2. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 2
LE GIMELEC
Groupement des Industries de l'Équipement Électrique, du
Contrôle-Commande et des Services associés
230 entreprises adhérentes, fournisseurs d’équipements, systèmes, services et solutions
électriques et d’automatismes sur 3 marchés :
• Infrastructures d’énergie
• Industrie
• Bâtiments
Un chiffre d’affaires de 12,3 milliards d’euros
74 000 personnes en France
3. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 3
Division A51 Automatismes Programmables
Ses Membres impliqués dans le Wireless
4. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 4
Commun
Les enjeux
Les études récentes confirment une croissance très forte du
marché du Wireless dans les applications industrielles.
Marché Mondial du Wireless
(Manufacturing et Process)
0
500
1 000
1 500
2 000
2 500
2007 2008 2009 2010 2011 2012
MillionsofUS$
Source ARC
5. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 5
L’Environnement Industriel
Les bandes de fréquence
Les technologies
Les architectures génériques
Applications et architectures types:
Echange d’information avec un équipement mobile
Extension d’un réseau existant
Échange d’informations au travers d’une zone inaccessible, dangereuse ou à
environnement en mouvement
Mobilité des opérateurs
Méthodologie de mise en oeuvre
La sécurité
Plan de la présentation
6. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 6
Les Réseaux sans fil
Après le succès de la téléphonie mobile, les technologies sans fil s‘appliquent
désormais aux réseaux locaux (WLAN), personnels (WPAN), puis bientôt aux
réseaux à plus grande échelle (WMAN) ou aux réseaux de capteurs en industrie
(WSAN)
Principaux avantages :
Mobilité : Accès aux informations sans être relié au réseau physique de l‘entreprise
Simplicité : Installation simple et rapide (pas de fils ...)
Topologie : Déploiement flexible et modifiable rapidement
Coût : Investissement initial plus élevé mais coûts de maintenance presque nuls et
modifications sans dépenses supplémentaires
Interconnectivité : Compatibilité et extension naturelle d‘Ethernet
Fiabilité : Efficacité prouvée (phénomènes d‘interférences bien connus),
performances garanties avec une bonne conception
Nota: les termes « Réseaux sans fil » et « Wireless » seront indifféremment utilisés
dans la présentation
8. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 8
Niveau
Terrain
Niveau Contrôle
TRANSMITTER
PLC
VALVESENSOR
TRANSMITTER
PENDENT
BUTTONS
ERP
Wireless
Le Wireless
Une réalité dans l’industrie
9. WIRELESS A51 – 3 février 2010 - 9
Niveau
Terrain
Niveau Contrôle
ERP
Points d’accès fixe Wireless par
réseau (segmenté)
Clients Wireless sur
véhicules, lignes de
production, etc.
Administration générale Réseau LAN + WLAN
Le Wireless industriel
Répartition des rôles
Usage localisé ou distribué
10. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 10
Terrain
Contrôle
TRANSMITTER
PLC
VALVESENSOR
HMI / IPC
TRANSMITTER
PENDENT
BUTTONS
DRIVES &
MOTORS
ERP
WLAN 802.11
Bluetooth/Zigbee/
Wisa/UWB etc…
802.15
Le Wireless industriel
Répartition des technologies
11. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 11
Communication avec appareils mobiles
Equipements industriels (PC portables, PDA,
pupitres, opérateurs mobiles)
Communications avec systèmes mobiles
Véhicules autoguidés
Wagonnets sur rail, nacelles
Machines mobiles (machines tournantes, mouvements
complexes, convoyage, chaînes,...)
Communication avec équipements distants
Sites difficilement accessibles ou isolés
Coûts de câblage prohibitifs
Liaisons inter-bâtiments, traversées d‘obstacles (route,
voie ferrée, canal…)
Au service des besoins industriels
12. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 12
Commun
Une réponse sûre à des contraintes industrielles
et de sécurité
Perturbations Electromagnétiques et Environnements Physiques:
Certains équipements de production génèrent des perturbations à fréquences
élevées. D’autres peuvent représenter des obstacles à la transmission radio.
Plages de températures :
La température ambiante peut atteindre des valeurs bien supérieures ou inférieures
à celles d’un environnement tertiaire.
Robustesse et Etanchéité :
Placés au cœur du process, les équipements de communication peuvent être soumis
à des contraintes mécaniques ou à des projections de fluides.
Tension d’alimentation :
Les règles d’installation ou d’usage généralisent une alimentation 24Vdc
Portée de la communication :
Selon leurs destinations, les sites industriels peuvent s’étendre de quelques dizaines
de mètres, à plusieurs kilomètres.
13. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 13
L’Environnement Industriel
Les bandes de fréquence
Les technologies
Les architectures génériques
Applications et architectures types:
Echange d’information avec un équipement mobile
Extension d’un réseau existant
Échange d’informations au travers d’une zone inaccessible, dangereuse ou à
environnement en mouvement
Mobilité des opérateurs
Méthodologie de mise en oeuvre
La sécurité
14. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 14
0,001
0,01
0,1
1
10
100
1.000
10.000
MHz Soudage
àl’arc
Soudage
parpoint
RFID
Alimentation
à
découpage
Contact
derelais
Moteur
Fourà
induction
Conversion
fréquence
Fréquences
Harmoniques
2,4 GHz
Environnement industriel
Pourquoi le 2,4 ou 5 GHz ?
Pour se positionner en dehors des perturbations industrielles
Antenne directive
5GHz
15. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 15
Avec licence
Licence pour radio
GSM / GPRS
(téléphone mobile)
Sans licence
Bande radio ISM
433-434 MHz
868-870 MHz
2400–2483 MHz
Licenceradio
ISM 433 ISM 868
DECT
ISM 2400
25 kHz 1 MHz 2 MHz 2x 20 MHz 83 MHz
Largeurs bandes radio
Fréquences radio
Quels choix ?
GSM/GPRS
Bande radio U-NII
5150-5350 MHz
5470-5725 MHz
200 / 255MHz
U-NII 5150 / 5470
16. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 16
Plage de
Fréquence
Fréquence
Applications
Longueur
d‘onde
30 kHz 300 kHz 3 MHz 30 MHz 300 MHz 3 GHz 30 GHz 300 GHz
LF
Basse
fréquence
UHF
Ultra
haute
fréquence
SHF
Super haute
fréquence
EHF
Extra haute
fréquence
HF
Haute
fréquence
VHF
Très haute
fréquence
MF
Fréquence
moyenne
10 km 1 cm10 cm1 m10 m100 m1 km 1 mm
navigation,
radio sous-marine
Radio données, radio et TV Liaison radio,
satellite radio,
radar
Fréquences radio
Le spectre
17. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 17
L’Environnement Industriel.
Les bandes de fréquence
Les technologies
Les architectures génériques
Applications et architectures types:
Echange d’information avec un équipement mobile
Extension d’un réseau existant
Échange d’informations au travers d’une zone inaccessible, dangereuse ou à
environnement en mouvement
Mobilité des opérateurs
Méthodologie de mise en œuvre
La sécurité
18. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 18
WRAN (802.22)
Pièce Bâtiment Zone Ville Monde
Couverture
Débit[Bit/s]
4 M
2 M
1 M
10 K
11/54 M
et plus
DECT
WiFi
(802.11)
WiMax 802.16
MBWA (WiMobile) 802.20
UMTS
GSM/GPRS
Bandes radio multiples
Bande étroite
UWB
802.15.3
RFID
ZigBee 802.15.4
WPAN
WSAN
BlueTooth
802.15.1
WMANWLAN WRAN
Aperçu standards réseaux sans fil
20. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 20
Faible consommation d’énergie
Bande ISM (2.402 - 2.480 GHz)
79 canaux d'une largeur de 1MHz balayés 1600 fois/s
Classes de puissance d’émission
Classe 1 : 100 mW (20 dBm) ou 10 mW (10 dBm) en intérieur (Usages Industriels)
( puissance autoadaptative selon les fabricants)
Classe 2 : 2,5 mW
Classe 3 : 1 mW
Débits
Bluetooth 2.0 + EDR : 2 Mbs ( 3 Mbps avec EDR : Enhanced Data Rate)
Bluetooth 1.0 : 1 Mbps
Fonctionnement maître/esclave
Topologies de réseaux
Piconet (1 maître / 7 esclaves)
Scatternet (interconnexion de plusieurs piconets)
Passerelle
Standard réseaux Bluetooth IEEE802.15.1
21. WIRELESS A51 – 3 février 2010 - 21
Coexistence Wifi et Bluetooh
WLAN
WLAN 802.11 pour une connexion au réseau général
Bluetooth (802.50) pour la connexion des E/S.
22. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 22
Autres alternatives industrielles
Projet IEEE P1451.5
Réseau de capteurs basé sur la couche physique Bluetooth
Smart Transducer Interface for Sensors and Actuators
Wireless Sensor Working Group
WISA (Wireless Sensor and Actuator networks for Measurement and Control)
Réseau capteurs actionneurs
Topologie maillée, 10 à 15 m, Saut de Fréquence à 120 kHz
Consortium universitaire scandinave (essentiellement ABB)
Wireless HART (WHART)
Réseau HART sans fil
Topologie maillée basée sur 802.15.4 en 2,4 GHz
HART Communication foundation (Emerson, Honeywell, …)
Wireless Profibus
Continuité Profibus sans fil
12 Mbits/s, 900 MHz, 20 km
Proposition IEEE pour futur standard sur DS-UWB
23. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 23
Autres alternatives industrielles
802.15.4 – ZigBee
2,4 GHz ou 868/915 MHz
Distance : 10 m (1 à 100 m), 250 kbps et 20 kbps
Destiné aux périphériques peu gourmands en énergie (domotique ou industrie)
Standards ISA (International Society of Automation)
Organisation à but non lucratif pour la promotion des techniques dans les domaines
de l'Instrumentation, des Systèmes et de l'Automation
Comité de standardisation ISA SP100 pour les réseaux sans fil
Objectif : Établir des standards, des recommandations et des rapports techniques
visant à définir des procédures permettant de mettre en œuvre les technologies de
communication sans fil dans le domaine des automatismes et plus particulièrement
au niveau des capteurs et des actionneurs. (Wi-Fi, ZigBee, Wireless HART,…)
24. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 24
L’Environnement Industriel
Les bandes de fréquence
Les technologies
Les architectures génériques
Applications et architectures types:
Echange d’information avec un équipement mobile
Extension d’un réseau existant
Échange d’informations au travers d’une zone inaccessible, dangereuse ou à
environnement en mouvement
Mobilité des opérateurs
Méthodologie de mise en oeuvre
La sécurité
25. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 25
Commutateur
Ethernet
Point d‘Accès
(AP)
Réseau industriel
Distribution System
Clients
(AC)
Architecture WLAN 802.11 : Mode Infrastructure
Liaison Multi-Points
AP vers AC mobiles
Transparence des protocoles
IHM
Arrêt
d‘urgence
API avec Sécurité
Proxy Wifi
Réseau de
terrain
E/S
Réseau
de terrain
API
26. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 26
Point d‘Accès
Bridge point à point entre points d‘accès fixes (Extension LANs)
Clients mobiles possibles
Transparence totale des utilisateurs et protocoles
Solution constructeur, pas de norme établie
Distribution System 2
Clients IHM
Maintenance
Point d‘Accès
Distribution System 1
Architecture WLAN 802.11 : Mode Bridge
Liaison Multi-Points
Clients API
Proxy Wifi /Bus de terrain
27. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 27
Architecture Point à point Bluetooth 802.15.1
28. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 28
SQL-Server
SQL-driver
Architecture Picoréseau Bluetooth 802.15.1
Maître /Esclave (Ex : Acquisition E/S)
Distance selon la classe de puissance des participants.
7 esclaves Maxi
Les esclaves peuvent avoir plusieurs maîtres et former des liaisons inter-réseaux
Pas de liaison entre maîtres
29. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 29
L’Environnement Industriel
Les bandes de fréquence
Les technologies
Les architectures génériques
Applications et architectures types:
1- Echange d’information avec un équipement mobile
2- Extension d’un réseau existant
3- Échange d’informations au travers d’une zone inaccessible, dangereuse ou à
environnement en mouvement
4- Mobilité des opérateurs
Méthodologie de mise en oeuvre
La sécurité
30. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 30
1 - Échange d’informations avec un équipement mobile
Logistique (transtockeur)
Industrie minière
Automobile (ligne d’assemblage)
Suppression des équipements filaires (collecteurs tournants, chaîne porte-câbles).
Gain de temps sur le tirage de câble.
Couverture du signal : environnement physique du bâtiment et du mobile.
Domaines d’application
Bénéfices
Contraintes
Coexistence avec des équipements
perturbants (CEM industrielle)
31. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 31
Backbone
5 GHz
Clients mobiles et
API de sécurité en
2,4 GHz ou 5 GHz
V LAN 3V LAN 1 V LAN 2
Architecture type mobilité en Wi-Fi Multi-points
(Mode Infrastructure et/ou Bridge)
API avec
sécurité
API
32. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 32
Le Wifi peut être utlisé avec des produits Wifi homologués SIL3 :
Des solutions pour la sécurité distribuée
La sécurité machine et le WIFI
API avec
sécuritéPoint d‘AccèsClient
E/S de sécurité
Panel mobile de sécurité
33. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 33
Sé
Exemple de Sécurité Machine
Ethernet
Automate 1
Ethernet
ILC 170
SIL3 / PLe SIL3 / PLe
Automate 2
34. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 34
Exemples mobilité en Wi-Fi
(Couvertures mobiles diverses)
Pont roulant
Communication avec le pont
Couverture des points éloignés
Laison inter-automate
Comnunication de sécurité
Fonction de sécurité (jusqu‘a SIL3 )
Nacelles dans chaînes de
montage automobile
Communication avec les nacelles
Connexions additionnelles de clients
mobiles de maintenance en plus
Facilité de mise en œuvre et la maintenabilité
comparées aux systèmes mécaniques (collecteurs
tournants par exemple)
35. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 35
Exemples mobilité en Wi-Fi
Solutions avec câbles guides d’ondes
• Propagation contrôlée de l’onde radio le long du parcours du mobile
(jusqu’à 200m)
• Création d’un champ radio fiable et maîtrisé dans des environnements
radio difficiles
• Solution pour véhicules automatiques sur rails
• Création de plusieurs tronçons
Câble Guide d’ondes
Access Point WiFi
API
36. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 36
Central Cabinet
Architecture type mobilité en Bluetooth
(Ligne de production en bus en liaison point à point)
37. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 37
Central Cabinet
work-place 1 work-place 2
Exemple mobilité en Bluetooth
(Plate-forme d‘assemblage en liaison point à point)
Autonomie des stations de travail
38. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 38
2 - Extension d’un réseau existant
Extension de capacités de production.
Modernisation et déploiement de supervision sur un site étendu.
Réduction des coûts d’installation.
Facilité et rapidité de mise en œuvre.
Couverture du signal : environnement physique du bâtiment et du mobile.
Temps de cycle nécessaire sur le réseau existant.
Compatibilité avec le protocole utilisé et conservation de ses performances.
Domaines d’application
Bénéfices
Contraintes
39. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 39
Bureaux
Sites distants
Ateliers
Cuve 9-1
Hall 6-1
Entrepôts 9-3
Livraisons 9-4
Entrepôts 9-5
Labo 1 Cuve 9-2
Architecture type extension par Wi-Fi
(Mode Bridge, extension LANs)
Distribution réseau LAN
Remplacement couverture filaire
Liaisons point à point (transparence entre LANs)
Couvertures WLAN locales éventuelles
40. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 40
Usine
PRG
P2
P3
Exemple extension par Wi-Fi
(Extension réseau usine)
Sucrerie
Extension réseau local industriel automates
Couverture des points éloignés de stockage
vers l‘usine principale (> 2 km)
Liaisons point à point Bridge (LAN to LAN)
Réduction des coûts de câblage
liée aux distances et aux sites
41. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 41
Architecture type extension par Bluetooth
(Extension I/0 usine)
Adapté à la transmission cyclique des E/S
(Ex : 35 ms pour sept radios)
Modules E/S connectés à une base
Intégration via Ethernet dans différents
protocoles (Modbus/ TCP,….)
Serveur I/0 Ethernet
Maître / Esclave multi-points
42. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 42
Architecture type extension par Bluetooth
(Extension I/0 usine)
IO
E/S2
Transmission BLUETOOTH dans une usine de
transformation de pièces métalliques.
Intégration transparente sans recours à un
réseau filaire (Ethernet ou bus de terrain).
Armoire centrale
E/S1
E/S2E/S1
Coffrets
Positionnables
43. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 43
Exemple extension par Bluetooth
(Gestion multi-systèmes vers la GPAO)
Solution Economique pour
remonter les informations de
production vers la GPAO
44. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 44
3 - Échange d’informations au travers d’une zone
inaccessible, dangereuse ou perturbée par des objets en
mouvement
Zones logistique (portuaire, aéroportuaire, fret)
Zones Ex
Sites chimiques et pétrochimiques
Carrières
Traversée d’une zone non propriétaire.
Réduction des coûts d’installation (enfouissement des câbles).
Limitation d’accès à des zones dangereuses pour les intervenants.
Couverture du signal.
Distances.
Sécurité du réseau.
Alimentation électrique des équipements distants.
Domaines d’application
Bénéfices
Contraintes
45. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 45
Fonction relais
(Mode Bridge)
Diffusion locale
Clients mobiles
(HotSpot)
Distribution
locale en
Client fixe
Architecture type distribution par Wi-Fi en environnement
difficile
(Mode Bridge/Infrastructure)
Distribution via
obstacles
Zone urbanisée
Obstacles nombreux
(immeubles, végétation,..)
Couverture difficile, distances
importantes
Sites publics / privés
46. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 46
Exemple distribution par Wi-Fi en environnement difficile
(Vidéo surveillance autoroute)
Caméras IP
distribuées
Grandes distances > 4/5 km
Obstacles urbains (site public)
Liaisons point à point (Bridge)
Débit important et continu
Réseau critique (vidéo sécurité)
Caméras distribuées
Réseau LAN
entreprise
Poste de
surveillance
Simplification des démarches administratives
Economie liée aux distances et à la complexité
topologique
Transmission sécurisée de données sensibles (police)
47. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 47
Surveillance, contrôle et commande
Transmission entres bâtiments sans visu
Passage direct de filerie impossible pour respecter les consignes du site
Atmosphères agressives et explosibles
Remplacer la surveillance existante avec caméra et opérateur par des I/O
Amélioration du contrôle avec de nouvelles informations
Architecture type distribution par Bluetooth n
environnement difficile
(Site chimique)
48. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 48
Exemple distribution par Bluetooth en environnement difficile
(Contrôle torchère)
La communication couvre une zone de 300 mètres.
Torche à surveiller
et commander
Solution économique
Traversée de site public
Zone ATEX à traverser
49. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 49
4 - Mobilité des opérateurs
Traitement de l’eau
Zone portuaire
Sites chimiques
Industrie manufacturière
Mobilité des opérateurs
Connexion simultanée de plusieurs opérateurs avec des droits différents
Accès rapide au réseau
Limitation d’accès à des zones dangereuses pour les intervenants
Continuité de la couverture (Positionnement des équipements)
Sécurité du réseau
Gestion des droits d’accès des utilisateurs
Domaines d’application
Bénéfices
Contraintes
50. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 50
Distribution du réseau industriel par Wi-Fi
Liaison multi points
Fonctions de roaming (Handover)
...
Point d‘accès 1
Industrial Ethernet
Hall 2
Hall 1
Robust Access Point
Clients API
APi client
Point d‘accès 2
Les Clients peuvent migrer entre les AP
Les zones se recouvrent
51. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 51
Pico-Net 1 Pico-Net 2
Port S1/A Port S1/B Port S2/A
Pico-Net 3
Exemple mobilité en Bluetooth
(Chariot élévateur)
Solution unique à la
contrainte de mobilité
52. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 52
Station d’épuration de 18 communes
Fonctionnement sans personnel permanent
Accessibilité plus large pour la surveillance et le pilotage
A distance via Internet
Par PC portable
Du local de permanence
Cohérence de l’exploitation
17 points d’accès WIFI sur 24 hectares
Réduction du câblage interne / externe
Débit de 54 MBit/s
Exemple 2 distribution opérateurs par WiFi
(Exploitation automatique d’usine)
53. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 53
Poste de Surveillance
Station d’épuration (24 ha)
Mobilité totale sur tout le site
54. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 54
Poste de Surveillance
Station d’épuration (24 ha)
55. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 55
Remote
I/O
Automate
Variateurs de vitesse
Exemple 3 Mobilité des opérateurs
56. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 56
L’Environnement Industriel
Les bandes de fréquence
Les technologies
Les architectures génériques
Applications et architectures types:
Echange d’information avec un équipement mobile
Extension d’un réseau existant
Échange d’informations au travers d’une zone inaccessible, dangereuse ou à environnement
en mouvement
Mobilité des opérateurs
Méthodologie de mise en oeuvre
La sécurité
57. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 57
Réseau sans fil: les conditions du succès
Chaque site est très différent et chacun a un environnement Wireless différent
La maîtrise de l‘environnement conditionne le bon fonctionnement du réseau
Les distances, les obstacles fixes (murs, arbres, ...) ou en mouvement
(véhicules, personnes, machines,…) affectent la portée et la zone de couverture.
Une étude de site (site survey) est nécessaire
Une étude de site se décompose en plusieurs étapes
Etude sur plan
Visite et audit du site
Modélisation
Essais
Implémentations
Outils, logiciels, techniques, …
Des spécialistes vous accompagnent
58. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 58
La zone de couverture (ou cellule) d‘un point d‘accès dépend de
l‘environnement. La distance, les murs, les meubles ainsi que les personnes qui
se déplacent peuvent en faire varier la portée
La zone de couverture est non seulement une condition du bon
fonctionnemement mais aussi le premier niveau de sécurité.
Zone de couverture radio
59. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 59
Omnidirectionnelle
Directionnelle
Cables, Pigtails Parasurtenseurs
Choix des éléments de base - Antennes et Accessoires
60. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 60
Les antennes peuvent être soit :
Omnidirectionnelles (0 à 15 dBi)
Directionnelles (5 à 24 dBi)
L’antenne directionnelle plus
directive permet des distances
plus élevées avec un signal plus
« clair » en émission et une
sensibilité plus forte en réception
dans la direction dominante
Dessus
Dessus
Types Antennes
61. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 61
Les antennes peuvent être aussi :
Guide d‘ondes
Types Antennes
• Création d’un champ radio fiable et
maîtrisé dans des environnements
radio difficiles
• Grande flexibilité et mise en oeuvre
simple
62. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 62
Gain antenne
Perte Parafoudre
Puissance de
sortie radio
Gain Antennes
Plus la puissance est grande, plus la portée
sera importante.
Exemple : Pour doubler la portée, on
quadruple la puissance de l’émetteur
(100 mW = 2 fois plus loin que 25 mW)
G [dBi] = 10 log P / P0
Le gain de l‘antenne (exprimé en dBi) a une
influence directe sur la puissance émise
mW
dB
dBi
dBm
P0 = puissance antenne de comparaison
P = puissance de réception antenne
Perte câble
Puissance
rayonnée
EIPR
+
-
-
63. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 63
Facteurs critiques en intérieur
Positionnement des AP
Hauteur des AP
Ligne de vue / obstacles
Réflexions
Atténuations
Interférences
Bande passante – nombre d‘utilisateurs – applications : Nombre d‘AP
Roaming ou handover
Sécurité au niveau Clients
64. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 64
Fréquences utilisables
Distance
Zone de Fresnel
Ligne de vue
Réflexions
Interférences
Hauteur des AP (mât / pylône)
Montage des AP
Antennes extérieures
Bande passante locale – selon applications
Sécurité liaison
Facteurs critiques en extérieur
65. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 65
Pollution électromagnétique industrielle (moteurs, soudage, etc.)
> non critique (sauf champs magnétiques intenses : Haute-tension,
Electro-aimants,..)
Effets d’ombre non prévus (obstacles en mouvements)
> installation de stations supplémentaires
Pas d’arrivée LAN filaire >
Backbone sans fil (Mode Bridge)
Pas d’arrivée alimentation (24 V)
> PoE
Pour anticiper tous les problèmes un audit sur site est fortement recommandé
Autres facteurs critiques
66. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 66
Chaque site est très différent et chacun aura
un environnement Wireless différent
Phase préalable ou collecte d‘informations
Phase d‘étude sur plan (modélisation WLAN Planner)
Phase d‘audit du site (Site survey)
Phase d‘essais / implémentation (couverture finale)
Avoir
les bonnes techniques
les bons outils
Etude de site
67. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 67
L’Environnement Industriel
Les bandes de fréquence
Les technologies
Les architectures génériques
Applications et architectures types:
Echange d’information avec un équipement mobile
Extension d’un réseau existant
Échange d’informations au travers d’une zone inaccessible, dangereuse ou à
environnement en mouvement
Mobilité des opérateurs
Méthodologie de mise en oeuvre
Les techniques de transmission
La sécurité
68. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 68
Sécurité
Les réseaux sans fil : Une invitation pour les hackers ?
69. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 69
En premier lieu, il faut assurer la sécurité (sécurité – innocuité safety) d’un
réseau sans fil, c’est la sûreté de fonctionnement selon le point de vue de
la non occurrence de défaillances dangereuses :
Stabilité de transmission par optimisation des capacités radio
Etude et mise en œuvre
Disponibilité de transmission via redondance
(contre les pannes ou les attaques de déni de service)
Sécurisation et duplication des canaux de transmissions
Sûreté / sécurité ?
70. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 70
Puis assurer la sécurité (sécurité – confidentialité security), c’est la sûreté
de fonctionnement selon le point de vue de la prévention d’accès et/ou de
manipulations non autorisées de l’information :
La confidentialité, l’intégrité, la responsabilité
Contrôle des accès par authentification
Cryptage fort
Restrictions diverses
Sûreté / sécurité ?
71. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 71
Point d‘Accès
Client(s)
Ecoutes
Modifications
Usurpation d‘identité
Déni de Service
Interceptions
Attaques passives ou actives !
Les réseaux sans fil représentent une voie privilégiée d‘accès !
La sécurité réseau WLAN et PAN
72. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 72
La Sécurité en Bluetooth
Modes de Sécurité.
– Mode 1 : Non sécurisé.
– Mode 2 : sécurisé au niveau applicatif.
– Mode 3 : sécurisé au niveau de la liaison.
– Ces modes sont appliqués ou non selon les fabricants
Les différents procédés de sécurisation.
– Code d’Authentification (appairage).
• Appairage manuel via une mémoire amovible.
• Appairage en usine.
• Appairage lors de la première connexion.
– Cryptage des informations transmises Clé de 128 bits type E0.
– Module indétectable.
73. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 73
Cryptage de la communication
WEP
WPA-TKIP
AES-CCM (WPA2)
Authentification et accès
EAP + Serveur RADIUS (802.1x)
SSID fermés ou indépendants
ACL (Adresses MAC)
Protection externes
Firewall
VPN
VLAN (Multi SSID)
Principes de sécurité WLAN
74. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 74
Le nouveau standard de sécurité WLAN
Remplace les bases WEP et WPA
WPA2 est reprise dans le standard 802.11i
Cryptage fort par algorithme AES-CCM
Contrôle intégrité inclus
Mode cryptage symétrique PSK sans authentification (Personnal)
Authentification forte possible par 802.1x/EAP + Serveur RADIUS (Enterprise)
Le WPA2 est la solution de sécurité forte en WiFi
Solution complète et standardisée
Aujourd‘hui non cracké
Les réseaux Wireless deviennent plus sécurisés que les réseaux filaires
802.11i (WPA2)
75. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 75
• Réseau à disponibilité élevée: Meilleure disponibilité du réseau grâce à
la redondance de la transmission pour des applications critiques
• Alarmes:
– Surveillance de l‘état de la liaison radio entre les points d‘accès et alerte en cas
de défaillance d‘un point d‘accès ou d‘un parasitage trop élevé
– Contrôle permanent de l‘accessibilité des partenaires de communication
Liaison redondante en WIFI
Transmission de données simultanément via deux canaux avec un
basculement automatique d’un canal à l’autre en cas de forte perturbation
(2.4 GHz vers 5 GHz ou vice versa)
76. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 76
• www.bluetooth.com
• www.wi-fi.org
• CD ROM Wireless solutions for automation
Séminaire 25-26 juin 2008 ISA France
Jean-Pierre HAUET
Pour en savoir plus sur les techniques
de transmission