Le document traite des différentes normes de réseaux sans fil, notamment WPAN, WLAN, WMAN et WWAN, et leur évolution depuis le IEEE 802.11 de 1997. Il décrit les caractéristiques techniques des différentes versions comme 802.11a, b, g, n, ac et ax, y compris leurs débits, portées et technologies comme MIMO et MU-MIMO. Les aspects techniques comme l'architecture en couche, les bandes de fréquences et les méthodes de modulation sont également abordés.

1. LES RÉSEAUX WIFI
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2. WPAN:WIRELESS PERSONAL AREA NETWORK
 Petite zone de couverture d’une 10ene de mètre
 Pour la connexion de périphérique portable (
smartphone, smartwatch…)
 Bluetooth 802.15.1 : porté de 30m avec un débit
de 2Mbs
 ZigBee 802.15.4: dédier au communication à très
faible consommation d’énergie
 Infrarouge IrDa: porté 2m avec un débit de 4Mbs 2
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3. WLAN WIRELESS LOCAL AREA NETWORK
 Une porté d’une centaine de mètre
 Remplace un réseau local Ethernet
 Des débit jusqu’à 600Mbs
 WIFI
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4. WMAN : WIRELESS METROPOLOLITAN AREA NETWORK
 WIMAX 802.16
 Porté jusqu’à 10Km
 Débit jusqu’à 1Gbs
 Utilisé pour raccorder des immeubles vers le
réseau central pour fournir la connexion aux
utilisateurs dans ces immeubles
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5. WWAN : WIRELESS WIDE AREA NETWORK
 Téléphonie sans fil 2G, 3G, 4G et maintenant 5G
 Couverture de plusieurs dizaines de km
 Débit jusqu’à 10Gbs
 Fournit des services étendus aux utilisateurs en
offrant de la mobilité
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6. HISTOIRE ET ÉVOLUTION
 La majorité des communications aujourd’hui
peuvent se faire en sans fil, on arrive même à
recharger des appareils en sans fil !
 Cela n’a pas toujours été le cas, le premier
standard sans fil équivalent à l’Ethernet est le
IEEE 802.11 qui a vu le jour en 1997
 Cette première version définit les couches MAC
et Physique du 802.11
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7. HISTOIRE ET ÉVOLUTION
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8. HISTOIRE ET ÉVOLUTION
 Ce premier standard évolue pour donner les
version 802.11a et 802.11b en 1999
 Le 802.11 sera nommé WI-FI en 2000
 En 2003 le 802.11g est présenté
 Le 802.11n sort en 2009
 Puis le 802.11ac en 2013
 Enfin le 802.11ax est prévu pour 2021
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9. HISTOIRE ET ÉVOLUTION
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10. L’ARCHITECTURE EN COUCHE
 Le standard 802.11 donne une définition des
deux premières couches basses du modèle OSI
 La couche physique permet d’avoir plusieurs
version possible du 802.11 selon les choix
technique utilisés
 La couche liaison de donnée se trouve divisé en
deux partie :
 la sous-couche LLC (Logical Link Control)
 la couche MAC (MediumAccess Control) 10
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11. L’ARCHITECTURE EN COUCHE
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12. L’ARCHITECTURE EN COUCHE
 La couche physique est elle aussi divisé en deux:
 la sous-couche PMD (Physical Medium
Dependent) qui gère l'encodage des données et
effectue la modulation
 la sous-couche PLCP (Physical Layer
Convergence Protocol) qui s'occupe de l'écoute du
support et fournit un CCA (Clear Channel
Assessment) à la couche MAC pour lui signaler
que le canal est libre
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13. LES BANDES DE FRÉQUENCES
 Le 802.11 avec ses différentes déclinaisons utilise
plusieurs bandes de fréquences
 Bande de fréquence libre et gratuite contrairement au
réseau mobile :
 la bande ISM (Industrial, Scientific and Medical):
Exploitation libre si puissance < 10mV
Bande de fréquence entre 2,4 –2,4835GHz
 la bande U-NII (Unlicenced-National Information
Infrastructure
Bande de fréquence entre 5,150-7,125Ghz non contigüe
Chaque bande a une puissance propre à elle 13
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14. LES COUCHES PHYSIQUES
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15. FHSS (FREQUENCY HOPPING SPREAD SPECTRUM)
 Se base sur la technique de saut de fréquence
 La bande ISM est découpé en 79 canaux de 1Mhz
 L’émetteur et le récepteur s’accorde sur une
séquence ( ordre) de changement des canaux
 Sans connaitre cette ordre il est impossible
d’effectuer une communication ou de déchifrer
l’information
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16. FHSS (FREQUENCY HOPPING SPREAD
SPECTRUM)
 3 ensembles de 26 sauts possibles sont définit
 On a théoriquement 26 réseaux FHHS possibles
 Le FHHS fonctionne avec des sauts de 300ms
 Bonne résistance aux interférences
 Le débit est entre 1 et 2Mbs en raison de la
bande qui est de 1Mhz
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17. DSSS (DIRECT-SEQUENCE SPREAD SPECTRUM)
 La bande de fréquence est divisé en 14 canaux de
20Mhz espacés à leur centre de 5Mhz avec une
largeur entre 20 et 22Mhz
 Une transmission se fait sur un canal ( sans saut)
 La bande ISM utilisé a une largeur de 83,5Mhz
 Les 14 canaux ne peuvent être obtenues que si ils
se chevauchent
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18. DSSS (DIRECT-SEQUENCE SPREAD SPECTRUM)
 Pour éviter les interférences il n’est possible
d’utiliser que 3 des 14 canaux
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19. DSSS (DIRECT-SEQUENCE SPREAD SPECTRUM)
 L’utilisation d’un canal plus large permet d’avoir
de plus haut débit
 Le DSSS est plus sensible aux interférences
 Le fonctionnement se fait par étalement de spectre:
 Les bits 1 et 0 sont remplacer par une séquence
pseudo-aléatoire de 11 bits appelée code de Barker
exemple :
 Remplace un bit à 1 par 11101100011
 Remplace le bit à 0 par 00010011100 19
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20. LE 802.11a
 Se base sur la modulation OFDM Orthogonal
Frequency Data Multiplexing
 Utilise la bande de fréquence de 5Ghz avec une
largeur égale à 300 MHz avec 8 canaux
 Les canaux font 20Mhz de largeur de bande
 Peut aller jusqu’à 54Mbs théoriquement, mais a
des débit autour des 20Mbs en pratique
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21. LE 802.11a
 Chaque symbole OFDM contient 52 sous
porteuses
 48 sous porteuses pour les données et 4 pilotes
 Les sous porteuses de données peuvent être modulé
avec BPSK, QPSK, 16QAM et 64QAM
 Les pilotes sont toujours en BPSK
 La porteuse centrale n’est pas utilisé est reste
nulle
 Fonctionne avec une seul antenne SISO, ne
supporte pas le MIMO
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22. LE 802.11a
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23. LE 802.11b
 C’est la version qui a lancer le WIFI car facile à
mettre en place
 Cette version est basée sur le DSSS sur la bande
des 2,4Ghz
 Débit qui peut atteindre les 11Mbs
théoriquement, mais a des débit autour des
5,5Mbs en pratique
 Version incompatible avec le 802.11a 23
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24. LE 802.11b
 Fonctionne avec une seul antenne SISO, ne
supporte pas le MIMO
 Utilise les modulations BPSK et DQPSK pour les
débits de 1 et 2 Mbit/s
 Utilise la modulation CCK (Complementary Code
Keying) pour les débit de 5,5 à 11Mbs
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25. LE 802.11g
 Fonctionne sur la bande des 2,4Ghz en CCK, DSSS et
OFDM
 Ne prend pas en charge le MIMO
 Débit qui peut aller jusqu’à 45Mbs théorique, et 24Mbs
en pratique
 Compatible avec le 802,11b mais avec un débit bridé à
11Mbs
 Reprend les technologies utilisés dans le 802.11, 11a,
11b 25
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26. LE 802.11g
 Pour atteindre un bon débit et être compatible
avec le 802,11b, on a 4 couches physique possibles
 3 sont dénommés ERP Extended Rate Physicals
 ERP-DSSS-CCK: utilisée pour la compatibilité
avec 802.11b avec un débit de 11Mbs max
 ERP-OFDM: nouvelle couche physique du
802.11g, c’est celle qui permet d’avoir 54Mbs
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27. LE 802.11g
 ERP-DSSS/PBCC :
 Introduite avec le 802.11b
 Combine le DSSS avec le Packet Binary Convolution
cod (PBCC)
 Réutilisée avec le ,11g mais avec un débit jusqu’à
33Mbs
 DSSS-OFDM:
 C’est la seul a ne pas être ERP
 Nouvelle couche introduite par le .11g
 L’en-tête du paquet est en DSSS
 Le payload est en OFDM 27
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28. LE 802.11g
 On peut voir sur le tableau les débits possibles
pour chaque couche physique
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29. LE 802.11n
 Cette norme a été motivé par l’arrivé de la fibre
optique avec son haut débit
 Première norme 802.11 pour le haut débit avec QoS:
 288Mbs sur 2,4Ghz
 600mbs sur 5Ghz
 Porté du signal augmenté à 70m
 Compatible avec le 802.11s, b et g grâce à l’utilisation
de CCK, DSSS, et OFDM
 Répartition intelligente des équipements sur les
bandes de fréquences
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30. LE 802.11n
 Introduction de la technique du MIMO (Multiple
Inputs, Multiple Outputs)
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31. LE 802.11n
 Le .11n permet d’avoir jusqu’à quatre flux pour
augmenter le débit
 La limite du nombre de flux dépend du nombre
d’antenne
 Le MIMO utilise la notation a x b : c
 a est le nombre d’antenne max à la transmission
 b est le nombre d’antenne max à la réception
 c est le nombre de flux max (le min entre a et b)
 Le .11n va jusqu’à 4 x 4 : 4 31
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32. LE 802.11n
 Utilisation de plus de bande avec les 40Mhz
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33. LE 802.11n
 Un exemple des débits possible :
 Avec une largeur de 20Mhz et une fréquence
dans les 2,4Ghz + MIMO on est à 72Mbs
 À chaque antenne MIMO supplémentaire on double
le débit
 Si on passe su du 40Mhz on double également
 Avec toujours 20Mhz mais sur du 5Ghz on est à
150Mbs
 Si on passe sur 40Mhz on a 300Mbs
 Si on rajoute une antenne on a 600Mbs
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34. LE 802.11n
 L’utilisation de plusieurs antennes augmente la
consommation d’énergie
 Utilisation de technique d’économie d’énergie
(power saving)
 Les données sont envoyées en burst => plusieurs
périodes de silence
 La fonction MIMO est désactivée durant ces
petits laps de temps pour économiser de l’énergie 34
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35. LE 802.11n
 La couche physique du .11n définit un nouveau
fonctionnement :
 Deux nouveau format pour la sous couche PLCP
(Physical Layer Convergence Protocol)
 Un format HT High Throughput avec un mode mixte
et un mode Greenfield
 Un format legacy duplicate avec au choix 20Mhz et
40Mhz
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36. LE 802.11n
 Pour legacy mode ( mode hérité) on a les deux
possibilité suivant :
 20Mhz : le signal est divisé en 64 sous porteuses:
 4 pilotes qui sont sur les positions -21, -7, 7, 21
 Le signal qui prend les sous porteuse de -26 à 1 et de 1
à 26
 40Mhz: on utilise deux bande de 20Mhz
adjacentes, pour un total de 128 sous porteuses:
 6 pilotes sur les sous porteuses -53, -25, -11, 11, 25, 53
 Le signal sur les sous porteuse de -58 à 2 et de 2 à 58
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37. LE 802.11n
 Pour le format HT, deux possibilités également :
 Mixed mode : c’est un mode hybride où l’en-tête
est en legacy mode compatible 802.11a/b/g et le
reste du paquet en mode MIMO
 Greenfield: mode entièrement dédier au 802.11n
 Pas de compatibilité avec les anciennes version du
802.11
 Débit maximal possible atteint avec ce mode
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38. LE 802.11n
 Introduction de deux nouvelles techniques sur la
couche physique :
 Le beam forming : consiste a utiliser le
déphasage entre les différents signaux des
différentes antennes pour amplifier le signal
 Diversité dynamique d’antenne ( antenna
dynamic diversity), trois possibilités :
 Switched diversity
 Receive diversity
 Transmit divercity
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39. LE 802.11n
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 Switched diversity ( SC) Grace à ses deux
antennes, le récepteur choisit le meilleur signal

40. LE 802.11n
 Receive diversity appelé également multiple
receive signals (MRC), augmente la puissance
signal final par addition des signaux issues des
différences de trajets après réglage du déphasage
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41. LE 802.11n
 Transmit diversity : plusieurs copies du signal
sont envoyé à travers plusieurs antennes
 Une ou plusieurs antennes à la réception
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42. LE 802.11ac
 Solution WIFI pour dépasser le 1Gbs !
 Utilise la fréquence des 5Ghz avec jusqu’à 160Mhz de
largeur de bande avec wave 2
 Débit max théorique de 7Gbs mais de 800Mbs en
pratique
 Utilisation de l’OFDM avec jusqu’à 256QAM
 Support du MIMO 8 x 8
 A été déployé en deux phases wave 1 et wave 2
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43. LE 802.11ac
 Introduit le Mu-MIMO ( Multi User MIMO):
 Contrairement aux normes wifi avant le .11ac, où
on utilisé le MIMO simple appelé SU-MIMO
 Ce fonctionnement impose de communiquer
seulement avec un seul utilisateur
 Plus le nombre d’utilisateur augmente plus le
réseau devient lent
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44. LE 802.11ac
 Avec le MU-MIMO on communique avec
plusieurs appareils à la fois
 Le réseau ne sature plus comme avant et le débit
est meilleur
 C’est le routeur qui doit supporter le MU-MIMO
 Avec le .11ac on peut avoir quatre flux en même
temps
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45. LE 802.11ac
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46. LE 802.11ac
 Le besoin du MU-MIMO vient de l’utilisation non
optimal du débit
 Un routeur avec 3 antennes peut si il fonctionne
en 3x3 transmettre à 1,3Gbs en .11ac
 Si un smartphone n’a qu’une antenne on tombe à
433Mbs
 La différence entre les deux qui est de 867Mbs
est appelé MIMO GAP 46
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47. LE 802.11ac
 Avec le MU-MIMO, chaque antenne va servir un
utilisateur
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48. LE 802.11ac
 Avec le SU-MIMO chacun des 3 utilisateurs a une
antenne durant 1/3 du temps
 Avec le MU-MIMO chacun a une antenne mais
tout le temps
1,3Gbs
433Mbs
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49. LE 802.11ac
 Introduction du MIMO-TxBF ou MU-TxBF
 Possibilité d’utiliser le Beamforming vers les
quatre utilisateurs connectés en MU-MIMO
 Il est possible d’augmenter la puissance perçu
par un utilisateur sur sa bande de fréquence tout
en diminuant voir annulant ce même signal au
niveau des trois autres utilisateurs
 Système de Feedback que les utilisateurs ont
pour envoyer à l’AP la qualité du signal à leur
niveau
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50. LE 802.11ac
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51. LE 802.11ax
 Aussi appelé High-Efficiency Wireless (HEW) est
une norme en cours de validation qui a pour but
d’améliorer le .11ac
 Meilleur utilisation du spectre de fréquences
 Economie d’énergie améliorée
 Fonctionne sur le 2,4Ghz, le 5Ghz et même sur le
6Ghz
 Compatible avec les 802.11a/b/g/n/ac 51
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52. LE 802.11ax
 Débit réel x4 dans un environnement dense
 Utilisation du 1024QAM
 Utilisation de l’OFDMA avec :
 Une FFT 4x plus large ( meilleur distinction entre les
sous porteuses)
 Des sous-porteuse 4x plus proches
 Des symboles 4x plus longs
 Cela donne des meilleurs performances et
robustesse dans des environnements multi-trajets 52
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53. LE 802.11ax
 Espacement entre sous porteur qui passe de
312,5 à 78,125Khz
 Nombre de sous porteuses qui augmente
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54. LE 802.11ax
 Utilisation de l’OFDMA comme dans les réseaux
4G
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55. LE 802.11 ac vs ax
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