Les Réseaux Sans Fil ------- WLAN : La norme Wi

Les Réseaux Sans Fil
------WLAN :
La norme Wi-Fi (IEEE 802.11b)
------Cas d’utilisations
Thierry GAYRAUD
LAAS-CNRS
M2 MIAGE, Toulouse, Novembre 2005
Problématique considérée
• Réseaux sans fil = équipements terminaux
communiquent par voie hertzienne, soit
directement, soit par l’intermédiaire d’une
borne d’accès
• Avantages:
–
–
–
–
mobilité,
simplicité d’installation,
topologie qui devient dynamique et flexible,
coûts (frais d’installation et de maintenance faibles
comparés à un réseau filaire conventionnel),
– compatibilité avec les autres réseaux locaux,
– performances à peu près équivalentes à celles des
réseaux filaires.
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2
Problématique considérée
• « wireless » = « sans fil » et non pas
« mobile ».
• Réseaux sans fil considérés ici
– réseaux cellulaires mais, contrairement aux
réseaux mobiles, conçus pour supporter les
« handovers », les terminaux restent faiblement
mobiles, dans une zone précise appelée cellule;
– Taille des cellules et Nombre de points d’accès
déterminent ensuite la portée du réseau sans fil
à l’échelle d’une personne, d’un bâtiment, d’une
entreprise, d’une ville ou même d’un pays.
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Problématique considérée
• Contexte considéré: réseau Wi-Fi, à l’échelle de
l’entreprise, autrement dit d’un réseau local sans
fil ou WLAN (Wireless Local Area Network).
– La taille des cellules n’y dépasse pas une centaine de
mètres, la portée globale du réseau n’excédant pas
quelques centaines de mètres.
– La technologie Wi-Fi conforme à la normalisation
IEEE802, référence du monde des réseaux locaux,
présente des spécificités liées à son contrôle d’accès au
support, à sa variation automatique de débit en fonction
des caractéristiques de la transmission.
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Problématique considérée
• Pour une utilisation dans un système de
communication temps réel :
– contrôle d’accès au support alloue le support de
manière totalement équitable à chaque terminal
demandeur:
• intéressant pour le temps-réel,
• mais gestion de priorité entre communications ?
– Autres problèmes
• Manque de fiabilité des communications
• Débit variable.
• Dans certaines utilisations, les emplacements sont
fixés :
– ces inconvénients tombent
– Avec un dimensionnement correct du réseau, un réseau
Wi-Fi est une solution possible.
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Plan de la présentation
• Introduction aux réseaux sans fil
• La technologie Wi-Fi IEEE 802.11b
– Principes
– Performances
• Les réseaux ad-hoc
• Conclusion
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Introduction aux réseaux
sans fil
Pourquoi ?
Classification
Problèmes spécifiques aux
systèmes « sans fil »
Pourquoi ?
• Impossibilité d’utiliser un câblage conventionnel,
– locaux ne pouvant être équipés de câblage (ex. =
bâtiments historiques)
– lors de l’extension d’un réseau, il ne reste pas de place
pour passer un câblage
• Coût de mise en place du câblage trop élevé par
rapport au gain possible.
– nombre de sites ou de clients faible :
• les liaisons filaires nécessitent un investissement initial qui sera
•
difficilement rentabilisé.
l’émergence des réseaux sans fil métropolitains (Boucle Locale
Radio/BLR), derniers tests annoncés: distance atteignant 100
Kms pour un débit de plusieurs Mbits/s.
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Pourquoi ?
• Mise en relation de locaux distants
– Interconnecter 2 bâtiments
• Mobilité/Nomadisme
– Situation de + en + fréquente
– Nomadisme : déplacement, mais arrêt pour
échange de données
– Mobilité : échange de données même en cours
de déplacement
– Nomadisme = sous-cas de la mobilité
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Classification
Catégorie
Nom
Distance couverte
Débit
théorique
WPAN
(Wireless Personal
Area Network)
BlueTooth
(IEEE 802.15)
10m
700 kbits/s
Très implanté sur
petits terminaux
ZigBee
(IEEE 802.15.4)
Qques dizaines de 200 kbits/s
mètres
LA norme en
réseaux de capteurs
IrDA
quelques mètres
1 Mbits/s
Toujours là !
WLAN
(Wireless Local Area
Network)
Wi-Fi
(IEEE 802.11)
100m (omnidir.),
kms (monodir.)
54 Mbits/s
Inondation !
54 Mbits/s
Intérêt en France?
WMAN
(Wireless Metropolitan
Area Network)
WiMax
(IEEE 802.16)
Qques kms
100Mbits/s
Dispo 2004/2005
WWAN (Wireless
Wide Area Network)
GSM/GPRS
Continent/Monde
85 kbits/s ( France)
Progression lente
UMTS
Métropole
384 kbits/s (2004)
A suivre…
Satellite
Continent/Monde
2Mbits/s et +
A développer
HiperLAN
maximal
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État actuel
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Problèmes spécifiques
• Caractéristiques bien particulières liées à
•
l’absence de guide d’ondes qui change
fondamentalement certains aspects considérés.
Problèmes spécifiques :
–
–
–
–
–
–
–
l’allocation de fréquence,
les interférences et la fiabilité,
la sécurité,
la consommation électrique,
les dangers pour l’utilisateur humain,
l’impact de la mobilité,
le débit.
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Problèmes spécifiques
• Allocation des fréquences d’émission
– Dans la plupart des pays, il existe une réglementation pour
l’utilisation de fréquences d’émission.
– Ayant pour vocation de pouvoir fonctionner dans divers pays, les
fréquences choisies doivent être disponibles le plus largement
possible.
– Vu la distance à couvrir, solution la plus simple = sélectionner les
bandes ISM 2,4 et 5 GHz, libres ou déréglementées dans la plupart
des pays: Evolution en France : dérèglementation depuis l’été 2003
• Interférence et fiabilité
• Sécurité
• Consommation électrique
• Effet sur la Santé
• Mobilité
• Débit
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Problèmes spécifiques
• Allocation des fréquences d’émission
• Interférence et fiabilité
– Le canal de transmission « sans fil » est fortement
tributaire de son environnement.
– Exemples de problèmes bien connus:
• les interférences « multi-chemin »
• problème du « nœud caché ».
• Sécurité
• Consommation électrique
• Effet sur la Santé
• Mobilité
• Débit
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Problèmes spécifiques
• Allocation des fréquences d’émission
• Interférence et fiabilité
• Sécurité
–
–
Réseau sans fil = la propagation s’effectue sans guide d’ondes
Rayonnement sur une demi sphère dont le rayon est directement
lié à la puissance d’émission et à la topologie du lieu (présence
d’obstacles, nature des obstacles,…).
– Tout équipement compatible situé dans cette zone reçoit le signal
et peut « intercepter « le trafic, même s’y insérer.
– Solutions :
• Contrôle d’accès (authentification)
• Chiffrement des communications à l’aide de clefs.
• Consommation électrique
• Effet sur la Santé
• Mobilité
• Débit
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Problèmes spécifiques
• Allocation des fréquences d’émission
•Interférence et fiabilité
•Sécurité
•Consommation électrique
– Équipements terminaux souvent mobiles et donc de
taille de plus en plus petite
– Leurs batteries sont donc de taille limitée et par là
même l’autonomie proposée.
• Effet sur la Santé
•Mobilité
•Débit
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Problèmes spécifiques
• Allocation des fréquences d’émission
• Interférence et fiabilité
• Sécurité
• Consommation électrique
• Effet sur la Santé
– Aujourd’hui de plus en plus de réserves par rapport à
l’influence que peuvent avoir les émissions radio sur
l’organisme humain
– Sans atteindre le niveau du GSM (2W), les puissances
peuvent varier de quelques mW à une centaine de mW.
– Réduire la puissance limite la portée, mais évite les
grosses puissances d’émission.
• Mobilité
• Débit
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Problèmes spécifiques
• Allocation des fréquences d’émission
• Interférence et fiabilité
• Sécurité
• Consommation électrique
• Effet sur la Santé
• Mobilité
– Les terminaux utilisateurs sont mobiles/nomades.
– Nouveaux mécanismes : une station peut rester
« associée » au réseau lorsqu’elle change de
localisation, en micro mobilité (solutions constructeurs)
ou macro mobilité (ex: MobileIP).
• Débit
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Problèmes spécifiques
• Allocation des fréquences d’émission
• Interférence et fiabilité
• Sécurité
• Consommation électrique
• Effet sur la Santé
• Mobilité
• Débit
– Situer le WLAN dans la même gamme de débit que les
réseaux filaires
– Les débits réellement atteints sont souvent plus faibles,
limitant l’emploi de ces réseaux (Bluetooth 700 kb/s ;
UMTS ?).
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La norme IEEE 802.11b – Wi-Fi
Architecture
Spécificités
La norme IEEE 802.11b – Wi-Fi
• Issue de l’autorité en matière de réseau local, le comité
•
IEEE 802 définit les standards du LAN.
Historique :
– 1997: après sept ans de travail, il publie 802.11, premier standard
international du LAN sans fil offrant un débit partagé compris entre
1 et 2 Mbit/s.
– 1999: 802.11HR (High Rate), amendement « haut débit », ajoute
deux débits supérieurs (5,5 et 11 Mbit/s) : naissance de 802.11b et
Wi-Fi.
• Wi-Fi (Wireless-Fidelity)
– norme d’interopérabilité pour les produits de réseau sans fil 802.11b
– définie par le WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance).
– Fondée en 1999, la WECA regroupe les principaux acteurs du
marché sans-fil et du monde informatique, soit plus de 140
entreprises dont 3Com, Aironet, Apple, Cabletron, Compaq, Dell,
Fujitsu, IBM, Lucent Technologies, Nokia, Samsung …
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Architecture
• Bande de fréquence
– Wi-Fi utilise la bande ISM (Industrial, Scientific
and Medical), dite « sans licence ».
– Bande libre qui ne nécessite pas d’autorisation de
la part d’un organisme de régulation dans un
contexte privé
– Une partie seulement de cette bande est utilisée
en France : 2,4 - 2,4835 GHz, soit une largeur de
bande de 83,5 MHz.
– En France, la réglementation impose pour toute
émission extérieure une déclaration à l’ART, alors
qu’à l’intérieur, on pourra émettre à 100 mW
sans contrainte.
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Architecture cellulaire
• S’apparente à celle utilisée en téléphonie mobile
• Un réseau Wi-Fi est composé de stations
•
•
équipées de cartes Wi-Fi ainsi que d’éventuels
points d’accès.
La taille du réseau dépend de la taille des cellules
(zone de couverture du point d’accès)
La taille des cellules dépend de différents
paramètres :
– obstacles,
– interférences liées à des équipements utilisant les
mêmes fréquences,
– puissance des signaux utilisés.
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Architecture cellulaire
• 2 types de topologies :
– Mode infrastructure :
• BSS (Basic Service Set) : architecture de base de
Wi-Fi, avec un seul point d’accès.
• ESS (Extended Service Set) = ensemble de BSS
connectés entre eux par l’intermédiaire d’un DS
(Distribution System) = réseau Wi-Fi en mode
infrastructure avec plusieurs points d’accès.
– Mode « ad-hoc », ou IBSS (Independent Basic
Set Service).
• Ne nécessite aucune infrastructure, c’est-à-dire
aucun point d’accès
• Les stations communiquent en point à point.
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Architecture
• 2 types de topologie :
– Mode infrastructure :
• BSS (Basic Service Set)
• ESS (Extended Service Set) = {BSS
interconnectés par un DS (Distribution
System) = réseau Wi-Fi en mode
infrastructure avec plusieurs points
d’accès.
– Mode « ad-hoc », ou IBSS
(Independent Basic Set Service).
• Ne nécessite aucune infrastructure,
•
c’est-à-dire aucun point d’accès
Les stations communiquent en point à
point.
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Organisation en couches
• Conforme au modèle IEEE 802 pour les réseaux
locaux
– Couche Liaison = 2 sous-couches LLC (802.2) + MAC
– Couche Physique (PLCP)
• Plusieurs « sous modèles », en fonction des
couches physiques
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La couche physique Wi-Fi
• La couche physique 802.11b High Rate/ Wi-Fi = HR/DSSS :
•
•
étend DSSS, avec une meilleure technique de codage CCK
(Complementary Code Keying).
Bande divisée en 14 canaux de 20 MHz.
Avec 83,5MHz de largeur de bande, les canaux ne sont donc
pas adjacents, mais se recouvrent.
• La transmission se fait sur un seul canal à la fois.
• Le spectre du signal occupe une bande comprise entre 10 et
15MHz autour de la fréquence centrale
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La couche physique Wi-Fi
• La situation en France
–
–
ISM (Industrial, Scientific and Medical), 2.4 GHz.
Réglementation:
• déclaration à l’ART pour toute émission extérieure;
• à l’intérieur, on émet à 100 mW sans contrainte.
– Seule une partie de la bande est utilisée en France :
• 2,4 - 2,4835 GHz, soit une largeur de bande de 83,5 MHz.
• 14 canaux de 20 MHz, +/-15MHz autour de la fréquence du canal.
• Plusieurs réseaux sur une même cellule :
– Allocation à chacun de canaux « disjoints »
– Mais seulement 3 canaux sans chevauchement!
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La sous-couche MAC
• Rôle = assurer la gestion de l’accès de plusieurs
•
•
stations à un support partagé dans lequel
chaque station écoute le support avant
d’émettre.
Support hertzien : nouvelles fonctions
Parmi l’ensemble des fonctionnalités classiques
de la couche MAC, les différences du
802.11 portent sur:
–
–
–
Contrôle d’accès au support.
Gestion de la mobilité
Sécurité
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La sous-couche MAC
2 méthodes fondamentalement différentes :
• DCF (Distributed Coordination Function) : Méthode
d’accès dite avec contention
– Conçue pour supporter les transmissions de données asynchrones
offre à tout utilisateur une chance égale d’accéder au support
– Des collisions peuvent toutefois y survenir lorsque plusieurs stations
transmettent en même temps sur le support
– La + souvent rencontrée, tous les algorithmes qui s’y rattachent sont
toujours implantés dans les stations d’un BSS, ESS ou IBSS.
• PCF (Point Coordination Function) : Méthode d’accès
sans contention (seulement en mode infrastructure)
– Pas de collision : le système est centré sur le point d’accès qui gère
lui-même les transmissions de données.
– PCF = sorte de Token-Ring où point d’accès = serveur de jeton.
– Méthode conçue pour améliorer la gestion du délai dans l’optique
d’application temps-réel (voix, vidéo…)
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La sous-couche MAC
• PCF faisant appel à une infrastructure, seuls les
•
•
•
réseaux en mode infrastructure peuvent utiliser
l’une ou l’autre des méthodes d’accès.
D’après le standard, toutes les stations doivent
supporter DCF, alors que PCF = méthode
optionnelle
En pratique, PCF est peu implémentée.
DCF s’appuie sur le protocole CSMA/CA (Carrier
Sense Multiple Access/Collision Avoidance)
combiné à l’algorithme de back-off.
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Spécificités du Wi-Fi
• Méthode d’accès CSMA/CA
– CSMA = Technique d’accès aléatoire avec écoute de la
porteuse qui consiste à écouter le support avant tout
envoi de données. Très efficace pour un support non
surchargé, il autorise les stations à émettre avec un
minimum de délai.
– Dans le cas de 802.11, le système radio empêche la
station d’écouter et de transmettre en même temps.
– Wi-Fi utilise la « Collision Avoidance » (prévention de
collision) afin de réduire le nombre de collision.
– Fait appel à :
• l’algorithme de « binary back-off » pour la gestion de l’accès au
•
support,
le mécanisme d’acquittement positif (ACK).
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Spécificités du Wi-Fi
• Contrôle d’accès au support utilise un mécanisme
•
•
d’espacement de trame appelé IFS (Inter-Frame Spacing).
Il correspond à des périodes d’inactivité entre les trames,
permettant de gérer l’accès au support.
4 sortes d’IFS :
– SIFS (Short Inter-Frame Spacing) : le plus petit des IFS, utilisé pour
séparer les différente trames transmises au sein d’un même dialogue.
– PIFS (PCF IFS) : IFS utilisé en PCF, permet au point d’accès d’avoir
un accès prioritaire au support par rapport aux autres stations.
– DIFS (DCF IFS) : IFS utilisé en DCF par les stations d’un BSS, d’un
IBSS ou d’un ESS.
– EIFS (Extended IFS) : IFS le plus long, utilisé en mode DCF
lorsqu’une trame envoyée sur le support est erronée.
• Ces éléments ont une grande influence sur les
performances.
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Variation dynamique du débit
• Débits de Wi-Fi : 1, 2, 5.5 et 11Mbit/s.
• La transmission repose sur la qualité du lien radio
•
•
•
qui peut se dégrader pour de multiples raisons
(interférences, distances, obstacles…).
Fonction Wi-Fi de variation dynamique du débit
VRS (Variable Rate Shifting) ou DRS (Dynamic
Rate Shifting).
DRS fait varier le débit d’une station en fonction
de la qualité de son environnement radio et
garantit ainsi à toutes les stations un accès au
réseau, même minimal.
Plus on est proche du point d’accès et dans de
bonnes conditions de transmission, plus le débit
est élevé.
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Wi-Fi pour les Réseaux
ad-hoc
Les réseaux ad-hoc
La solution WiFi
Les problèmes posés
Approche conventionnelle
• Réseaux classiques = Réseaux filaires :
–
–
–
Point de départ : réseau téléphonique commuté!
Paramètres fixes ou peu variables
Déploiement d’une infrastructure lourde « figée » et
peu évolutive
• 1ère étape : Apparition de nouveaux réseaux
d’accès:
– WPAN/WLAN
– Réseaux satellites
– ADSL
• 2ème étape : Apparition de réseaux sans
infrastructure
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Des Réseaux Traditionnels…
• Noeuds statiques
• Routes fixées ou peu
•
changeantes
Des noeuds dédiés
routent les messages
de la source vers la
destination
Réseau 2
Réseau 3
Réseau 1
Routeurs
Réseau 5
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Réseau 4
36
Vers les réseaux “Ad-Hoc”
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Qu’est-ce qu’un réseau AdHoc?
• Ad hoc -> Créé avec un objectif particulier
(Mission) ~ réseau à la demande
• Sans fil -> Terminaux Mobiles
• Réseau -> Partage d’Information
• Réseau Ad hoc Sans fil -> Partage
d’Information entre Terminaux Mobiles
dans le cadre d’une mission précise
• Correspond à “Mobile Ad hoc NETwork”
(IETF MANET)
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Comment ça marche?
Données
partagées
Connexion
Utilisateur
Signaux Radio
Le réseau
Communication
bidirectionnelle, multisaut, Partage de
ressources,
Connectivité physique
locale sans fil
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Donc un “MANET”
• Pas d’ infrastructure fixe
• Chaque noeud est équipé
•
•
•
d’un ou plusieurs liens
radios
Ces liens radios peuvent
être hétérogènes
Chaque noeud est libre
de se déplacer tout en
communicant
Les chemins entre noeuds
peuvent être “multi-hop”.
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Avantages et Inconvénients
• Topologie Dynamique
• Bande passante
• Limitation liée à la consommation électrique
• Sécurité ?
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41
Que faire pour créer un MANET ?
• Découvrir les liens (~ découvrir les
•
•
•
autres terminaux)
Construire les routes
Gérer le patage des données
Fournir une certaine Qualité de Service
(QoS)
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Applications dans un MANET
• Applications Courantes • Future applications
– Shared whiteboard
application (office
workgroup)
– Multi-user games
– Robotic pets
– Use PDA to print
anywhere
– Wider Internet range
– Electronic payments
from anywhere (i.e.
taxi)
– Personal Area Network
(PAN)
– Home Wireless
Network
– Office Wireless
Network
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Evaluation de
performances
Étude théorique
Expérimentations
Évaluation de Wi-Fi
• Objectif affiché à travers l’extension 802.11b :
– fournir un réseau assimilable à un réseau Ethernet au
niveau performance, disponibilité et débit
– présentant tous les avantages du sans fil (facilité de
déploiement, d’extension, diminution des coûts,
mobilité).
• Performances du 802.11b en deçà de celles d’un
LAN Ethernet
– mécanisme d’acquittement de chaque trame
• Vérification expérimentale à l’aide de générateur
de trafic
– bande passante utile max. Transport <= 7 Mb/s
– tout constructeur confondu
– quel que soit le mode (ad-hoc ou infrastructure)
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45
Étude théorique
• Limitations dues:
– Au processus d’acquittement,
– A l’ « overhead » protocolaire:
• l’envoi des en-têtes PCLP est effectué au débit le plus faible de la
•
norme 802.11 soit 1 Mb/s.
Ce taux de transmission de 1 Mb/s assure une transmission fiable
de l’en-tête vital pour le bon fonctionnement du réseau sans fil.
• Processus basique de transmission d’une trame
802.11
–
–
–
–
–
Temporisations SIFS et DIFS,
Temps de transmission des trames données/acquittement
Temps de propagation des ondes radio dans l’air négligés
L’algorithme de back-off non inclus dans ce premier calcul.
Le calcul se base sur un MPDU de 1534 octets.
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Calcul théorique
IFS ou Temps de
Expression Littérale
transmission
Durée des IFS et Temps de transmission
des trames
SIFS
SIFS
10 µs
DIFS
SIFS + 1 time slot
30 µs
Tplcptrame
Ten-tête + Tdonnée
192µs + 1534*8 / Débit
(mécanisme de DRS)
Tack
Tenen-tête + Tackframe
192µs + tailleACK*8 / 1 Mb/s
(ACK transmis au débit de 1 Mb/s)
Ttransmission
SIFS + DIFS +
Tplcptrame + Tack
536µs + 1534*8 / Débit
(l’ACK est long de 14 octets)
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Résultats
Débit de
transmission du
MPDU
Ttransmission
Bande passante au
niveau physique
Bande passante utile
MAC
1 Mb/s
12808 µs
0.99 Mb/s
0.96 Mb/s
2 Mb/s
6672 µs
1.90 Mb/s
1.83 Mb/s
5.5 Mb/s
2767 µs
4.57 Mb/s
4.44 Mb/s
11 Mb/s
1651 µs
7.67 Mb/s
7.43 Mb/s
• Mode 11 Mb/s fortement pénalisé.
• Avec le délai introduit par l’algorithme de back-off avant l’émission,
nouvelle dégradation des performances
– Temps d’attente tiré aléatoirement dans [0, CW-1]*Time_Slot.
– Sans collision ; délai supp. max.= 640 µs, moyen = 320 µs.
• Augmenter le nombre de stations => plus de collisions => effets de
cet algorithme encore moins négligeables.
– Collision: doublement de la valeur de CW (CWmin=32<CW<
CWmax=1024).
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48
Stations à débit différent
•Partage du médium entre:
–
–
–
Un hôte souffrant d’un S/B faible : débit faible (1 Mb/s),
Un hôte statique proche de la borne : haut débit (11 Mb/s).
Accès à tour de rôle au médium (hypothèse d’accès équitable
garanti par DCF)
– Chacun émet 1500 octets (données niv. MAC), soit un MPDU de
1534 octets.
•Débit D utile niveau MAC pour un utilisateur:
D = TailleMPDU / (H1_Ttransmission + H2_Ttransmission)
D = 0.848 Mb/s
Bande passante totale partagée de 1.7 Mb/s.
Hi_Ttransmission : Durée de transmission de sa trame par l’hôte i
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49
Résultats expérimentaux
Mode de transmission
Bande passante maximale niveau transport avec TCP
1 Mb/s
0.9 Mb/s
2 Mb/s
1.5 Mb/s
5.5 Mb/s
3.5 Mb/s
11 Mb/s
4.5 Mb/s
Bande passante partagée au niveau UDP entre 2 stations 802.11b
7000
6000
Dynam ic Rate Sw itching
1, 2, 5,5 et 11MBps
Dynam ic Rate Sw itching
1, 2, 5,5 et 11MBps
11MBps
4000
Dynam ic Rate Sw itching
1, 2, 5,5 et 11MBps
1MBps
DIONYSOS
1MBps
DIONYSOS
3000
ARES
MARCOPOLO
11MBps
2000
1000
DIONYSOS
MARCOPOLO
ARES
Repère tem porel en seconde
M2 MIAGE - Novembre
2004 - Thierry GAYRAUD
60
57
54
51
48
45
42
39
36
33
30
27
24
21
18
15
12
9
6
3
0
0
Bande passante (KBps)
5000
50
Prise en compte de la
mobilité
Micro-mobilité
Macro-mobilité
Adressage IPv6
Différents types de mobilité
• Micro mobilité
– Support de mobilité dans une cellule ou dans des cellules
d’un même réseau
– Gérée au niveau 2
• Macro mobilité
– Support de mobilité entre différents sous-réseaux d’un
domaine ou dans une certaine région géographique
– Gérée au niveau 3
• Mobilité globale
– Support de mobilité entre différents AS ou régions
géographiques
– Gérée au niveau 3 ou au-dessus
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Micro-mobilité: IAPP
• Solution Wi-Fi
• Aujourd’hui solutions
•
•
propriétaires
Solution niveau 2
Problème majeur:
– Les AP ont des IP différents
– Attention à l’architecture du
réseau de distribution
– Application concernée capable de
travailler sur un réseau d’accès
WiFi ?
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Mobile IP
• Tout terminal mobile:
–
–
notifie son Home Agent (HA) avant de quitter son réseau origine
informe le Foreign Agent dans son réseau de passage, qui alloue
une adresse IP temporaire, qui l’indique au HA
• Envoi vers le terminal mobile :
– Le 1er paquet est envoyé au HA, encapsulé dans un paquet
Mobile IP relayé vers la FA (tunnelling)
– Le FA récupère le paquet MobileIP et l’envoie au terminal mobile
– L’expéditeur est informé de l’adresse courante pour les futures
communications qui seront dirigées directement via le FA
• Problèmes majeurs
– efficacité faible, notification nécessaire du HA
– Solution nomadisme; mobilité?
– Support par les applications (délai + gigue; handover) ?
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Mobile IPv4
• Architecture
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Mobile IP (Suite)
• Scénario
– Un noeud mobile MN est dans son réseau
mère
– Il se déplace vers un réseau de visite
– Une machine, appelée noeud correspondant
CN, veut se connecter avec MN en utilisant
son adresse IP mère
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Mobile IP (Suite)
• Step 1 :
– Agent advertisement
• Sent by HA
• Let MN know HA’s IP
– MN
• Store HA’s IP
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Optimisation de Route & Smooth Handoff
• Smooth/fast/seamless handover
– Smooth handover Æ perte faible
– Fast handover Æ délai faible
• 30 ms?
– Seamless handover Æ vite et en douceur
• Mieux, mais…
• Plus compliqué
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Et IPv6 ?
Schéma d’adressage IPv6
• Les adresses de 128 bits permettent
– une organisation hiérarchique
– la flexibilité lors des évolutions de réseau
• Adressage sans classe (idem CIDR)
– adresse réseau := <préfixe> / <longueur
préfixe>
• 3FFE:302:12::/48
• 3FFE:302:12:2:a00:20ff:fe18:964c/64
– réduction la taille des tables de routage
• Notation numérique hexadécimale
• 1 interface a plusieurs adresses IPv6
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Utilisation avec IPv6
• WiFi = niveau MAC
• IP = niveau Réseau
– Pas d’incompatibilité de fait
• A considérer vu les possibilités offertes par
IPv6
– Exemple : simplifie MobileIP
• Plus de Foreign Agent
• Implantation au niveau des terminaux seuls
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Contraintes IPv6
• Solution très intéressante pour la gestion
de la mobilité
– grâce à la structure de l’adresse
– Conçu pour dès le départ (IPv4 = add-on)
• Nécessite une adaptation des applications
– Utilisation IPv4/IPv6 en fonction des besoins
– De + en + le cas
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Conclusion
• Connaissance préalable des réseaux sans fil et du
•
Wi-Fi,
Évaluation des performances du Wi-Fi
– résultats très intéressants, parfois assez surprenants,
– très différents de ce que laisse présager la littérature
« grand public » et les publicités !...
• Dernières annonces très prometteuses à des
coûts toujours abordables.
– Norme en constante évolution : 802.11g (iMAC)
– Groupe 802.11? avec ?= e(QoS), i(sécurité),…
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Wi-Fi avec Windows
Configuration
Connexion à un réseau Wi-Fi
Équipements Wi-Fi
• Cartes réseau
–
–
–
–
PCI
PCMCIA
USB
CompactFlash
• Points d’accès
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Configuration du réseau sans fil
• Comme une
interface réseau
classique
• Paramètres
classiques et fixés
par Windows après
détection
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Configuration du réseau sans fil
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Connexion à un réseau sans fil
• Comme toute autre connexion, par
exemple par modem
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Connexion à un réseau sans fil
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Connexion en mode infrastructure
+
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Connexion à un réseau ad-hoc
+
+
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Conclusion
• Matériel
– Peu onéreux
– Grande diversité
– Interopérabilité garantie par label Wi-Fi
• Usage
– Simple
– Disponible sur toute machine/système
• Facile à deployer
– Comptabilité IEEE 802
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Cas d’utilisations
Zone d’ombre ADSL = Satellite + Wi-Fi
Connexion ADSL + Wi-Fi
Satellite + Wi-Fi
• Zone d’ombre ADSL
– 75% population française/40% territoire
– 15000 communes françaises jamais atteintes
– 300 zones en Midi-Pyrénées
• Solution alternative
– Satellite + desserte en Wi-Fi à partir de
l’antenne émettrice/réceptrice
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Satellite + Wi-Fi
• Zone d’ombre ADSL
– 75% population française/40% territoire
– 15000 communes françaises jamais atteintes
– 300 zones en Midi-Pyrénées
• Solution alternative
– Satellite + desserte en Wi-Fi à partir de
l’antenne émettrice/réceptrice
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Connexion Internet ADSL + Wi-Fi
• Concerne
– particuliers
– SOHO (Small Office, Home Office)
• Connexion ADSL
– Un modem
– Un ordinateur
– Un débit de 512Kbits/s à 15 Mbits/s
• Objectif
– Modem routeur ADSL WiFi: keskecé?
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Connexion Internet ADSL + Wi-Fi
• Config de base : monoposte
Modem ADSL
INTERNET
Wi-Fi
+
+
Ou bien
Ethernet/USB
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Connexion Internet ADSL + Wi-Fi
• Config avancée : multiposte monoréseau
Modem ADSL/
Routeur
Ethernet
INTERNET
WiFi
+
+
PB = Routage Obligatoire
+ NAT/DHCP
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Connexion Internet ADSL + Wi-Fi
• Config avancée : multiposte multiréseau
INTERNET
PPPoE/Ethernet
Modem ADSL
Ethernet/LAN
WiFi
Routeur ADSL/
WiFi/Ethernet
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+
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Conclusion
• Vers du sans fil partout?
• Restent toujours des problèmes spécifiques à
•
régler
Coût d’achat OK; Coût de fonctionnement
– hotspot Wi-Fi : source Orange :
• 2h sur place : 5 €/h
• 4h mobile : 7.5 €/h
• Facilité d’installation et d’utilisation
• Arrivée des nouvelles technos: WiMax, EDGE,
UMTS,…
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