2. Sommaire
Vers une gestion centralisée du Wifi
Vers toujours plus de débit:
MIMO 802.11n, 802.11ac
Peut-on imaginer un cœur de réseau
fonctionnant en wireless ? le Mesh
Alternatives PAN (Bluetooth,
Zigbee,…)
Alternatives MAN (WiMax, 4G,…)
3. Vers une gestion centralisée
du Wireless LAN
Ex: évolution du Wireless chez Cisco
4. Evolution de l’administration
AP indépendants lourds à gérer quand
le nombre augmente:
Serveur web embarqué ou CLI
SNMP, Scripts ?...
Deux types d’AP:
Autonomous indépendants
LightWeight nécessite un contrôleur
ayant toute l’intelligence
5. Gestion centralisée
Solution Cisco: rachat de AireSpace,
inventeur de LWAPP
(LightWeightAccessPoint Protocol)
Solutions centralisées ~identiques
chez constructeurs compétiteurs:
Aruba
Trapeze
Nortel
Ruckus
6. Regardons déjà les Points d’accès
EOS: Aironet 1000 Series Lightweight
Access Point
Dual-band 802.11a/b/g
Antennes intégrées
Pour bureaux, et emplacements similaires
Disponible en version « Lightweight »
uniquement
Aironet 1100 Series
Single-band 802.11b/g
Antennes intégrées
Pour bureaux, et emplacements similaires
Disponible en version « Lightweight » et
« Autonomous »
Aironet 1130 AG Series
Dual-band 802.11a/b/g
Antennes intégrées
Pour bureaux, et emplacements similaires
Disponible en version « Lightweight » et
« Autonomous »
Deux versions possibles :
• Version « Lightweight »
• Utilisable avec le Lightweight Access Point
Protocol (LWAPP), Cisco Wireless LAN
Controler, et Cisco Wireless Control System
(WCS)
• Version « Autonomous »
• Basé sur IOS Software, et peut de façon
optionnelle marcher avec Cisco Works
Wireless LAN Solution Engine (WLSE)
Deux types d’alimentation :
• Avec « Power injector »
• Nécessaire si le commutateur sur lequel sont
branchées les bornes n’est pas PoE
• Avec « Power supply »
• Nécessaire si le commutateur est PoE. Par
défaut, les bornes contiennent un power
supply.
7. Points d’accès
Aironet 1200 Series
Single-band 802.11b/g
Upgrade possible pour réseaux 802.11a/g
Disponible en version « Lightweight » et « Autonomous »
Aironet 1230 AG Series
Dual-band 1ère génération 802.11a/b/g
Disponible en version « Lightweight » et « Autonomous »
Aironet 1240 AG Series
Dual-band 2ème génération 802.11a/b/g
Environnement industriel (hautes températures, usines,
entrepôts, …)
Disponible en version « Lightweight » et « Autonomous »
8. Points/Ponts d’accès – Tropicalisés
(pour l’extérieur)
Aironet 1300 Series
Utilisable en tant que point d’accès ou pont d’accès (Single-band 802.11b/g)
Idéal pour secteurs extérieurs, raccordement de réseaux ou pour infrastructures
extérieures pour réseaux mobiles
Antennes intégrées ou extérieures optionnelles
Support des configurations point à point et point à mutlipoint
Disponible en version « Lightweight » et « Autonomous »
Aironet 1400 Series
Pont d’accès Dual-band 1ère génération 802.11a/Sb/g
Support des configurations point à point et point à mutlipoint
Antennes intégrées ou extérieures optionnelles
Disponible en version « Autonomous » uniquement
Aironet 1500 Series
Existe en Single-band (802.11 b/g) ou Dual-band 2ème génération 802.11a/b/g
Déploiement évolutif de WLANs extérieurs utilisant la technologie « Mesh »
Disponible en version « Lightweight » uniquement
10. Contrôleurs WLAN
Gestion des réseaux sans fil sécurisés à l’échelle de
l’entreprise
Utilisation du protocole sécurisé
LWAPP (Lightweight Access Point Protocol)
ou CAPWAP (Control And Provisioning of Wireless Access
Points)
entre points d’accès et les contrôleurs WLAN
Plusieurs gammes selon le besoin
• Nombre de points d’accès ou taille de l’entreprise
• Ports d’extension
• A intégrer dans gros chassis sous forme de carte fille
12. Contrôleurs WLAN
Controller WLAN 2106 (ceux de l’IUT)
8 ports 10/100 Ethernet (RJ-45)
Supporte 6 point d’accès
Deux ports PoE
Interface Web d’administration
Interface CLI mais pas IOS
http://www.cisco.com/en/US/products/ps7221/index.html
13. Light Weight Access Point Protocol
« LWAPP »
LWAPP : premier protocole de communication entre les
bornes et le contrôleur
LWAPP contribue à assurer la sécurité des
communications entre les bornes et le contrôleur
Schéma de principe LWAPP :
LWAPP
Authentification mutuelle
AP-Contrôleur
Chiffrement des flux de contrôle
(AES-CCM)
AP
WLC
14. La connectivité vers le contrôleur
Les bornes légères
livrées avec une image de base
permettant de contacter le contrôler pour établir un
tunnel LWAPP
Le contrôleur (Wireless LAN Controller – WLC)
possède l’intelligence et gère la configuration
de toutes les bornes affiliées
Chaque borne connaît au préalable:
son @IP,
@IP de default gateway
@IP de l’interface de Management du contrôleur
Afin d’être capable de monter un tunnel LWAPP avec
l’interface AP Manager du contrôleur
15. Procédure d’établissement
d’un tunnel LWAPP
Lorsque la borne a son IP et qu’elle connaît l’adresse de management
du contrôleur (WLC), elle envoie une requête « LWAPP Join »
Le WLC répond à la borne l’autorisant l’AP à monter son tunnel LWAPP
La borne télécharge son image sur le WLC (firmware,
configuration) et redémarre
La borne est maintenant définitivement associée au WLC
16. Fonctionnement de la 3ème génératio
L’AP encapsule tout le trafic dans un tunnel LWAPP (ou CAPWAP
maintenant) en direction du controller
Le controller bridge le trafic des clients de manière centrale
Data VLAN
Voice VLAN
Management VLAN
LWAPP/CAPWAP
Tunnel
18. Cisco Wireless Layer 2 Roaming
Single Cisco WLC
Or multiple Cisco WLCs in the same
subnetwork
Transparent to the client
The session is sustained during
connection to the new AP
The client continues using the same
DHCP-assigned or static IP address
20. Cisco Wireless Layer 3 Roaming
Multiple Cisco WLCs in different subnetworks
Transparent to the client
The session is sustained during connection
to the new AP
Tunnel between the anchor Cisco WLC and
foreign Cisco WLC along with special
handling of the client traffic by both
controllers allows the client to continue
using the same DHCP or client-assigned IP
address while the session remains active
Set up via either a symmetric or asymmetric
tunnel
24. Wireless Control System (WCS)
Couche supplémentaire sur WLC
• Service d’administration et supervision des WLC
Géolocalisation
Détection de « Rogues »
IDS et « containment »
Création de rapports automatisés
Gestion des alarmes
Reporting
25. Outils de management pour points d’accès « Lightweight »
Cisco Wireless Location Appliance (Serveur de
localisation sans fil)
Première solution industrielle de localisation permettant de suivre simultanément
plusieurs milliers d’unités au sein même de l’infrastructure de réseau WLAN
Met à la disposition des applications critiques comme le suivi des actifs de valeur, la
gestion informatique, et la sécurité par secteur, toute la puissance d’une solution
économique à haute résolution
Utilise les contrôleurs WLAN et les points d’acès « Lightweight » pour localiser des
dispositifs à quelques mètre près
Installation rapide et intuitive
28. Quel est le besoin ?
Temps estimé pour télécharger une émission TV HD de 30minutes
29. Après le b/g/a… quels sont les challenges à
relever pour transmettre encore plus vite ?
Le Multipath
Tout est dans le delta(t)…
Comment retourner ce défaut en une qualité
?
L’entropie
Comment augmenter le débit: codec ou
largeur de bande
Meilleure qualité de signal
Plus de puissance ou de combinaison
Sans sortir des clous de la régulation
30. Repousser les limites: c’est
possible…
technologies 802.11a, 802.11b et 802.11g:
largement déployées aujourd'hui
limitation principale : les débits
le 802.11n visera à :
atteindre dans les mêmes conditions des débits
> x 10
une couverture radio améliorée grâce à une
technique assurant une meilleure
propagation du signal
802.11n s'appuie largement sur la technologie
MIMO qui met en œuvre plusieurs concepts
importants
31. Conventional (SISO)
Wireless Systems
Conventional “Single Input Single Output” (SISO)
simplicity and low-cost
but some shortcomings:
Outage occurs if antennas fall into null
Switching between different antennas can help
Energy is wasted by sending in all directions
Can cause additional interference to others
Sensitive to interference from all directions
Output power limited by single power amplifier
channel
RadioDSPBits
TX
Radio DSP Bits
RX
32. MIMO
Wireless Systems
Multiple Input Multiple Output (MIMO) systems with multiple
parallel radios improve the following:
Outages reduced by using information from multiple antennas
Transmit power can be increased via multiple power amplifiers
Higher throughputs possible
Transmit and receive interference limited by some techniques
channel
Radio
D
S
P
Bits
TX
Radio
Radio
D
S
P
Bits
RX
Radio
33. Il faut de meilleurs résultats… mais
tout en conservant la compatibilité…
802.11a 802.11b 802.11g 802.11n
Maximum Data
Rate
54 Mbps 11 Mbps 54 Mbps 600 Mbps
Modulation OFDM DSSS or CCK DSSS or CCK
or OFDM
DSSS or CCK or
OFDM
RF Band 5 GHz 2.4 GHz 2.4 GHz 2.4 GHz or 5 GHz
Number of
spatial streams
1 1 1 1 to 4
Channel Width 20 MHz 20 MHz 20 MHz 20 MHz or 40 MHz
34. Premiers secrets pour atteindre les objectifs:
OFDM et la réutilisation des canaux
Doubler la largeur des canaux utilisés
Passer de 20 MHz à 40 MHz
Gestion dynamique
802.11n améliore le 802.11a/g
Modulation OFDM améliorée
++code rate & ++bandwidth
65 Mbps
35. Rappel: MultiPath (Chemins multiples )
Phénomène du à la réflexion
Direct Path
Reflected Path
Reflected Path
Wall
Paroie de bureau
36. Transformer un inconvénient en
un avantage ?
Les ondes radio empruntent différents chemins (on
connait: c’est le multipath…)
idée de multiplier le nombre d'antennes du récepteur
pour fournir plusieurs points de vue du signal émis
Solution précédente: « diversity » déjà exploitée
souvent dans l'unique but de sélectionner l'antenne
qui capte le signal le plus puissant
moins de point d’ombre/signal nul
signal reçu décodé avec meilleure fiabilité
Contrepied
MIMO va profiter de ce phénomène pour transmettre
des informations différentes sur plusieurs antennes
tout en s'appuyant sur le principe de l'OFDM
37. Maximal
Ratio
Combining
En réception
Combinaison des multiples messages reçus
Message(t)+Message(t+delta(t1)) +Message(t+delta(t2))
Augmente la sensibilité
Compatible avec clients MIMO et SISO
38. (Transmit)
Beam
Forming
En émission
Emissions volontairement déphasées du même message par de
multiples antennes
Message(t)+Message(t+delta(t1)) +Message(t+delta(t2))
qui arriveront en phase sur la destination
Augmente la puissance globale du faisceau
Augmente la sensibilité au niveau du récepteur
Compatible avec clients MIMO et SISO
39. Spatial
Multiplexing
Emission et réception participent
Plusieurs antennes transmettent en parallèle
Augmente le débit
Clients MIMO uniquement
41. Dates clés
AP-1250 de Cisco
IOS 12.4 Août 2007
Draft 2.0
spec. moved
to Letter
Ballot
Letter Ballot passes
Jan
2007
Mar Jun
WFA
begins draft
2.0 inter-op
Draft 2.0 products
available in the
market
Aug Sep
2008
IEEE
802.11n
standard
ratified
Ratified 802.11n
products available
(assumes no major
changes in
standard)
Oct Oct
2010
2 years into a 4 year
laptop refresh cycle
(50% of users have
802.11n)
42. 802.11 WLAN Standards
802.11b 802.11a 802.11g 802.11n
Standard Approved Sept. 1999 Sept. 1999
June
2003
?
Available Bandwidth 83.5 MHz 580 MHz 83.5 MHz
83.5/580
MHz
Frequency Band of Operation 2.4 GHz 5 GHz 2.4 GHz 2.4/5 GHz
# Non-Overlapping Channels
(US)
3 24 3 3/24
Data Rate per Channel 1 – 11 Mbps 6 – 54 Mbps 1 – 54 Mbps
1 – 600
Mbps
Modulation Type DSSS, CCK OFDM
DSSS, CCK,
OFDM
DSSS, CCK,
OFDM,
MIMO
45. 802.11ac: a new Wifi Eldorado ???
5 Ghz only for new features
VHT (very high throughput): new physical layer
only in 5Ghz
HT (from 802.11n) was also available in 2,4Ghz
Enhancements of 802.11
3 streams
Wider channels: max 80 Mhz channel
256 QAM modulation
…
to reach 1300Mbps (theoritically speaking)
Does not mean 1300Mb of data /s because of
wifi specific overhead
46. Channels: always wider…
Modulation/Coding: always more too…
802.11n: 20 and 40 Mhz’
large channels thanks to
channel bonding
802.11ac:
80Mhz’ large
Carrefully planned
Still OFDM
QAM modulation/
constellation scheme
improved
But needs « strongest »
signal to achieve 256
in largest channels…
What about roaming and
maintaining 256 QAM ?...
What about walls attenuation ?
What about coexistance and
protection mechanisms ?
PHY Aggregation
Max Bytes
(Layer 2)
Max Bytes
(Layer 1)
11b N
(fragmentation often used)
2,304 ~2,336
11a/g N 2,304 ~2,336
11n Y 7,935 65,535
11ac Y 11,454 1,048,575
47. From old BPSK to 256-QAM
Efficiency gain from
modulation does not
increase linearly
Requires 802.11ac AP and
client
higher SNR needed
works much better near the AP
48. Evolution of WiFi channel width
Side effects: partial spectrum sharing
between wideband and narrowband
channels
40MHz channel
20MHz
40MHz
20MHz
160MHz channel
80MHz
50. Up to 8ss (spatial streams)
8x8:8 (MIMO) 8x8:8 (MIMO)
Nota: Short range for 4+ streams…
51. « Back to lower rates… »
Bluetooth vs 802.11
Similitudes
Technologies sans fil
ISM 2.4 Ghz
Accès LAN Ethernet
Différences
Débits
Porté de fonctionnement
Techniques de modulation
Nombre d’utilisateurs
Sécurité
Complémentaires
53. Introduction : contexte
Standard de liaison radio faible portée
Motivations : remplacement de toute la
connectique nécessaire à l’interconnexion de
matériels électroniques fixes ou portables
Possibilité d’accéder à des réseaux locaux
(LANs) ou de réaliser des picoréseaux
(piconets)
Objectifs :
Faible consommation
Faible coût
Interopérabilité totale sans intervention de
l’utilisateur
54. Introduction : histoire
Introduit par Ericsson en 1994
Harald Blaatand «Bluetooth» II,
roi du Danemark de 940 à 981
Sa pierre tombale indiquait :
Harald a christianisé la
Scandinavie
Harald a contrôlé le
Danemark et la Norvège
Harald pensait que les
ordinateurs portables et les
téléphones mobiles devaient
communiquer sans fils
55. Introduction : challenges
Utilisation d’une bande de fréquences libres
d’utilisation et universelle
Dispositifs mobiles : nécessité de s’adapter
aux environnement changeant rapidement
Implantation la plus petite possible : embarqué
Puissance consommée : une faible fraction du
dispositif hôte
Établissement de la communication
automatique
Synchronisation des horloges
56. Introduction : spécifications
Bande ISM (Industrial, Scientific &
Medical) : 2,4 GHz
Les spécifications Bluetooth
comprennent :
La spécification des protocoles matériels et
logiciels
Des profiles d’utilisation et des contraintes
d’interopérabilité
57. Introduction : spécifications
Opère dans la bande 2.4 GHz à un débit de
données maximal de 1 Mb/s (v1)
Étalement de spectre par saut de fréquence
(Frequency Hopping Spread Spectrum) :
divise la bande en n canaux (2.402 - 2.480
GHz = 79 canaux)
Changement de canal de façon pseudo-
aléatoire, déterminée par le maître
8 périphériques par piconet (1 maître et 7
esclaves)
Piconets combinés en scatternets
58. Avantages du Frequency-
hopping
Opère dans un
environnement radio
bruité
Rend le lien robuste:
Évite les interférences
avec les autres
signaux en sautant sur
une nouvelle
fréquence après avoir
émis ou reçu un
paquet
Paquets courts et
sauts de fréquences
rapides limitent
l’impact des fours
micro-ondes et autres
sources…
59. Usage : casques sans fils
Bénéfices pour l’utilisateur :
Accès à des périphériques multiples
Téléphones sans fils
Opérations mains-libres
60. Usage : synchronisation
Bénéfices pour l’utilisateur :
Synchronisation de proximité
Maintenance aisée des bases de données
Base de données d’informations commune
61. Usage : points d’accès données
Bénéfices pour l’utilisateur :
Plus de connecteurs
Accès Internet aisé
Partage de connexion
62. Architecture: Réseau Bluetooth (Piconet)
master
slave5
slave1
Piconet
slave3
slave2
slave4
slave7
slave6
parked
slave
parked
slave
parked
slave
parked
slave
Ensemble de
périphériques
connectés de
manière ad-hoc
Une unité se
comporte en
maître, les autres
en esclaves, pour la
durée de la
connexion piconet
Chaque piconet a
un unique
motif/ID de saut
63. Architecture : piconet
Toplogie en étoile
Maître
définit l’horloge et le saut de
fréquence
administre le piconet (polling)
peut connecter jusqu’à 7 esclaves
simultanément ou 250 esclaves
inactifs (parqués)
Canaux logiques
Asynchronous, packet oriented donc
connection-less (ACL)
Synchronous, connection-oriented -
SCO (voice, slot reservation)
M
SS
S
SB
P
P
M=Master
S=Slave
P=Parked
SB=Standby
64. Architecture : scatternet
Liaison de piconets co-
localisés partageant des
périphériques maîtres ou
esclaves
Un périphérique peut être
à la fois maître et esclave
Système haute capacité :
chaque piconet a une
capacité maximale (720
kbps)
M
M
SS
S
S
P
SB
SB
P
P
M=Master
S=Slave
P=Parked
SB=Standby
65. Architecture « stack bluetooth »
Application Framework
& Support
RF
BB
LMP
HCL
L2CAP
Autres TCS RFCOMM
Data
SDP
Applications
Audio
Host Controller Layer
Radio
Bande de base
Link Manager Protocol
Logical Link Control &
Application Protocol
66. Architecture : couche radio
Opère dans la bande 2,4 GHz
Communication en étalement de spectre
Saut de fréquence : frequency hopping
79 canaux espacés de 1MHz:
2402 + k MHz et k=0,1,…,78
1600 changements/s :
hop slot de 625 μs
Sauts rapides : nombreux réseaux coexistants
Faible taille de paquets : bande bruitée, taux
d’erreur élevé
En-têtes des paquets protégés : correction d’erreur
RF
BB
LMP
HCL
L2CAP
AutresTCSRFCOMM
Data
SDP
Applications
Audio
67. Architecture : couche radio
Voix et données simultanément:
432 Kbps (full duplex), 721/56 Kbps
(asymmetric) ou
3 canaux de voix simultanés en full duplex par
piconet (CVSD @ 64 Kbps) ou
une combinaison de voix et de données
Trois classes de composants:
Class 1 – 20 dBm (100 mW) – Power control required
Class 2 – 4 dBm (2.5 mW) – Power control required
Class 3 – 0 dBm ( 1 mW)
RF
68. Architecture :
bande de base
Contrôle la couche radio
Fournit les séquences de sauts de
fréquence
Gère le cryptage bas niveau
RF
BB
LMP
HCL
L2CAP
AutresTCSRFCOMM
Data
SDP
Applications
Audio
69. Architecture : bande de base
SCO : Synchronous Connection Oriented
Used primarily for voice
Time bounded symmetric connection
Use reserved, non-polled transmission slots
ACL : Asynchronous Connectionless
Used primarily for packet data
Both symmetric and asymmetric
Master controls the link
Broadcast messages supported (address 0)
BB
70. Architecture :
couche application
Les applications accèdent à la couche
L2CAP directement ou à travers un
protocole tel RFCOMM, TCS ou SDP
Modèles d’utilisation :
Téléphone trois-en-un : un seul combiné fonctionne
comme intercom, téléphone, ou mobile selon les
services disponibles
L’attaché-case : liaison portable / téléphone
Synchronisation automatique
Casques sans-fils
Kits mains libre pour véhicule
Domotique, partage de données lors de réunions,
alarmes, systèmes de sécurité, accès réseau en zones
publiques
RF
BB
LMP
HCL
L2CAP
AutresTCSRFCOMM
Data
SDP
Applications
Audio
71. Profiles
Les profiles permettent
l’interoperabilité entre des matériels
de différents fabricants pour des
services spécifiques et cas
d’utilisations
Un profile :
Définit un ensemble de messages et de
procédures
Donne une description complète de la
communication entre deux éléments
72. Les profiles Bluetooth
Il existe 13 profiles Bluetooth initiaux correspondant
à autant de fonctions possibles dans une connexion :
K1 : GAP Generic Access Profile
K2 : SDAP Service Discovery Application Profile
K3 : CTP Cordless Telephony Profile
K4 : IP Intercom Profile
K5 : SPP Serial Port Profile
K6 : HS Headset Profile
K7 : DNP Dial-up Networking Profile
K8 : FP Fax Profile
K9 : LAP LAN (Local Area Network) Access Profile
K10 : GOEP Generic Object Exchange Profile
K11 : OPP Object Push Profile
K12 : FTP File Transfer Profile
K13 : SP Synchronization Profile
Aux profiles précédents on peut ajouter d’autres profiles
en phase de développement ….
75. B
slave B
master A
slave C
slave D
Paging
But:
Etablir la
connexion
Pratiqué
indépendem-
ment pour
chaque élément
l’élément qui fait
le Paging devient
le maître
76. Service Discovery Protocol
Protocole de découverte des services
L’environnement Bluetooth change rapidement
Les services disponibles doivent être découverts
SDP : moyen pour les applications de découvrir les
services disponibles ainsi que leurs caractéristiques
Les périphériques proposant un service exécutent un
serveur SDP, les périphériques recherchant un service
exécute un client SDP
Un client peut demander à parcourir la liste des classes de
services disponibles, ou chercher une classe de services
particulière.
77. Sécurité
3 modes de sécurité proposés (déployés ou non dans
les équipements à la discrétion des fabricants) :
mode de sécurité 1 : non sécurisé
permet à un appareil d'offrir ses services à tous dispositifs
à portée.
mode de sécurité 2 : sécurisé au niveau applicatif
permet de sécuriser de façon logicielle le dispositif en
paramétrant les profiles
mode de sécurité 3 : sécurisé au niveau de la liaison
intervient sur la couche de liaison et permet d'établir une
connexion avec authentification et chiffrement au moyen
d'une clé
78. Sécurité
Réseau sans fil : accessible à tous
Les communications doivent être cryptées
L’accès aux périphériques doit être restreint aux dispositifs
autorisés
Ces deux fonctions sont prises en charge par la bande de base,
l’application pouvant crypter elle-même les données pour
augmenter la sécurité
4 valeurs sont utilisées :
L’adresse du dispositif, publique
Une clef d’authentification sur 128 bits, privée
Une clef de cryptage configurable de 8 à 128 bits, privée
Un nombre aléatoire
La procédure nécessite de connaître un code PIN pour pouvoir
accéder à un périphérique
79. Sécurité
Principale étapes de la procédure
Une clef d’initialisation est générée à l’aide du code
PIN, de la longueur du code PIN, d’un nombre aléatoire
et de l’adresse du périphérique
Une procédure d’authentification est engagée par le
vérifieur en utilisant une technique de réponse à un
challenge :
Un nombre aléatoire est envoyé par le vérifieur
À partir de ce nombre, de la clef d’initialisation, et de
l’adresse, le demandeur peut générer une réponse
connue par le point d’accès
Cette réponse est renvoyée et vérifiée par le vérifieur
Le demandeur peut initier une procédure
d’authentification du vérifieur équivalente
80. Pairing & Authentication
Pairing
Access to both devices
Manual input of security
code ("PIN")
No need to store or
remember
Based on stored
keys
No user intervention
Authentication
81. …
On April 21, 2010, the Bluetooth SIG
completed the Bluetooth Core
Specification version 4.0, which
includes Classic Bluetooth, Bluetooth
high speed and Bluetooth low energy
protocols. Bluetooth high speed is
based on Wi-Fi, and Classic Bluetooth
consists of legacy Bluetooth protocols
82. Zigbee
Le wireless pour gérer votre maison…
ZigBee est un protocole permettant la
communication de petites radios, à consommation
réduite, basée sur la norme IEEE 802.15.4 pour les
réseaux à dimension personnelle (Wireless Personal
Area Networks : WPANs).
83. Historique & Positionnement
Low Power – Wireless Personal Area Network (LP-WPAN)
réseau sans fil
à bas débit (max. 250kbits/s)
à courte portée (< quelques centaines de mètres )
utilisant les ondes hertziennes
pour transporter des messages entre deux ou plusieurs
entités réseaux
1998: v0.1 présentée
2000: v0.2
2001: soumission à l’IEEE la ZigBee Alliance est créée
2003: norme IEEE 802.15.4 (niveau 2: physique et liaison)
Sur laquelle repose le protocole ZigBee
relations similaires entre le standard
IEEE 802.15.4 et ZigBee Alliance
IEEE 802.11 et la Wifi Alliance
84. Comparatif face
à Bluetooth ou au Wifi
ZigBee est optimisé pour une faible utilisation du
médium hertzien partagé
occupera le médium pendant quelques millisecondes
en émission
attendra éventuellement une réponse ou un
acquittement
puis se mettra en veille pendant une longue période
très faible consommation énergétique
mode de fonctionnement « doze » ( somnolence)
Consommation de 100 µW tout en permettant de
passer en mode opérationnel en très peu de temps
(300 µs), contrairement à d’autres WPAN comme
Bluetooth par exemple
Des nœuds ZigBee embarquées peuvent dès lors être
alimentées pendant plusieurs mois par des piles
classiques
85. Comparatif zigbee, bluetooth et WiFi
Protocole Zigbee Bluetooth Wi-Fi
Bande de
fréquence
2.4GHz 2.4GHz 2.4GHz
IEEE 802.15.4 802.15.1 802.11a/b/g
Besoins
mémoire
4-32 K0 > 250 K0 > 1 M0
Autonomie
avec pile
Années Jours Heures
Nombre de
nœuds
> 65 000 7 32
Vitesse de
transfert
250 Kb/s 1 Mb/s 11-54-108 Mb/s
Portée 100 m 10-100 m 300 m
86. Existe-t-il déjà des produits
au standard ZigBee ?
Les premiers produits (puces radio, piles
protocolaires, modules intégrés, kits de
développement, etc.) sont apparues et
sont disponibles depuis début 2005
Actuellement, les grands acteurs sur ce
marché sont :
Freescale, ChipCon, One-RF technologie, TI,
ember, ATMEL, Microchip…
87. 94
What is ZigBee Alliance?
An organization with a mission to
define reliable, cost effective, low-
power, wirelessly networked,
monitoring and control products
based on an open global standard
Alliance provides interoperability,
certification testing, and branding
89. Un réseau ZigBee, comment ça
marche ?
Jusqu’à trois types d’objets dans
un réseau ZigBee :
Un/des objet(s) end-device : c’est
un objet simple du réseau qui a sa
propre fonctionnalité (capteur,
actionneur, …)
Un/des routeur(s) : il est capable, en plus
de gérer sa propre fonctionnalité, de
relayer un message reçu à un autre objet,
si ce dernier est trop loin pour être
directement contacté par l’émetteur
Il peut y avoir aucun ou plusieurs routeurs
dans le réseau
90. Un réseau ZigBee, comment ça
marche ?
un coordinateur : c’est le chef
d’orchestre du réseau sans qui
rien ne serait possible sur le
réseau
il ne peut y en avoir qu’un
il connait tous les objets qui
composent le réseau
Il est lui aussi un objet du réseau
et a d’ailleurs la fonctionnalité de
routage
91. Lorsqu’un objet est mis sous tension, il
recherche un coordinateur avec lequel il va
s’appairer.
92. Un objet c’est une sorte
de commode, dans
laquelle il peut y avoir
plusieurs dizaines de
tiroirs numérotés (que
ZigBee appelle Subunits).
Dans chaque tiroir se trouvent un ou plusieurs coffrets,
eux aussi, numérotés (que ZigBee appelle Clusters)
Dans chaque coffret, se trouvent des petites cases
numérotées (que ZigBee appelle Attributs).
Chaque case contient une simple valeur : un nombre ou
un texte, une température, un degré d’humidité …
93. De son côté, un profil va définir,
d’abord de manière générale, puis
pour chaque type d’objet référencé,
la liste des clusters qu’un objet peut
ou doit, selon les cas, mettre en
œuvre. Il définit également ce qu’on
est en droit d’attendre d’un objet,
ses fonctionnalités et interactions
avec l’environnement.
La conformité d’un objet avec un profil n’est absolument
pas nécessaire à son fonctionnement, il s’agit juste d’un
gage d’interropérabilité avec des objets ou applications
tiers.
94. 101
Adressage des devices
A partir de deux devices communicant
entre eux sur le même canal constituent
un WPAN ZigBee
Un WPAN contient au mois un coordinateur
Chaque PAN indépendant sélectionnera un
identifiant unique de WPAN
Chaque device a deux addresses:
Une 64-bits extended address unique
communication directe
Et une 16-bit short address allouée par le
coordinateur du WPAN lors de l’association
103. Que signifie DECT?
DECT
"Digital Enhanced Cordless Telecommunication”
une norme européenne pour les systèmes de
communication numériques sans fils
Les téléphones DECT offrent une qualité de
transmission vocale excellente
104. Portée, Sécurité
Les téléphones DECT fonctionnent :
sur une fréquence de 1,88 à 1,9 GHz
avec une puissance d’émission de 250 mW
Leur portée :
au sein des bâtiments : ~ 40 m
Si contact visuel ~300 m
Sécurité
mécanismes d’authentification spécifiques à la norme DECT
évitent l’intrusion de téléphones portables non autorisés dans le
réseau radio
105. Quels sont les avantages
supplémentaires de GAP?
GAP
“Generic Access Profile”
interface aérienne normalisée vers les
stations de base DECT
Permet notament de panacher des
matériels en provenance de différents
constructeurs
Selon la station de base, on peut
connecter entre 3 et 6 combinés sans
fils supplémentaires
106. Futur
De nombreux constructeurs (Alcatel,
Aastra, …) proposent des solutions
hybrides DECT-IP apportant le
meilleur des deux mondes
107.
108. WiMax
Le "R-WAN" (Radio Wide Area Network)
vient compléter le R-LAN (Wi-Fi).
frati@nyx.unice.fr
110. WiMax - World Interoperability for Microwave
Access
norme 802.16a
annoncée comme complémentaire de la norme
Wi-Fi (Intel, Fujitsu et Nokia)
baptisée WiMAX (World Interoperability for
Microwave Access) par Intel
développée par le consortium Wimax Forum
une nouvelle forme de ce qu'on a appelé en
France la "boucle locale radio" (BLR)
en plaçant une antenne parabolique sur le toit
d'un bâtiment, permet de transmettre par voie
hertzienne de la voix et des données à haut
débit pour l'accès à l'internet et la téléphonie
111. WiMax – en chiffres
35 fois plus rapide qu'ADSL... et sans fil
et près de 1,54 fois de plus que la norme
802.11g (54 Mb/s théoriques)
débit théorique de 70Mb/s (ou 8,75 Mo/s)
sur un rayon de 45 kilomètres
bande hertzienne comprise entre 10 et 66GHz
la largeur des canaux retenue pour l'Europe (28
MHz) autorise un débit de 132 Mbit/s
…
112. WiMax – son utilisation
présentie
les liaisons fixes de point à point
Wireless Metropolitan Area Networking (WMAN)
Wireless backhaul
gérer directement le "dernier kilomètre“,
souvent qualifié de “Wireless Local Loop”
permet aussi de couvrir les zones difficiles
d´accès et les “zones blanches”
114. Qualité de Service
Voice capability is extremely important, especially in
underserved international markets. For this reason
the IEEE 802.16a standard includes Quality of
Service features that enable services including voice
and video that require a low-latency network. The
grant/request characteristics of the 802.16 Media
Access Controller (MAC) enables an operator to
simultaneously provide premium guaranteed levels
of service to businesses, such as T1-level service,
and high-volume “best-effort” service to homes,
similar to cable-level service, all within the same base
station service area cell.
115. L’avenir au nomadisme ?
Initialement : liaisons fixes de point à point
Roaming (passage automatique d'une antenne à une
autre) : non supporté actuellement mais le Wimax
devrait évoluer vers la mobilité
IEEE 802.16e : extension du 802.16a
annonce de “nomadic capabilities”
Le Wimax devient alors complémentaire du Wi-Fi ou
de la 3G pour les réseaux mobiles.
Après la technologie Centrino adaptée au Wi-Fi, Intel sort
une puce WiMAX (“Rosedale” présentée à l’IDF de San
Francisco en 09/2004)
116. le nouveau standard 802.16-
2004
Technologie Wimax normalisée en juin
dernier (802.16-2004)
Mais le spectre radio retenu est une denrée
rare en France : bande de fréquence entre
3,4 et 3,8 GHz
L'ART va réguler l'attribution des licences
Wimax
Contrairement à la version précédente
802.16a, 802.16-2004 intègre un premier
niveau de sécurité au niveau des
transmissions. Il utilise l'algorithme de
chiffrement AES.
117. Webographie
IEEE 802.11n by Haroun Ferhat and David Grégoire
802.11n: The Future of Wireless Technology by Kevin
Albers
CWNP Video
“Adaptive Subcarrier Nulling:
Enabling Partial Spectrum Sharing
in Wireless LANs” - University of Michigan
http://www.indexel.net/1_20_3546___/WiMAX___
35_fois_plus_rapide_qu_ADSL..._et_sans_fil.htm
http://reseaucitoyen.be/index.php?WiMax&printabl
e
http://www.zdnet.fr/actualites/technologie/
118. Bibliographie
Bluetooth Core Specification, Bluetooth Profiles
Specification, http://www.bluetooth.com/dev/wpapers.asp
Bluetooth Primer, Aman Kansal
http://www.bluetooth.com
http://www.palowireless.com
http://www.softtooth.com
http://www.digianswer.com/bluetooth
http://www.wirelessdevnet.com
http://www.anywhereyougo.com
Renaud Bonnet, Les profiles Bluetooth, Décision Micro,
24/12/2002 : http://www.01net.com/article/199493.html
http://www.certa.ssi.gouv.fr/site/CERTA-2007-INF-
003/#SECTION00042000000000000000
119. Webographie
Special Interest Group (SIG) :
Ericsson, IBM, Intel, Nokia, et
Toshiba, adopté par 3000
entreprises
Version 1.1 disponible gratuitement à :
http://www.bluetooth.com
IEEE 802.15.1 : standardisation des
couches PHY et MAC (liaison physique et
contrôle d’accès)