENTRE PLUSIEURS RESEAUX.

Cette partie du travail devra tre effectue par les 3 binmes travaillant sur ce TP.Proposez, pour diffrentes configurations, linfluence de la co-existence de plusieurs rseaux

simultans exploitant le mme canal radio ou des canaux diffrents.

Vous comparerez aux performances de transmission lorsquun seul rseau ad-hoc regroupe

tous les utilisateurs qui communiquent simultanment.

Concluez sur les prcautions prendre pour garantir un bon fonctionnement.

Pour cela, vous utiliserez soit le logiciel Qcheck, en synchronisant bien les missions, soit

vous effectuerez le transfert dun gros fichier, aprs avoir install un serveur de fichiers.


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Le GSM : planification etdimensionnement

6. INTRODUCTION

Le dimensionnement des rseaux mobiles est un problme complexe qui met en jeu la fois

des aspects thoriques et pratiques.

Il sagit de trouver la meilleure architecture cellulaire au regard de plusieurs critres que lon

peut rsumer comme suit :- Qualit de couverture : garantir un lien radio en tout point de la zone couvrir.- Absorption de la charge : le rseau doit tre capable de fournir un nombre de canaux de

communication adapt la densit de trafic associe chaque cellule.

- Mobilit : Faciliter le handover lors des changements de cellules. Chaque station de basedoit connatre ses voisines pour permettre un utilisateur de se dplacer sans perte de

communication.

- Evolutivit : un rseau cellulaire de type GSM est en perptuelle volution, intgrant denouvelles stations de bases, ou simplement de nouveaux TRX associs chaque station de

base.

- Dploiement du rseau fixe via un ensemble de faisceaux hertziens pour interconnecter les

stations de base.

7. LA NORME GSM

Le tableau ci-dessous rsume les principales proprits de la couche radio GSM :GSM DCS

Bande de frquence 890-915 MHz (up)

935-960 MHz (down)

1710-1785 MHz (up)

1805-1880 MHz (down)

Nombre dintervalles de temps partrame TDMA

8 8

Nombre de porteuses 124 374

Frquences porteuses fd=935+0,2.n, pour 1 n 124 f d=1805,2+0,2.(n-512), pour 512 n885

Ecart Duplex 45 MHz 95MHz

Rapidit de modulation 271kbit/s 271kbit/s

Dbit de la parole 13 kbit/s (5,6kbit/s) 13 kbit/s (5,6kbit/s)

Dbit aprs codage derreur 22,8 kbit/s 22,8 kbit/s

Dbit max de donnes 12 kbit/s 12 kbit/s

Accs multiple Multiplexage frquentiel et

temporel, duplexage frquentiel

Multiplexage frquentiel et

temporel, duplexage frquentiel

Rayon des cellules 0,3 30 km 0,1 4 km

modulation GMSK GMSK

remarque : la bande GSM a t tendue rcemment et est aujourdhui gale : 880-915MHz,

925-960MHz.


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Figure 14 : volution du partage des ressources spectrales sur le lien montant au coursde la dernire dcennie

Slot 1 Slot 2 ... Slot i ... Slot 8 Slot 1 ...trame

burst 546s

577s

donnes donnes

4,616ms

Figure 15 : dure des slots et des trames GSM

8. CONTRAINTES RADIO

8.1 RAPPORT SIGNAL A BRUIT C/N

Lepremier objectif dun dploiement cellulaire est de garantir un lien radio en tout point de la

zone couvrir. La qualit de ce lien est dfinie principalement par 2 paramtres : le rapport

signal bruit C/N (canal /noise) et le rapport signal sur interfrences (C/I

(canal/interferences)).

f (MHz)Itinris /SFR

890 915

f (MHz)

Itinris /SFR

890 915

Bouygues

1710 1725

f (MHz)

Itinris /SFR

890 915

Bouygues

1710 1725880

sncf

876

f (MHz)

Itinris /SFR/bouygues

890 915

Bouygues

1710 1725880

sncf

876

Itinris /SFR

1755

f (MHz)Itinris /SFR

890 915

f (MHz)

Itinris /SFR

890 915

Bouygues

1710 1725

f (MHz)

Itinris /SFR

890 915

Bouygues

1710 1725880

sncf

876

f (MHz)

Itinris /SFR/bouygues

890 915

Bouygues

1710 1725880

sncf

876

Itinris /SFR

1755


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80

100

20

120

0

60

40

100 101 10210-1 103

Frquence (MHz)

zone urbaine

zone rsidentielle

zone ruralezone rurale dserte

bruit galactique

(dB)

bruit rception

Figure 16 : niveau de bruit lectromagntique relativement au bruit thermique minimal

des systmes de rception

Le rapport signal bruit est donn par le rapport entre la puissance du signal reu et la densit

de puissance du bruit en rception. Comme le montre la Figure 16, dans la gamme de

frquences utilises en GSM, le bruit en rception est majoritairement un bruit thermique (ou

bruit Johnson) li lchauffement du des lectrons dans le systme de rception. Ce bruit

des proprits bien spcifiques : il est blanc, moyenne nulle, gaussien, additif.

- Blanc veut dire quil est rparti sur lensemble des frquences de faon uniforme : sadensit spectrale de puissance (DSP) est donc uniforme sur toutes les frquences (sauf

pour une frquence nulle o il est gal 0).

- Moyenne nulle :il ny a pas de composante continue. Si lon fait la somme (ou

lintgration) du bruit au cours du temps, elle tend vers 0.- Gaussien : Ce signal alatoire, a une distribution damplitude bien particulire : laprobabilit davoir un bruit damplitude est rgie par une loi normale (forme gaussienne).

Lcart-type de la distribution est le seul paramtre connatre pour caractriser le

niveau de bruit. La puissance moyenne de ce bruit que lon nomme N0 est gale la

variance des chantillons :

E- 1:0

2 N

- Additif : un bruit additif est un bruit dont le niveau ne dpend pas de lamplitude du signal

reu. Statistiquement, le bruit est indpendant du signal reu, et le signal observ est la

somme du signal reu et du bruit.


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DSP

0

s(t)=sRF(t)+b(t)

u0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

P(u)

2

2

2

u

e2

1)u(p

Figure 17 : reprsentation du bruit AWGN (Additive White Gaussian Noise) : alatoire,additif, blanc et gaussien.

Le niveau de bruit en rception sestime assez facilement partir de la formule de Johnson :

E- 2 K0 TN Watt/Hertz

O est la constante de Boltzman (1.38.10-23

J/K) et T est la temprature en Kelvin (T=290k, en rfrence). Finalement, comme le bruit est tal sur tout le spectre, seule la partie

qui est prsente sur la bande spectrale utilise par la transmission interfre avec le signal

transmis. La puissance du bruit aprs filtrage est gale :

E- 3 WTWNN K0 Watt

O W est la bande passante utilise par le systme.

On peut alors estimer le bruit minimal pour un rcepteur GSM mobile 1 temprature

moyenne de 290K. La bande utile dun canal GSM est estime W=271kHz (cest une

approximation faite partir de la vitesse de modulation, cfFigure 18) :

E- 4 1510N Watt ; soit NdB~ -120dBm

Cette approximation permet de quantifier le niveau de bruit dans le rcepteur. Sachant alors

que la norme GSM prconise en rception un rapport signal bruit dau moins 8dB, et en

prenant une marge de protection de 1 3dB (pertes lies la prsence du corps humain,

facteur de bruit de lamplificateur en rception), on obtient un niveau minimal en rception delordre de :

E- 5

1010N

CsoitdBNC

dBdBsoit CdB>-110dBm


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Spectre GSM

-400 -200 0 200 400 f(kHz) Figure 18 : DSP dun signal GSM.

8.2 RAPPORT SIGNAL A BRUIT C/I

Les interfrences sont de 3 types : les interfrences inter-symboles (IIS), les interfrences

interfrquences (IIF, encore appeles interfrences canaux-adjacents), et les interfrences

cocanal (ICC).

Les interfrences inter-symboles caractrisent les interfrences entre les impulsions

successives dune mme source: lorsquun bit est mis, le rcepteur en reoit plusieurs chostals dans le temps cause de la diffrence de temps de parcours entre les diffrents chemins

Emetteur-Recepteur. Ces interfrences (IIS), sont combattues par des techniques dgalisation

(lgaliseur de Viterbi en GSM) et de codage canal et ne sont pas prises en compte dans la

phase de planification.

Les interfrences co-canal (ICC) sont forcment importantes en GSM et sont directement

lies la norme elle-mme. Le choix dun partage de ressources de type FTMA (Frequency

and Time Division Multiple Access) impose une rpartition des ressources en temps et en

frquence. Sur un canal en frquence, on peut avoir jusqu 8 voix multiplexes en temps

(8slots par trame). Pour augmenter la capacit globale dun systme, les frquences sont

rparties entre les cellules, avec un certain facteur de rutilisation. Ainsi, toutes les cellules et

les stations de base associes qui utilisent un mme canal en frquence sont susceptibles

dinterfrer entre elles.

Le rapport C/ICC est donn par le rapport entre la puissance utile du signal reu par un mobile

en provenance de la station de base (BTS) laquelle il est associ, et la somme des puissances

des signaux reus par le mme mobile en provenance de toutes les BTS utilisant la mme

frquence (cf. Figure 19).


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C

I1

I2

I3

I4

I5

I6

Figure 19 : Interfrences entre cellules voisines rutilisant la mme frquence sur un

modle hexagonal

Les interfrences canaux adjacents (IIF) sont lis la rutilisation de canaux de frquences

adjacents. En effet la largeur relle des canaux est suprieure aux 200kHz utiliss pour

rpartir les canaux en frquence (cf. Figure 18). Ainsi, puissance identique, 2 canaux voisins

(fi et fi+1) ont un rapport C/I denviron 18dB, 2 canaux (fi et fi+2) un C/I de 50dB, et 2 canaux

(fi et fi+3) un C/I de 58dB.

Pour garantir un C/I total suprieur 9dB, la norme GSM dfini un rapport de protection pour2 canaux voisins, donn par le tableau suivant :

Interfrences co-canal (fo) C/Ic 9dB

Interfrences 1er canal adjacent C/Ia1 -9dB

Interfrences 2ime canal adjacent C/Ia2 -41dB

Interfrences 3ime canal adjacent C/Ia3 -49dB

Finallement, le rapport C/I total est donn par :

E- 6

3adjacentcell

i3

2adjacentcell

i2

1adjacentcell

i1

cocanalcell

i IRIRIRI

C

I

C

O Ri est le rapport de protection donn par :

E- 7Ic/C

Ia/CR ii

Daprs le tableau prcdent, R1=0.015 ; R2=10-5

; R3~10-6

.


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9. CONTRAINTES DE TRAFIC

Dans un rseau GSM, il ne sagit cependant pas seulement de garantir un lien radio, mais

galement de garantir un certain trafic. Le trafic est estim statistiquement partir de la

densit de population et du type dactivit associe chaque rgion. Par exemple, la

probabilit dappel dans une zone forte densit dhabitation est trs diffrente de la

probabilit dappel dans une zone forte densit dactivit professionnelle.

Les lois dErlang sont utilises pour caractriser le taux dappels tlphoniques. Cette loi est

paramtre par 2 paramtres : le taux dappel , et la dure moyenne dappel H. Lintensitde trafic par utilisateur sexprime par:

E- 8 HAU erlang

Connaissant la densit de population associe une zone gographique, il est facile de

dterminer la densit de trafic par le produit :

E- 9 HU dAA erlang/km2

o dH est la densit de population par km2.

Enfin, si lon est capable de prdire la zone couverte par une cellule, il est alors possible

destimer le trafic que la cellule doit absorber:

E- 10 SAAtot erlang

o S est la superficie de la cellule.Les lois dErlang permettent alors de dterminer le nombre de canaux ncessaires pour

absorber ce trafic statistique avec un taux dchec donn :

La loi dErlang B est donne par la formule suivante :

E- 11

CN

0n

n

C

Nc

tot

c

!n

1A

!N

1A

P

O Nc est le nombre de canaux voix.

Ainsi, partir de la connaissance de la densit de trafic et de la surface couverte par unmetteur, il est possible de prdire le nombre de canaux affecter une cellule pour garantir

un taux de blocage infrieur un certain pourcentage (par exemple 1%).

On comprend bien alors que le dploiement dun rseau GSM ne repose pas seulement sur

une couverture radio mais sur une rpartition intelligente des ressources radio sur un ensemble

de stations de base.


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10. DIMENSIONNEMENT DU RESEAU GSM

10.1 DEFINITION DES ZONES DE SERVICES

Le dimensionnement doit prendre en compte les contraintes radio et les contraintes de trafic.

Il est possible, dans un premier temps, pour une zone gographique donne, destimer la

capacit globale dun systme GSM, en exploitant le modle hexagonal thorique.

Soit un systme avec S canaux disponibles. Le nombre de canaux voix disponibles nest pas

gal au nombre de canaux en frquences.

Pour chaque cellule, il faut rserver une voix balise qui contient les canaux de synchronisation(FCH SCH, BCCH) : ces canaux permettent aux mobiles de dtecter la prsence des stations

de base. Lors de lattribution dun certain nombre de frquences une station de base, il faut

donc liminer une des frquences pour compter les ressources radios.

Dautre part, chaque canal en frquence est susceptible de fournir 8 canaux de donnes TCH

(chaque trame contient 8 slots multiplexs) : le nombre total de canaux est donc gal 8 fois

le nombre de canaux en frquence.

Cependant, certains canaux communs, et en particulier la voix balise, ncessitent des

ressources. On considre en gnral, qu1/8ime des ressources est utilis pour les canaux

communs (y compris la voix balise).

Ainsi, pour N canaux attribus une station de base, le nombre de TCH est donn par :

E11 NTCH=N*7/8Si Nf est le nombre de porteuses attribues, alors le nombre de canaux physiques TCH

disponibles est de :

E- 12 NC=7.Nf

En consquence, le tableau ci-dessous donne le nombre de canaux voix en fonction du

nombre de porteuses attribues une cellule, conformment lquationE- 11 :

Nb frquences 1 2 3 4 5 6 7 8

Canaux physiques 8 16 24 32 40 48 56 64

Nb TCH 7 14 21 28 35 42 49 56

La figure ci-dessous reprsente le taux de rejet dappel en fonction de la densit de traficdemande, et pour un nombre de porteuses allant de 1 7.


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Figure 20 : Etude du taux de refus dappel en fonction du trafic demand, pour un

nombre de porteuses attribu la cellule variant de 1 8.

10.2 FACTEUR DE REUTILISATION DES RESSOURCES

Pour dimensionner un rseau cellulaire, on peut partir dun modle thorique hexagonal

rgulier. Dans ce cas, on cherche rpartir les ressources de faon rgulire et optimale,

minimisant les interfrences. La thorie des graphes offre des rsultats intressants. Un graphe

est un ensemble de nuds et dartes reliant ces nuds. Dans notre cas, chaque nud

reprsente une cellule GSM, et les arrtes correspondent une contrainte de non interfrence.

Le coloriage de graphe consiste colorier les sommets du graphe avec un minimum de

couleurs, sous la contrainte que 2 sommets voisins ne soient jamais de la mme couleur.

Dans notre cas, il sagit donc de colorier les cellules. La notion de voisinage ne se rsume pas

uniquement aux cellules voisines gomtriquement (qui ont un bord commun). On peut fixer

une contrainte plus stricte de rutilisation des ressources afin de rduire les interfrences.

Etude du taux d'erreur en fonction du nombre de canaux frquences

1 10 1000.1

1

10

100

Trafic demand (Erlang)

1

2

3

4

5

6

7

taux d'erreur


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On appelle distance de rutilisation la distance entre les cellules co-canales, telles quillustres

la figure suivante :

i

j

Figure 21 : reprsentation des cellules co-canal

On peut montrer que chacune des cellules du voisinage de la cellule centrale peut tre colorie

avec une couleur diffrente, et que chaque cellule aura 6 premires voisines co-canales,

comme sur le schma. Ces 6 co-canales sont dtermines par les paramtres i et j, qui

reprsentent le nombre de cellules que lon traverse en 2 sauts comme illustr.

La thorie des graphes montre que le nombre de couleurs ncessaire au coloriage complet de

ce schma est donn par la formule suivante :

N = i2

+ ij + j2

Rsum dans le tableau :i / j 1 2 3 4

1 3 7 13 21

2 7 12 19 28

3 13 19 27 37

4 21 28 37 48

On appelle Q=D/R le facteur de rutilisation, o D est la distance entre 2 cellules co-canales,

et R le rayon des cellules. Il est peu prs gal :

E- 13 NQ 3

On va maintenant calculer le rapport C/I en fonction de ce facteur de rutilisation. On tient

compte ici uniquement des interfrences co-canales.

Le rapport C/I est alors donn par :

E- 14

i

iI

C

I

C

Considrons un mobile en limite de cellule. La puissance utile reue, est donne par :


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12. PREDICTION DE COUVERTURE RADIO

Il est impossible denvisager le dploiement complet en phase de tests, et les oprateurs sontamens utiliser des logiciels de simulation qui permettent de prdire la couverture radio

associe chaque metteur.

En effet, la prdiction de couverture est fondamentale car elle conditionne la fois les critres

radios (on peut prdire le taux dinterfrence et le niveau de signal) et les critres trafic

(dimensionnement du nombre de canaux).

Les mthodes de prdiction de couverture aujourdhui utilises mixent avantageusement les

approches empiriques et dterministes.

Les mthodes empiriques, telle la mthode dOkumura-Hata, utilise des rsultats

exprimentaux pour estimer la couverture radio. Elles ncessitent de grandes campagnes de

mesure, et ne tiennent que trs peu compte de la ralit gographique de terrain.Au contraire, les mthodes dterministes intgrent les effets de relief (au niveau macro), sans

tenir compte des proprits locales.

Les mthodes utilises (voir dans le logiciel) intgrent en gnral les 2 approches.

- Les mthodes empiriques intgrent en gnral la prise en compte des effets de masque etde diffraction sur le profil entre metteur et rcepteur, puis pondrent ces prdictions par

des coefficients dtermines par les formules empiriques dOkumura et al, ou autres

drives.

- Les mthodes dterministes procdent soit par profil (comme pour les mthodesempiriques), et dans ce cas ngligent leffet des chemins latraux et les effets lis

lenvironnement micro (immeubles, forts,) ; soit par des approches semblables au

lancer de rayon mais avec dans ce cas un cot de calcul assez prohibitif.

Notons que ces prdictions ncessitent plusieurs type dinformation : relief et type de terrain.

Les oprateurs doivent donc acqurir ces bases de donnes. Les donnes de terrain

proviennent en gnral des images satellites qui permettent aujourdhui destimer llvation

locale de terrain avec une rsolution de lordre de 3m. Ces donnes cotent relativement cher.

Dautre part laffectation des zones (fort,zone urbaine, etc) sont effectues manuellement

partir des cartographies conventionnelles.


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Les rseaux locaux sans fil

(RLANs)

1. INTRODUCTION : LA NORME IEEE802.11B

1.1 INTERET DES LANS SANS FIL (RLANS)

Les LANs permettent de connecter des stations un rseau numrique de donnes avec desdbits assez levs et un matriel de raccordement peu coteux, aussi bien dans les secteurs

publics que privs. De nos jours, pratiquement chaque entreprise dispose dun LAN de type

Ethernet, donc filaire. Ethernet (norme IEEE 802.3) est le protocole de base le plus

frquemment utilis pour les LANs filaires. Cependant, ces LANs sont dpendants de

linfrastructure physique et cble du btiment, ce qui est un problme pour les utilisateurs qui

recherchent tre mobiles dans les entreprises.

Les LANs sans fil sont particulirement sollicits par les hpitaux (gestion des fichiers des

patients), les universits (LANs extrmement sollicits sur les campus), les aroports, les

chantiers de construction, les usines (gestion de la production, gestion des stocks, inventaires).

En effet, tous ceux l trouvent dans les LANs sans fil des solutions particulirement adaptes.

Pour les entreprises diverses, les LANs sans fil sont une bonne solution pour des applications

telles que :

extension des LANs filaires

sites difficiles cbler (btiments anciens, muses, monuments historiques)

ralisations temporaires (pour des priodes de surcharge ou des projets spciaux)

mise en place rapide de rseaux

environnement en volution constante

LAN prinstalls, prts lemploi ou devant tre volutifs

accs LAN aux utilisateurs dordinateurs mobiles

liaisons par antennes extrieures pour remplacement rapide de ligne loueconfrences

1.2 LA NORME IEEE802.11B

Il existe plusieurs normes indpendantes et incompatibles entre elles provenant de nombreux

constructeurs, mais la plupart des constructeurs ont rejoint lIEEE pour crer une norme pour

les LANs sans-fil. Cette norme sappelle IEEE 802.11b.

Les caractristiques gnrales de la norme 802.11b sont :

Famille technologique : technologie radio talement de spectre


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Plage de frquence utilise par cette norme : 2,4000-2,4970 GHz.Lutilisation de cette bande de frquence est libre et ne ncessite donc pas de licence.

Pays Plage de frquence (en GHz)

USA 2,4000-2,4835

Europe 2,4000-2,4835

Japon 2,4710-2,4970

Figure 22 : Bande de frquence alloue en fonction du pays pour la norme 802.11

14 canaux distincts sont dfinis dans cette plage de frquence

Mthode dtalement de spectre : FHSS ou DSSS (saut de frquence ou squence directe)

Limite de la puissance effective dmission 100 mW ce qui ne permet dtablir des

liaisons que sur 1 km au maximum en vue dgage (et en tant optimiste !).La norme IEEE 802.11b est entirement dfinie par les 2 couches les plus basses du

modle OSI (voir plus loin).

Pour une description plus prcise, vous pouvez trouver la norme complte sur le site IEEE :

cest un document rendu public pour favoriser lutilisation de cette norme.

2. TOPOLOGIES DES RESEAUX IEEE 802.11B

Un LAN sans-fils peut tre utilis pour remplacer ou tendre un LAN filaire. Nous allons

dcrire quelles sont les diffrentes topologies de rseau possibles avec la norme 802.11.

2.1 RESEAU AD-HOC

La topologie basique dun rseau 802.11 est reprsent en Figure 2. Un BSS (Basic Service

Set) consiste en 2 nuds sans fil ou plus, ou en des stations qui se reconnaissent et qui

communiquent chacune entre-elles. Ces stations peuvent tre des PC portables ou des PC

fixes. Dans la topologie la plus basique, les stations communiquent directement entre-elles en

point point (peer to peer), tout en partageant une certaine cellule radio limite en espace. On

appelle ce rseau un rseau ad-hoc, ou aussi un IBSS (Independant Basic Service Set).

Ce rseau ad-hoc simplifi permet de raliser rapidement un petit rseau entre 2 stations sans

fils comme par exemple 2 consultants sur le site dun client qui ont besoin dchanger des

donnes.

Figure 23 : Communication point point dans un rseau Ad-hoc

Station

Ad-hoc

Station

Ad-hoc

Station

Ad-hoc

BSS


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2.2 RESEAU AVEC POINT DACCES

Dans la plupart des cas, le BSS renferme un Point dAccs (AP). La fonction principale

dun AP est de former un pont entre le LAN filaire et le LAN sans -fil. Celui-ci est donc

reli au LAN filaire par un cble Ethernet et aux stations du LAN sans fil par radio. Unpoint daccs agit en fait comme une passerelle entre le protocole CSMA/CD dEthernet et

le protocole CSMA/CA du sans fil.

En prsence dun AP, les stations ne communiquent plus en point point : toutes les

communications entre les stations ou entre une station et un LAN filaire passent par lAP.

Les APs ne sont pas mobiles, et font partie du rseau filaire.

Lorsquon regroupe une srie de BSS qui se superposent (chacun contenant un AP), on

forme un ESS (Extended Service Set), reprsent en Figure 3. Les APs sont relis entre-

eux par un Systme de Distribution (DS). Ce DS est dans la majorit des cas un LANEthernet.Les nuds mobiles peuvent errer entre les diffrents APs, on parle alors de "roaming" ;

couvrir un campus entier (par exemple) par un LAN sans fil, cest dire rester connect au

rseau en tout point du campus est ainsi possible.

Figure 24 : ESS : Rseau avec points daccs

2.3 FONCTIONNEMENT : COMMENT UNE STATION REJOINT-ELLE UN BSS?

2.3.1 Synchronisation

Quand une station veut accder un BSS ou un IBSS, soit aprs dmarrage ou aprs un

passage en mode de veille, la station a besoin dinformations de synchronisation de la part du

point daccs (ou des autres stations dans le cas dun rseau ad -hoc). Les stations doivent

obligatoirement rester synchronises ; ceci est ncessaire pour garder la synchronisation au

cours des sauts (dans le cas de la mthode dtalement de spectre saut de frquence) ou pour

dautres fonctions comme lconomie dnergie.

La station peut obtenir ces informations par une des 2 techniques suivantes :

Serveur

Station

B2

Station

B1

BSS - B

APB

Station

A2

Station

A1

BSS - A

APA

DS


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Ecoute active: dans ce cas, la station essaie de trouver un point daccs en transmettantune trame de demande de synchronisation (Probe Request Frame) et attend une trame

"balise" (Beacon Frame) de la part du point daccs.

La trame balise est une trame contenant les informations de synchronisation. Elles

contiennent en fait la valeur de lhorloge du point daccs au moment de la transmission(notons que cest le moment o la transmission rellement lieu, et non quand la

transmission est mise la suite des transmissions faire. Puisque la trame balise est

transmise selon les rgles du CSMA, la transmission pourrait tre diffre

significativement).

Ecoute passive : dans ce cas, la station attend simplement de recevoir une trame "balise"(Beacon Frame), celle-ci tant envoye priodiquement par le point daccs toutes les

100ms par exemple. Les stations rceptrices vrifient la valeur de leur horloge au moment

de la rception, et la corrige pour rester synchronises avec lhorloge du point daccs.

Ceci vite des drives dhorloge qui pourraient causer la perte de la synchronisation aubout de quelques heures de fonctionnement.

La premire technique est utilise lorsque la station veut se connecter un BSS pour la

premire fois (ou pour se reconnecter). La deuxime est utilise pour garder la

synchronisation avec le point daccs une fois que la station a dj t associe au BSS.

2.3.2 Lauthentification

Une fois quune station a trouv un point daccs et une cellule (BSS) associe, le processus

dauthentification senclenche (voir chapitre sur la scurit).

2.3.3 Lassociation

Une fois la station authentifie, le processus dassociation senclenche. Celui-ci consiste en unchange dinformations concernant les diffrentes stations, les capacits de la cellule et enfin

lenregistrement de la position actuelle de la station par le point daccs.

Cest seulement aprs la fin du processus dassociation que la station peut transmettre et

recevoir des trames de donnes.

Etant associe une cellule, la station reste synchronise avec le point daccs par coute

passive. Le point daccs transmet rgulirement les trames appeles trames "balises", qui

contiennent la valeur de son horloge interne et qui permettent aux stations de synchroniser

leur horloge.

2.3.4 Le roaming

Le roaming est le processus de mouvement dune cellule vers une autre sans perdre la

connexion au rseau. Cette fonction est similaire au "handover" des tlphones portables,

mais avec deux diffrences majeures :

Sur un LAN, qui est bas sur une transmission par paquets, la transition dune cellule une autre doit tre faite entre deux transmissions de paquets, contrairement la tlphonie

o la transition peut subvenir au cours dune conversation. Ceci rend le roaming plus

facile dans les LANs sans fil, mais

Dans un systme vocal, une dconnexion temporaire peut ne pas affecter la conversation,

alors que dans un environnement de paquets, les performances seront considrablementrduites cause de la retransmission excute par les protocoles des couches suprieures.


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Le standard 802.11 ne dfinit pas intgralement le processus de roaming, mais en dfinit

cependant les rgles de base (les processus sont diffrents selon les constructeurs). Celles-ci

comprennent lcoute active ou passive, le processus de r-association (une station qui passe

dun point daccs un autre sera associe au nouveau point daccs).Dautre part le roaming nest possible que si ces points daccs sont configurs avec le mme

"Network ID" (le nom du rseau).

Figure 25 : Le roaming : passage dun point daccs un autre

3. ANATOMIE DUN LAN SANS-FIL 802.11B

3.1 LE MODELE OSI

Grce au modle de rfrence OSI de lISO, on peut facilement reprsenter ce que dfinit la

norme 802.11. Comme tous les protocoles 802 de lIEEE, le protocole 802.11 se situe dans les

couches basses du modle OSI. En loccurrence, la norme 802.11 dfinit seulement les deux

couches les plus basses du modle OSI : la couche physique PHY et la sous-couche MAC

(Medium Access Control) de la couche liaison de donnes.

Figure 26 : 802.11 dans le modle OSI

Application

Prsentation

Session

Transport

Rseau

Donnes

Liaison

Physique

802.11

Systmedexploitation du

rseau

TCP

IP

LLC (802.2)

MAC (802.11)

FHSS, DSSS, IR, CCK (802.11b), OFDM (802.11a)

Protocoles des couches


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La couche physique gre essentiellement la transmission des bits sur le support decommunication, les niveaux lectriques et les modulations. Exemples de normes classiques

pour la couche physique : protocole V24 (ou RS232C), protocole V11 (ou RS422) Notons ici que larchitecture de base, les caractristiques et services du protocole 802.11b

sont dfinis par le protocole 802.11. Les spcifications du 802.11b affectent seulement la

couche physique en ajoutant un taux de transfert plus rapide et des connexions plus robustes.

La couche liaison de donnes gre la fiabilit du transfert des informations, le dcoupage entrames, la protection contre les erreurs, les trames dacquittement et la rgulation du trafic.

Cette couche se compose de 2 sous-couches :

La sous-couche liaison logique LLC (Logical Link Control) : elle gre les erreurs, letrafic, le flux, et la liaison au support. Dans le cas dun LAN 802.11, cette sous-couche est

la mme que pour un LAN filaire. Elle est dfinie par le protocole 802.2 (adressage 48bits). Elle est reprise simplement pour permettre le pontage entre les LANs sans fil et lesLANs filaires de lIEEE. Exemples de protocoles LLC: SDLC, HDLC, LAP, LLC

La sous-couche daccs au support MAC (Medium Access Control) : elle gre lepartage du support. En plus des fonctions habituellement rendues par la couche MAC, la

couche MAC 802.11 offre dautres fonctions qui sont normalement confies aux

protocoles suprieurs, comme la fragmentation des donnes, les retransmissions de paquet

et les accuss de rception. Exemples de protocoles MAC : ALOHA, 802.3 (CSMA/CD),

CSMA/CA, 802.4 (bus jeton), 802.5 (anneau jeton)

La couche rseaunest pas gre par 802.11. Dtailler cette couche nous permet de voir ce

que 802.11 nintgre pas: la couche rseau gre lacheminement des informations (routage,contrle de flux), les adressages, linterconnection de rseaux htrognes et ltablissement

et la libration des connexions. Exemples de protocoles de la couche rseaux : IP (Internet

Protocol), X25

3.2 SYNOPTIQUE GENERAL : DES ONDES AU FIL

Pour mieux comprendre comment fonctionne chaque lment dun LAN sans fil, il est utile de

dtailler chaque partie constitutive dun systme sans fil 802.11 dont le synoptique gnral est

reprsent ci-dessous en figure 6.

Fig. 27 : Synoptique gnral dun systme sans-fil 802.11


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Nous allons dcrire chaque partie sparment.

3.2.1 Lquipement radio

Un rseau radio est une multitude de nuds appels communiquer en utilisant les ondes

radiolectriques pour porter linformation grce des quipements radio. La plupart des

quipements radio se prsentent sous forme de carte (ISA, PCI ou PCMCIA) brancher

directement sur un PC.

Un quipement radio est compos de deux parties principales :

le modem (modulateur/dmodulateur) radio, qui constitue la partie devant transmettre laide dune modulation le signal sur la bonne frquence et inversement recevoir

linformation capte et donc effectuer la dmodulation. Il est compos principalement de

parties analogiques (antenne, amplificateurs, convertisseurs de frquences, oscillateurs,

filtres) et dun dmodulateur (gnralement un ASIC). Tout ce petit monde est encapsuldans un blindage mtallique pour protger le PC des radiations haute frquence. Les

caractristiques principales du modem sont : la bande de frquence, le taux de transfert, la

modulation et la puissance transmise.

le contrleur MAC. Le protocole MAC est principalement implment dans un ASICet/ou un microcontrleur sur la carte mme, avec parfois certaines fonctionnalits gres

directement par le driver sur le PC. La carte contient aussi quelques blocs mmoire pour le

contrleur MAC afin de stocker les paquets entrants et sortants (buffers) et autres donnes

(configuration, statistiques...). Les caractristiques principales du contrleur MAC sont le

format des paquets (taille, en-ttes), la mthode daccs au canal, et des fonctionnalits

purement lies au management de rseau.

3.2.2 La "host interface"

On trouve ensuite la "host interface" qui fait le lien de la carte au PC par un de ses bus (ISA,

PCI, Pcmcia...) ou de ses ports de transmission (squentiel, parallle, USB ou Ethernet). Cette

interface permet au logiciel (la plupart du temps le driver) de communiquer avec le contrleur

MAC et la majeure partie du temps directement avec la mmoire de la carte (le logiciel crit

des paquets un emplacement spcifique, et le contrleur les lit et les envoie). La

caractristique principale de linterface est principalement la vitesse (E/S, mmoire partage

ou accs direct la mmoire (DMA)) et la capacit de traiter des demandes en parallle.

3.2.3 Le driver

Avec tous les systmes dexploitation modernes, lapplication naccde pas directement au

matriel mais utilise un API standard. Le systme dexploitation a besoin dun driver po ur

interfacer le matriel avec le protocole rseau (TCP/IP, NetBeui, IPX...). La fonction

principale du driver est de grer le matriel et de rpondre ses interruptions.

4. LA COUCHE PHYSIQUE : LE MODEM RADIO

Le standard dfinit actuellement une seule couche MAC qui interagit avec 3 couches

physiques :

FHSS Frequency Hopping Spread Spectrum


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DSSS Direct Sequence Spread Spectrum

linfrarouge

4.1.1 Le FHSS ou saut de frquence

La bande des 2.4 GHz est divise en 79 canaux de 1 MHz chacun. Cette technique est base

sur le saut de frquence priodique de lmetteur (toutes les 20 400ms), suivant un ordre

cyclique prdtermin. Le fait de ne jamais rester sur le mme canal accrot fortement

limmunit au bruit. Dans le cas de canaux encombrs, cela permet davoir au final un bon

moyennage et dutiliser au mieux toute la bande passante alloue. Cette technique rend

difficile linterception de trames. Lavantage de cette technique est aussi que mme en

perdant quelques "sauts" (ou hop) suite des interfrences trs localises, on peut tout de

mme retrouver le signal. Dun autre ct, si le bruit de fond est plus puissant que le signal

mis, il ny a rien faire. De plus, cette mthode de transmission est relativement simple mais

elle est limite par son dbit maximum de 2 Mbits/s. Enfin, elle introduit une certainecomplication au niveau MAC, ce qui se traduit en termes de multiplication den -ttes et donc

de rduction de dbit.

Figure 28 : FHSS

4.1.2 Le DSSS ou squence directe

La technique de la squence directe divise la bande des 2.4 GHz en 14 canaux de 22 MHz

chacun. Les donnes sont envoyes uniquement sur lun des 14 canaux. Pour minimiser le

bruit de fond et les interfrences locales, une technique dite de "chipping" est utilise. Elle

consiste convertir les bits de donnes en une srie de bits redondants. Le bit 1 sera remplacpar une succession de 11 bits 0 ou 1 (appele code PN) pendant le mme temps de

transmission. Le bit 0 sera remplac par le complmentaire de la succession de bits utilise

pour le bit 1 (voir ci-dessous).


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Figure 29 : code PN - chipping

On tale ainsi le signal sur une bande de frquence plus large en sur-modulant chaque bit du

paquet transmettre par ce code PN rptitif. Au niveau du rcepteur, le signal original est

retrouv

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