La Toile (Web) et les réseaux d`ordinateurs

Réseaux et Télécommunications
Introduction aux réseaux sans fil
Wireless Networks
Edoardo Berera
Telelinea
Plan
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Tendances
Accès sans fil
An 2000: Tout numérique
Wireless LAN
Personal networks
Bluetooth
Tendances
• Trois phénomènes
marquants dans le
marché des télécoms
des ces 10 dernières
années:
– Libéralisation du
marché
• multiplication du
nombre
d’opérateurs
– Explosion de la
téléphonie mobile
– Croissance très
soutenue de l’Internet
Source: The Yankee Group, Nokia (IEEE Computer, Dec. 2000, p. 149)
Accès sans fil
• Ericsson prévoyait en
2000 que l’accès sans
fil à l’Internet
commencerait à croître
de manière
significative à partir de
2001 pour devenir plus
important que l’accès
fixe en 2003 ...
• …not really !
– Instabilité politique
– Ralentissement
économique
Source: Ericsson (IEEE Computer, Dec. 2000, p. 17)
Technology push
• Malgré l’instabilité
économique, la
poussée
technologique
demeure
• Le coût des
canaux radio
continue à être
divisé par 2 tous
les 2 ans
Source: Teligent Inc. (IEEE Spectrum, Sep. 1999)
Year 2000 Switchover
• Tendances trafic voix et données
• Le trafic données (Internet) est devenu plus important que le trafic voix
sur les réseaux de télécommunications à partir de l’an 2000
• La voix commence aussi à utiliser le protocole IP (Voice over IP, VoIP)
• C’est le “Tout Numérique”
Source: Mohr and Konhaeuser, Siemens (IEEE Communications, Dec. 2000, p. 125)
Wireless Information Society
• Wireless - sans fil ou plutôt avec possibilité d’accès sans fil aux
réseaux de télécommunications pour permettre une plus grande
mobilité tout en restant connecté
• Le coeur des réseaux reste essentiellement cablé en fibres optiques
Source: Lu, Siemens (IEEE Communications, Nov. 2000, p. 121)
Wireless Communications Systems
• Satellite
–
–
–
–
S-UMTS Satellite Universal MobileTelecom Service
HAPS High Altitude Platform Station
DVB Digital (Direct) Video Broadcast (Television)
DAB Digital (Direct) Audio Broadcast (Radio)
• Terrestrial
– DVB-T Digital Video Broadcast – Terrestrial
– TNT Télévision NumériqueTerrestre
Wireless Communications Systems (2)
• Cellular
– GSM Global System for Mobile communication
– GPRS Global (General) Packet Radio Service
– EDGE Enhanced Data communications for Global
(GSM) Evolution
– UMTS Universal Mobile Telecom Service
• Quasi Cellular
– MBS Mobile Broadband Service (System)
Wireless Communications Systems (3)
• Local area
–
–
–
–
WLAN Wireless Local Area Network
Wi-Fi Wireless Ethernet
Bluetooth
UWB Ultra Wide Band
• Indoor
– IR Infra Red
• Personal
– PAN, PWAN Personal (Wireless) Area Network
– Body LAN
Short Range Wireless (SRW)
• Les réseaux sans fil de courte portée ne requièrent pas de
licence radio
Source: D. G. Leeper, Intel , IEEE Computer, Jun. 2001, p. 40
Réseaux personnels et réseaux locaux
• Usages centrés soit sur la personne soit sur le groupe de travail
Source: D. G. Leeper, Intel , IEEE Computer, Jun. 2001, p. 41
IEEE 802 standards (Ethernet)
• Les paramètres fondamentaux sont
– la complexité (coût)
– la consommation (durée de la batterie)
– le débit (applications possibles)
Source: J. A. Gutierrez, Eaton Corp., et al. , IEEE Network, Sep./Oct. 2001, p. 12
WLAN, WPAN & SOHO Networks
• WLAN/WPAN
– Bluetooth
– IEEE 802.11b/g
• AirPort, Wi-Fi
– IEEE 802.11a
– HIPERLAN
• High Performance Radio LAN
– 5-UP
• 5 GHz Unified Protocol
– UWB
• Ultra Wide Band
• Home networks
– UPnP
• Universal Plug and Play
– VHN
• Versatile Home Network
– IEEE 1394
• Firewire, DV, i-Link
– HomePNA
• Phone line Net Alliance
– HomeCNA
• Cable Network Alliance
– PLC
• Power Line Carrier
La concurrence entre réseaux avec ou sans fil reste forte
Le choix n’est pas facile
SOHO - Small Office,Home Office nets
Besoins
Réseau avec et
sans fil
ADSL box
Network printer
Source: B.A. Miller, IBM Corp., et al. , IEEE Communications, Dec. 2001, p. 105
Router
Bluetooth
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•
•
•
•
WPAN & MANET
Piconets & scatternets
Bluetooth specifications
Applications
Protocol stacks
Profiles
Bluetooth
•
WPAN Wireless Personal Area Net
– Réseau personnel sans fil
•
Ericsson T36 avec oreillette sans fil
Mobile Ad hoc NETwork (MANET)
– Appelé ainsi car le réseau se constitue
et se défait automatiquement selon les
besoins et la distance entre les objets
communiquants
•
Service Discovery Protocol (SDP)
– Ce protocol permet de connaître les
services qu’un objet met à disposition
des autres objets communiquants
•
Ericsson Bluetooth Infowear relié sans fil avec un PC
Bluetooth est le nom du roi qui a réuni
les pays scandinaves au X siècle
Piconets
• Les topologies plus simples de réseau sont appelées Piconets
Source: P. Johansson, Ericsson Research (IEEE Network, Sep./Oct. 2001, p. 30)
Scatternet
• Les topologies plus complexes de réseau sont appelées
Scatternets et permettent de réunir plusieurs Piconets
Source: P. Johansson, Ericsson Research (IEEE Network, Sep./Oct. 2001, p. 30)
Bluetooth Spécifications
• Bande de fréquences
– 2400 - 2483,5 MHz, sans licence
– ISM - Industrial, Scientific and Medical band
• bande de fréquences réservé dans tous les pays (avec variations)
pour les applications industrielles, sicentifiques et médicales
• Puissance des émetteurs
– Classe 1: 1 - 100 mW avec contrôle de la puissance émise
– Classe 2 : 0,25 - 2,5 mW
– Classe 3 : 1 mW
• Portée
– 10 m
– Jusqu’à 100 m avec la classe de puissance 1
• Débit
– Asymétrique : 721 kb/s dans un sens et 57,6 kb/s dans l’autre
– Symétrique : 432,6 kb/s dans les deux sens
Protocol stack
• Exercices
– Essayez de comparer les couches Bluetooth avec les couches OSI
– Essayez de découvrir les acronymes utilisés
Source: Riku Mettala, Nokia (Bluetooth White Paper, Aug. 1999, p.5)
Profils
Par profil on entend les applications possibles, les sous-ensembles de
protocoles nécessaires et les spécifications complémentaires, y compris
de test, pour garantir l’interopérabilité des produits de constructeurs
différents
•
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•
•
•
•
•
•
•
cordless telephony
intercoms
serial ports
headsets
fax machines
LAN access
file transfer
dial-up networking
printing
imaging
•
•
•
•
location positioning
human interface devices
PC cards
USB dongles (security
devices)
• + 3 audio and 3 video
profiles (group chaired by
Philips Semiconductor)
• + medical, automotive
File Transfer & Synchronization
• Transfert de (petits) fichiers
• OBEX - Object Exchange
protocol
• Exemple: photos entre
téléphone cellulaire et PC
• Synchronisation des
rubriques d’adresses et des
agendas
• Exemple: assistant
personnel (PDA), téléphone
cellulaire et PC
• IrMC - Infra-rouge
Source: Riku Mettala, Nokia (Bluetooth White Paper, Aug. 1999)
Three-in-One Phone & Ultimate Headset
• Trois applications du même
poste téléphonique portable
• Trois utilisations de l’oreillette
– téléphone cellulaire à
l’extérieur (GSM)
– téléphone sans fils à
l’intérieur (DECT)
– walkie-talkie (Radio
transceiver)
Source: Riku Mettala, Nokia (Bluetooth White Paper, Aug. 1999)
– écouteur/microphone pour le
téléphone cellulaire
– écouteur/microphone pour le
PC
– écouteur/microphone pour la
chaîne Hi-Fi, Télé et radio
Bluetooth LAN Access Point
• Interconnexion réseau Bluetooth et réseau LAN (Ethernet)
Source: P. Johansson, Ericsson Research (IEEE Network, Sep./Oct. 2001, p. 31)
Internet Bridge
Oreillette
PDA
• Utilisation du téléphone cellulaire comme modem radio pour la
connexion à Internet via GSM/ GPRS
Source: P. Johansson, Ericsson Research (IEEE Network, Sep./Oct. 2001, p. 29)
Bluetooth IP protocol stack
• Utilisation de Bluetooth comme sous-réseau IP (à la place
d’Ethernet, par exemple)
• BNEP - Bluetooth Networking Encapsulation Protocol
Source: P. Johansson, Ericsson Research (IEEE Network, Sep./Oct. 2001, p. 33)
BNEP
• Pour les applications il s’agit d’un réseau IP classique
• Le protocole BNEP permet d’encapsuler les datagrammes IP
dans des messages Bluetooth
Source: P. Johansson, Ericsson Research (IEEE Network, Sep./Oct. 2001, p. 33)
Wireless Technologies Comparison
Source: Steve Stroh, “Ultra-Wideband: multimedia unplugged” (IEEE Spectrum, Sep. 2003, p. 26)
Références
• IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
– www.ieee.org
• Bluetooth Special Interest Group (SIG)
– www.bluetooth.com
• Mobile Ah hoc Networks (MANET)
– www.ietf.org/html.charters/manet-charter.html
References: Bluetooth
•
Ron Schneiderman, "Bluetooth's slow dawn", IEEE Spectrum, Nov. 2000, pp.
61-65
•
Riku Mettala, Nokia, "Bluetooth Protocol Architecture", Aug. 1999
•
Per Johansson, Ericsson Research, Manthos Kazantzidis, Rohit Kapor, Mario
Gerla, UCLA, “Bluetooth: An Enabler for Personal Area Networks”, IEEE
Network, September/October 2001, pp. 28-37
•
Bluetooth Special Interest Group (SIG) www.bluetooth.com
•
Mobile Ah hoc Networks (MANET) www.ietf.org/html.charters/manet-charter.html