Cours05.pdf

Réseaux Mobiles
Mr.Saïd Oulamine
e-mail : oulaminebaadi@gmail.com
1 Copyright : Réseaux Mobiles
Pr. Saîd Oulamine- 2022/23

1. Modes de partage
2. Techniques d ’accès multiples
3. Cas particulier : CSMA/CA
4. Synthèse
IV.Partage
IV.Partage de ressources
de ressources
2
4. Synthèse
Copyright : Réseaux Mobiles Pr. Saîd Oulamine-
2022/23

3.
3. Cas Particulier : CSMA/CA
Cas Particulier : CSMA/CA
Accès Multiples :CSMA/CA (Wifi)
3
2022/23
rois terminaux:
veulent accèder
au Wifi !

Première option:
Première option:
2022/23
4
802.11 CSMA/CAWITHOUT HiddenTerminals (pearsoncmg.com)

Couche MAC IEEE802.11
Deux modes :
1. DCF : Fonction de Coordination Distribuée
(Distributed Coordination Function)
 basée sur CSMA avec deux extensions :
 CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access /
Collision Avoidance)
CSMA/CA:
CSMA/CA:
Collision Avoidance)
 Réservation du canal avec RTS/CTS
 Collisions en (DCF)
 Appropriée à transmission de données (sans QoS)
 Utilisation : en modes ad-hoc
et en mode infrastructure
2022/23
5

2. PCF : Fonction de Coordination Centralisée
(Point Coordination Function)
 Basée sur interrogation périodique d’AP
les stations mobiles
 Sans collisions
 Appropriée au services temps réel
Mécanisme : CSMA/CA
 Appropriée au services temps réel
 Utilisation : en mode infrastructure seulement
Conclusion:
DCF : Mode ad-hoc
DCF et PCF : Mode Infrastructure
2022/23
6

DCF : CSMA/CA
DCF : CSMA/CA
 Station voulant transmettre écoute support,
 Si occupé, transmission différée
 Si libre pour temps spécifique DIFS
(Distributed Inter Frame Space) , la station autorisée
à transmettre
 Réduire probabilité d’avoir 2 stations en collision, la
norme définit deux mécanismes:
 1 mécanisme de Virtual Carrier Sense
(sensation virtuelle de porteuse) via l’indicateur NAV
(Network Allocation Vector)
 1 mécanisme de contention ou Backoff.
2022/23
7

Norme définit également 4 types d’espace entre deux
trames, de différentes propriétés :
1. SIFS (Short Inter Frame Space) : 28s de durée utilisé
pour séparer transmissions d’un même dialogue
(par exemple Fragment-ACK).
une seule station autorisée à transmettre après SIFS
une seule station autorisée à transmettre après SIFS
2. PIFS (Point Coordination IFS): 78s de durée utilisé par
AP( Point d’Accès) , accès au support avant n’importe
quelle autre station
2022/23
8

3. DIFS (Distributed IFS) : 128s de durée utilisé par une
station voulant commencer une nouvelle transmission
4. EIFS (Extended IFS) : intervalle plus long utilisé par une
station recevant un paquet qu’elle ne comprend pas. Ceci
permet d’éviter collision de station qui ne comprend pas
l’information sur avec un futur paquet
l’information sur avec un futur paquet
2022/23
9

Mécanisme (Virtual Carrier Sense) VCS via NAV
 VCS utilise un mécanisme de minuterie: vecteur d’allocation
réseau NAV (Network Allocation Virtual).
NAV maintient une prédiction du trafic futur sur support
basé sur informations de valeur de durée , vue dans une
transmission de trame précédente.
 Lorsque 1 Station 802.11 n’émet pas, elle écoute :
 Lorsque la station d’écoute entend une transmission de
trame d’une autre station, elle examine l’en-tête de cette
trame et détermine si le champ «Duration/ID » contient une
valeur de durée ou valeur ID.
2022/23
1
0

 Si le champ contient une valeur Durée, la station d’écoute
réglera sa minuterie NAV sur cette valeur.
La station d’écoute utilisera alors le NAV comme minuterie de
compte à rebours, sachant que le support RF doit être occupé
jusqu’à ce que le compte à rebours atteigne 0.
 Ce processus permet essentiellement à la Station émettrice
802.11 d’informer les autres stations que le support sera
802.11 d’informer les autres stations que le support sera
occupé pendant un certain temps (durée / valeur ID).
 stations qui ne transmettent pas écoutent et entendent
duration / ID, (NAV) et attendent que leur minuterie atteigne 0
avant de pouvoir se disputer support et éventuellement
transmettre.
2022/23
1
1

 Une station ne peut pas se disputer le support tant que sa
minuterie NAV n’est pas égale à 0, pas plus qu’une station ne
peut transmettre sur le support si la minuterie NAV est réglée
sur une valeur différente de zéro.
2022/23
1
2

Mécanisme de Contention ou Backoff
 A la fin de la transmission d’un paquet de données, le
support redevient libre, et il est possible que deux
stations démarrent un échange simultanément.
=> Norme IEEE802.11 a mis en place une
temporisation aléatoire appelée contention ou backoff.
temporisation aléatoire appelée contention ou backoff.
 chaque station qui choisit un nombre aléatoire n entre
0 et N et attend ce nombre n de slots avant de pouvoir
accéder au support.
2022/23
1
3

Back Off
2022/23
1
4

 Back off : est exponentiel, chaque fois qu’une station
entre en collision, temps d’attente augmente
exponentiellement.
 Algorithme de backoff exponentiel exécuté quand une
station veut émettre et support occupé ou après chaque
transmission ou retransmission réussie
transmission ou retransmission réussie
 Mécanisme n’est pas utilisé quand station décide
transmettre un nouveau paquet et que support libre
pour un temps supérieur à DIFS.
 Détection de collision est effective par une
non-réception d’ACK.
2022/23
1
5

Fenêtre CW (Contention Window)
 TBackoff = Rand[0;CW].Ts avec CW = 2ⁿ -1
 CW : double après chaque collision.
 802.11a et g : CWmin = 15, CWmax = 1023 ;
 802.11b : CWmin = 31, CWmax = 1023
 Ts : Time slot. Varie de norme en norme : 802.11a : 9 µs
802.11b : 20 µs / 802.11g : 10 µs
2022/23
1
6

CSMA/CA
CSMA/CA Avec RTS/CTS
Avec RTS/CTS
Deuxième option
Deuxième option:
2022/23
1
7
802.11 CSMA/CAWITH HiddenTerminals (pearsoncmg.com)

CSMA/CA et RTS/CTS
 Faiblesses de CA
◦ Risque que le temps de backoff soit le même pour
deux stations en émission , donc
◦ un problème de station caché
C
: CSMA/CA
: CSMA/CA et RTS/CTS
et RTS/CTS
2022/23
1
8
A
B
C
A B C
A’s signal
strength
C’s signal
strength

CSMA/CA
CSMA/CA AVEC RTS/CTS
AVEC RTS/CTS
C
2022/23
1
9
A
B

CSMA/CA
CSMA/CA + RTS/CTS
+ RTS/CTS
2022/23
2
0
A
B
C

AP
A B
reservation collision
: CSMA/CA
: CSMA/CA + RTS/CTS
+ RTS/CTS
Copyright : Réseaux Mobiles Pr. Saîd
Oulamine- 2022/23
6
-
2
1
time
DATA (A)
defer

Débit effectif
Débit effectif :
 Débit effectif d’une transmission < au débit de couche
physique (11 Mb/s ou 54 Mb/s) grâce aux en-têtes des
trames et des délais d’attente lors des transmissions
(DIFS, Backoff, Acquittements ACKs).
 Débits effectifs pour un datagramme IP dépend
Débit effectif :Wifi :
Débit effectif :Wifi :
 Débits effectifs pour un datagramme IP dépend
de la taille du paquet.
2022/23
2
2

Efficacité spectrale:
Efficacité spectrale:
 En transmissions numériques, l'efficacité
spectrale η se définit comme étant le rapport
entre le débit (en bit/s) et la bande passante
(en Hz).
Débit Global et Spectre
Débit Global et Spectre
(en Hz).
Bande passante :un ensemble de bandes
de fréquences
2022/23
2
3

Bande de fréquences: ISM
Bande de fréquences: ISM
◦ 1 découpage en bandes de fréquences : 80 MHz:
Wifi : Débit effectif
80 MHz
2
4
2022/23

1
Bande de fréquences
Bande de fréquences
 BF permet 1 débit max en vitesse de «symboles»:Rs
BF
wifi : Débit effectif
 1 symbole est:
25
-Rs/2 0 Rs/2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
BP
amplitudes
2022/23
-Rs/2 Rs/2
Nombre de bits .
Ts = Nb xTb
Ts : durée du symbole
Tb : durée du bit
 Symbole représente fct :
Sin(X)/X

Caractéristiques de IEEE 802.11
Caractéristiques de IEEE 802.11
 1 canal = 1.1 à 2.2Mb/s
 Recouvrement entre canaux proches les uns des
autres
2
6
2022/23

Étalement du spectre (DS
Étalement du spectre (DS-
-SS)
SS)
◦ Problème : multiples chemins (fading)
Dans les transmissions sans fil, l'atténuation du signal ou évanouissement momentané d'une émission de radio
2
7
2022/23
Direct-Sequence Spread Spectrum (DSSS)

Occupation spectrale
Occupation spectrale:
:
 2 possibilités
 sans étalement de spectre
 2 débits possibles (BPSK/QPSK) : 1 Mb/s ou 2Mb/s.
 durée chip = durée symbole
 1 sensibilité aux chemins multiples et 1 résolution
temporelle
temporelle
 durée impulsion = 1μs
 avec étalement du spectre
 1 utilisation de la séquence de Barker (Nbre chips=11)
 réduction du nombre de canaux ( de 16 c à 13 c)
 Durée d’1 chip = (durée symbole) /11
2
8
2022/23

 1 Possibilité d’augmenter débit jusqu’à 11Mb/s par
augmentation de taille de constellation
2
9
2022/23

1
10
DS
DS-
-SS
SS (étalement de spectre)
-33 -22-11 0 11 22 33
0,01
0,1
1
01001000111
Séquence de Barker MHz
3
0
2022/23

DS
DS-
-SS
◦ 60 MHz au lieu de 66 MHz, correspond à 12c x 5MHz
Débit effectif
Débit effectif
13
12
9
8
2
1
partiellement
interdits en France =>nov.2002
puiss.limitée à 10mW
Permission = 100mW
(indoor)
3
1
2022/23
60 MHz = 5x12
MHz

13
12
9 11
10
DS
DS-
-SS
►Occupation spectrale = 15 MHz
Débit effectif
Débit effectif
3c x 5
MHz
32
Occupation spectrale
Copyright : Réseaux Mobiles Pr.
Saîd Oulamine- 2022/23

Caractéristiques de IEEE 802.11b
Caractéristiques de IEEE 802.11b
 1 ou 2Mb/s : 1Ms/sec; BPSK/QPSK
 11 chips (Barker)
 plus robuste que 802.11
 plus robuste que 802.11
 5,5 ou 11 Mb/s : 1,375Ms/sec, QPSK
 8 chips (CCK)
 Meilleur débit que 802.11 pour même
couverture
3
3
2022/23

«Throughput
Throughput» (Capacité)
» (Capacité)
◦ Débit annoncé est égal au débit de tous les bits à
transmettre
◦ Débit réel (ou utile) est le débit dont l’utilisateur
◦ Débit réel (ou utile) est le débit dont l’utilisateur
dispose réellement
◦ Entêtes et paquets de contrôle
◦ Erreurs et retransmission
3
4
2022/23

8
9
10
11
12
IEEE 802.11b
Débits en Mbit/s
Débits en Mbit/s
collisiions
Request frame
1
2
3
4
5
6
7
8
1 2 5.5 1.1Mbit/s
Idle time slot IFS
PHY overhead of ACK
MAC Overhead ACK
TCP Overhead
net throughput
3
5
2022/23

Mesures: Débit
Mesures: Débit fct
fct SNR
SNR
Cas particulier CSMA/CA
4.5
3
6
2022/23
2.5
15 dB 35 dB

1 point d'accès muni d'une seule
carte :
Débit réel mesuré :
2,4 Mbit/s
AP
Carte A
Slot B
vide
CSMA : accès partagé Canal
indifférent
3
7
2022/23

1 point d'accès muni
de 2 cartes :
même canal
3,5 Mbit/s
AP
Carte B
Carte A
Réseau 2
Canal 10
Réseau 1
Canal 10
Réseau 1
Canal 10
Ce n’est plus le même
canal logique,
mais même canal physique
3
8
2022/23

de 2 cartes :
canaux 10 et 11
1,7 Mbit/s
AP
Carte B
Carte A
Réseau 2
Canal 11
Réseau 1
Canal 10
Brouillage entre canaux
3
9
2022/23

de 2 cartes :
canaux 10 et 12
2,2 Mbit/s
AP
Carte B
Carte A
Réseau 2
Canal 12
Réseau 1
Canal 10
Canal 12
Canal 10
Brouillage entre canaux
4
0
2022/23

de 2 cartes :
canaux 10 et 13
3,8 Mbit/s
AP
Carte B
Carte A
Réseau 2
Canal 13
Réseau 1
Canal 10
Canal 13
Canal 10
Indépendance des canaux
4
1
2022/23

1. Modes de partage
2. Techniques d ’accès multiples
3. Cas particulier : CSMA/CA
4. Synthèse
IV.Partage
IV.Partage de ressources
de ressources
4
2
4. Synthèse
2022/23

Partage de spectre radio
Partage de spectre radio:
:

 Mécanismes de CSMA/CA
Mécanismes de CSMA/CA
 Perte de débit global, le spectre est minimisé
 Domaine fréquentiel : limiter la largeur du spectre
 Domaine temporel : synchroniser le système,
et limiter les temps «perdus».
Synthèse
Synthèse
et limiter les temps «perdus».
 Codes : 1 approche plus souple puisque l’évolution
du SIR est progressive, il y a donc un risque de
débordements.
4
3
2022/23

Réseaux Mobiles
Mr.Saïd Oulamine
e-mail : oulaminebaadi@gmail.com
4
4 Copyright : Réseaux Mobiles
Pr. Saîd Oulamine- 2022/23

Cours05.pdf

Recommandé

Recommandé

Contenu connexe

Similaire à Cours05.pdf

Similaire à Cours05.pdf (20)

Plus de ManalAg

Plus de ManalAg (14)

Dernier

Dernier (8)

Cours05.pdf