QoS of WLAN (WiFi) - French

Ecole Nationale des Sciences Appliquées de Tanger
Génie des Systèmes de Télécommunication et Réseaux

Réalisé par: Encadré par:
MOUNIR Assia Mr. MOUSSAOUI
BOULLAILI Imane
BAKKALI Asmae

2008-2009 Projets Réseaux Mobiles

Plan
2

 Introduction
- Généralité sur la QoS
- Généralité sur le WIFI
 Le standard 802.11

- La QoS dans 802.11
 La QoS suivant 802.11 e

 Conclusion

Qualité de service 802.11 e

3 Introduction
Généralité sur la QoS


Notion de la QoS
4

 La Qualité de Service (QoS) est la
capacité à véhiculer dans de bonnes
conditions un type de trafic donné, en
termes de débit, délais de
transmission, disponibilité, taux de
perte de paquets.


Notion de la QoS
5

 But:

 Optimiser les ressources du réseau
 Garantir de bonnes performances aux
applications
 Permet d’offrir aux utilisateurs des débits et
des temps de réponse important


Services de QOS :
6

 La source et la destination du paquet.

 Le protocole utilisé (UDP/TCP/etc.).

 Les ports de source et de destination dans le cas TCP et
UDP.

 La congestion des réseaux.

 La validité du routage (gestion des pannes dans un routage
en cas de routes multiples par ex.)

 La bande passante consommée.
 Les temps de latence.

Paramètres de QoS
7

 Débit (en anglais bandwidth):parfois appelé
bande passante, il définit le volume maximal
d'information (bits) par unité de temps (b/s).

 Perte de paquet (en anglais packet loss):elle
correspond à la non-délivrance d'un paquet de
données, la plupart du temps due à un
encombrement du réseau


Paramètres de QoS
8

 Gigue (en anglais jitter) :C'est un paramètre
important pour les applications communicantes de
type voix ou vidéo où la gigue doit être la plus
faible possible.

La gigue est due principalement aux délais de
transferts variables dans les nœuds du réseau
(swicthes et routeurs).

 Latence (en anglais Delay) :(délai ou temps de
réponse) elle caractérise le retard entre l'émission
et la réception d'un paquet.

Niveaux de service
9

 Meilleur effort

 Service différencié permettant de définir des
niveaux de priorité aux différents flux réseau.

 Service garanti consistant à réserver des
ressources réseau pour certains types de flux.
Le principal mécanisme utilisé pour obtenir un
tel niveau de service est RSVP (Protocole de
réservation de ressources).

GENERALITE SUR LE WIFI
10

Les éléments de base:
 La carte réseau ou la puce
Wireless :
 Un mobile, soit portable, soit PDA
représentant la station “client” du
réseau sans fil
Workstation
Server
Workstation
 Une carte réseau ou une puce de
connexion sans fil
 Le point d’accès
AP AP
Laptop Laptop

Hand-Held Hand-Held
Device Laptop Laptop Device


Les modèles de déploiement:
11

Le mode ad-hoc (ou IBSS,
Independant Basic Service Set)

 Pas d’infrastructure fixe
 Interconnexion directe
entre les équipements


12

Le mode infrastructure basic (BSS,
Basic Service Set)

 Présence d’un point
d’accès qui peut aussi
permettre
l’interconnexion à
l’Internet

 Pas de communication
directe entre les
équipements

13

Le mode infrastructure
étendu (EBSS, Extended
Service Set)

 Présence de plusieurs
points d’accès qui
peuvent aussi permettre
l’interconnexion à
l’Internet

 hand-off au niveau MAC
entre les différents
points d’accès

Accès au Média
14

Distributed Coordination Function (DCF)

Point Coordination Function (PCF)


15

CSMA/CD

CSMA/CA

DCF


CSMA/CA
16

Paquet

Source ACK Destination


Caractéristiques du DCF
17

 Utilise CSMA/CA .

 Configuration ad hoc et infrastructure.

 Un système centralisé.


Principe DCF
18


Les limites de DCF :
19

 Le nombre de collisions augmente et le débit peut chuter
considérablement si les stations sont nombreuses;

 Une station lente impacte tout le réseau;

 Il ne permet pas de garantir le moindre temps de transit
puisque qu’il repose sur un mécanisme aléatoire;

DCF atteint sa limite et peut devenir
insuffisant.


Point Coordination Function (PCF)
20

 Créer un accès sans compétition (contention-free
access, CF).
 Utiliser seulement dans une configuration d'un
réseau d'infrastructure : l’AP qui est le directeur,
 Un AP qui utilise PCF doit aussi utiliser DCF.
 Les trames PCF ont un temps entre les trames (IFS)
plus court que les trames DCF. Ce qui donne aux
trames PCF priorités aux trames DCF.


Caractéristiques PCF
21

 Le PCF est basé sur un concept d’accès libre par
contention. Un PC (Point Coordinator) réside
dans le point d’accès pour gérer la contention.

 La méthode utilisée est le principe du «Pooling»
où chaque station discute avec le «Pooling
Master», ce qui évite le problème des collisions
connues avec le principe du DCF.


Principe PCF
22

CF-Poll
CF-ACK

CF-Poll

Pendant qu’une station émet, les autres attendent que l’AP leur donne la
main. Pour éviter qu’une station, qui a la main et qui n’émet pas, bloque
tout le réseau, l’AP attend de « voir » pendant un intervalle nommé
PIFS (PCF, Inter Frame Space). Si la station n’a rien émis, alors l’AP
passe à la station suivante.


Les limites de PCF :
23

Temps de transmission des stations interrogées est inconnu

Il n'est pas activé sur certains équipements qui considèrent le DCF
comme mécanisme suffisant pour l'utilisation d'un réseau IEEE 802.11.

Problème des stations cachées:
PC PC

CF-Poll
Data
Data
Data
Collision
STA1 STA3
STA2 STA4
BSS1 BSS2

24 QoS suivant 802.11 e
1- Définition de la norme 802.11 e
2- Description
2-1- EDCF (Enhanced DCF)
2-2- HCF : Hybrid Coordination
Function
3- Autres Spécifications 802.11e


1- Définition de la norme 802.11
25
e
IEEE 802.11 Améliorations en termes de
Qualité de Service (QoS) au niveau de la
sous-couche MAC.

transport de la voix, de l'audio et de la
vidéo par le biais des WLAN


2- Description
26

 Paquet Wi-Fi classe de trafic TC (Trafic
Classe ou AC, Access Priority)
 Par exemple :
emails faible priorité de classe.

Voice over WLAN classe de haute
priorité.
 Nouveaux mécanismes de QoS :
- EDCF ou EDCA (Enhanced Distribution Channel
Access) Qualité de service 802.11 e

27

 EDCF est une version améliorée de DCF
utilisant aussi le CSMA/CA.
voix
 Les differents AC sont
distingués par les flux vidéo

qui les utilisent:
Best Effort

Background


28

 Paramètres des AC dans EDCA
CWmin [AC] et CWmax [AC] varient avec les
AC (Audio < Vidéo < Données).

Remplace DIFS par
AIFS [AC] (Arbitration IFS)


29

 Paramètres des AC dans EDCA
L’EDCF définit huit catégories de trafic (TC : Traffic
Categories) ce qui permet de gérer huit niveaux
de priorité,pour les 4 AC.
TC file d’attente TxOP (Transmission
Opportunities)


30

 En bref EDCF améliore DCF selon trois
principes :
 La gestion des files d’attente selon les
priorités par les stations
 Des délais d’attente différents selon la
priorité du message
AIFS (Arbitration Inter Frame Space)
 La possibilité pour une station d’émettre
plusieurs messages ;TXOP (opportunité de
transmission) Qualité de service 802.11 e

2-2 HCF : Hybrid Coordination
Function
31
HCF est une version améliorée du principe du PCF:
 Le point d’accès peut offrir un créneau d’accès
sans collision à une station
 Un Créneau d’accès limité dans le temps

 Émission dans les périodes DCF ou PCF d’une
trame CF-Poll vers une station mobile Msi

 Si la station mobile ne s’en sert pas, le créneau se
termine par CF-End au plus tôt

32
Function
 Adaptation des créneaux d’accès réservés
sans collision à la demande
 possibilité aux stations de demander du trafic
 Introduction d’un mécanisme de réservation
au mode HCCA

 Émission par l’AP d’une trame CC (Contrôle
Contention)
 Trame CC suivie de plusieurs positions de RR
(Reservation Request)service 802.11 e par MS
Qualité de générées

33
Function
En résumé HCF (EPCF) apporte plusieurs
améliorations au PCF:
 L’AP peut reprendre la main pendant les

phases EDCF
 La possibilité pour une station d’émettre
plusieurs messages (TXOP)
 L’AP peut choisir l’ordre dans lequel il

interroge les stations
 il délègue la gestion des files d’attente aux

stations. Qualité de service 802.11 e

3- Autres Spécifications
34
802.11e
En plus de HCCA, EDCA et TXOP, 802.11e précise
des protocoles facultatifs supplémentaires pour
renforcer la QoS de la couche MAC 802.11 :
 APSD :Automatic Power Save Delivery est plus
efficace que la méthode de gestion de l'alimentation
hérité 802.11. La plupart des nouveaux 802.11 station
prennent déjà en charge la gestion de l'alimentation
un mécanisme similaire à APSD. il est très utile pour
un téléphone VoIP, comme les débits de données sont
à peu près les mêmes dans les deux directions.
 BA : Block Aknowledgements permet à un ensemble
de TXOP d'être reconnu dans un cadre unique. Ce
protocole fournira moins de frais généraux quand plus
de TXOPs sont spécifiés

3- Autres Spécifications
35
802.11e
 Noack : En qualité de service de mode, le service
de classe pour les trames à envoyer peut avoir
deux valeurs: QosAck et QosNoAck. les trames
avec QosNoAck ne sont pas reconnus. Cela évite
la retransmission de données avec à grand
temps_critique.
 DLS : Direct Link Setup permet le transfert direct
station-à-station au sein d'une trame Basic
Service Set. Cette mesure est destinée à l'usage
des consommateurs, où à la station où le transfert
est le plus couramment utilisé.

Conclusion
36

 Les premiers réseaux sans fil ne
prenaient pas en charge la QdS
 Toutes les dernières versions

(WiFi, Bluetooth et ZigBee) la
proposent.
 Beaucoup de travaux restent à

faire

37 2008-2009


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