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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




             Qualité de service 802.11 e
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.


                     Qualité de service 802.11 e
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


                          Qualité de service 802.11 e
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.
                              Qualité de service 802.11 e
       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

                          Qualité de service 802.11 e
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.
                            Qualité de service 802.11 e
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).
                          Qualité de service 802.11 e
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




                                                            Qualité de service 802.11 e
Les modèles de déploiement:
11


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



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




                Qualité de service 802.11 e
Les modèles de déploiement:
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
               Qualité de service 802.11 e
                           équipements
Les modèles de déploiement:
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
               Qualité de service 802.11 e
Accès au Média
14




     Distributed Coordination Function (DCF)


     Point Coordination Function (PCF)




                    Qualité de service 802.11 e
15




     CSMA/CD

     CSMA/CA



             DCF


     Qualité de service 802.11 e
CSMA/CA
16




               Paquet



     Source     ACK                              Destination




                   Qualité de service 802.11 e
Caractéristiques du DCF
17


        Utilise CSMA/CA .

        Configuration ad hoc et infrastructure.

        Un système centralisé.




                            Qualité de service 802.11 e
Principe DCF
18




                Qualité de service 802.11 e
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.

                               Qualité de service 802.11 e
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.


                           Qualité de service 802.11 e
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.



                           Qualité de service 802.11 e
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.

                                  Qualité de service 802.11 e
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
                                  Qualité de service 802.11 e
                         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

                   Qualité de service 802.11 e
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




                        Qualité de service 802.11 e
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
2-1- EDCF (Enhanced DCF)
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


                        Qualité de service 802.11 e
2-1- EDCF (Enhanced DCF)
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)




                                    Qualité de service 802.11 e
2-1- EDCF (Enhanced DCF)
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)




                            Qualité de service 802.11 e
2-1- EDCF (Enhanced DCF)
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
                           Qualité de service 802.11 e
2-2 HCF : Hybrid Coordination
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
2-2 HCF : Hybrid Coordination
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
                            Qualité de service 802.11 e
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.
                           Qualité de service 802.11 e
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
                    Qualité de service 802.11 e
37        2008-2009


     Qualité de service 802.11 e

Contenu connexe

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QoS of WLAN (WiFi) - French

  • 1. 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
  • 2. 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. 3 Introduction Généralité sur la QoS Qualité de service 802.11 e
  • 4. 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. Qualité de service 802.11 e
  • 5. 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 Qualité de service 802.11 e
  • 6. 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. Qualité de service 802.11 e  Les temps de latence.
  • 7. 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 Qualité de service 802.11 e
  • 8. 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. Qualité de service 802.11 e
  • 9. 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). Qualité de service 802.11 e
  • 10. 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 Qualité de service 802.11 e
  • 11. Les modèles de déploiement: 11 Le mode ad-hoc (ou IBSS, Independant Basic Service Set)  Pas d’infrastructure fixe  Interconnexion directe entre les équipements Qualité de service 802.11 e
  • 12. Les modèles de déploiement: 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 Qualité de service 802.11 e équipements
  • 13. Les modèles de déploiement: 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 Qualité de service 802.11 e
  • 14. Accès au Média 14 Distributed Coordination Function (DCF) Point Coordination Function (PCF) Qualité de service 802.11 e
  • 15. 15 CSMA/CD CSMA/CA DCF Qualité de service 802.11 e
  • 16. CSMA/CA 16 Paquet Source ACK Destination Qualité de service 802.11 e
  • 17. Caractéristiques du DCF 17  Utilise CSMA/CA .  Configuration ad hoc et infrastructure.  Un système centralisé. Qualité de service 802.11 e
  • 18. Principe DCF 18 Qualité de service 802.11 e
  • 19. 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. Qualité de service 802.11 e
  • 20. 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. Qualité de service 802.11 e
  • 21. 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. Qualité de service 802.11 e
  • 22. 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. Qualité de service 802.11 e
  • 23. 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 Qualité de service 802.11 e BSS1 BSS2
  • 24. 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 Qualité de service 802.11 e
  • 25. 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 Qualité de service 802.11 e
  • 26. 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. 2-1- EDCF (Enhanced DCF) 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 Qualité de service 802.11 e
  • 28. 2-1- EDCF (Enhanced DCF) 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) Qualité de service 802.11 e
  • 29. 2-1- EDCF (Enhanced DCF) 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) Qualité de service 802.11 e
  • 30. 2-1- EDCF (Enhanced DCF) 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
  • 31. 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 Qualité de service 802.11 e
  • 32. 2-2 HCF : Hybrid Coordination 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. 2-2 HCF : Hybrid Coordination 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
  • 34. 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 Qualité de service 802.11 e
  • 35. 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. Qualité de service 802.11 e
  • 36. 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 Qualité de service 802.11 e
  • 37. 37 2008-2009 Qualité de service 802.11 e