Les solutions sans fils du marché

5.1.- L'état du marché

Les fabriquants travaillent actuellement sur des standards de transmission de données sans fils différents et qui ne peuvent pas interopérer. Les deux américains Proxim et Symbol ainsi que l'israélien Breezecom ont choisi d'ajouter à leurs portfolio produits des équipement 802.11b, la nouvelle norme de l'IEEE, qui utilisent la technologie de transmission de la fréquence directe (DSSS, Direct Sequence Spread Spectrum) alors qu'ils ne croyaient qu'à la transmission par saut de fréquences (FHSS, Frequence Hopping Spread Spectrum). Actuellement, les équipements disponibles peuvent offrir des débits allant jusqu'à 11Mb/s, ils exploitent la bande des 2,4GHZ celle ci est surpeuplée par les technologies de réseaux sans fils on cite : la 802.11b la norme de l'IEEE, l'Open air, la norme de Bluetooth qui est soutenue par Nokia et Ericson et la norme Home RF adressée au marché des réseaux sans fils familiaux. Une autre norme est en train de voir le jour qui s'appelle Hiperlan 2, elle doit offrir un debit qui avoisine les 35Mb/s Aucune des normes précédantes n'est interopérable avec l'autre, cela dit le marché tranchera comme il l'a fait par le passé entre les Lan filaires pour n'en retenir qu'un Ethernet.

5.2.- Problèmes réglementaires

L'une des difficultés sur lesquelles butent les fabriquants trouve son origine dans les réglementations locales de chaque pays :

• Concernant les puissances émises par les équipement, les États-Unis autorisent 50 milliwatts tandis qu'en europe l'ETSI limite cette puissance à 100 milliwatts.
• La bandes de fréquence de 2,4GHZ requiert quant à elle l'obtention d'une autorisation en France. En effet cette bande , 2446-2483,5 MHZ, est utilisée par l'armée pour ses radars de poursuite de missiles balistiques. En pratique la plupart des réseaux sans fils implantés dans les agglomérations de plus de 50 000 habitants doivent bénéficier d'une autorisation presque systématiquement accordée, en revanche dès que l'on sort des zones urbaines c'est le ministère de la défense qui décide ou non d'attribuer l'autorisation.

5.3.- Techniques de transmission

Actuellement sur le marché des LANs sans fils on trouve trois techniques essentielles pour la transmission dans la bande des 2,4 GHZ.

5.3.1.- FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum)

il s'agit d'une technique qui utilise le saut de fréquence, la bande passante disponible est divisée en 75 sous-canaux de 1 MHZ de largeur de bande. Chaque sous-canal offre un débit d'au moins 1 Mbps avec un codage binaire (codage en modulation de phase binaire, BPSK). Émetteur et Récepteur se mettent d'accord sur une séquence de "saut de fréquences porteuse" pour envoyer leurs données successivement sur les différents sous-canaux ; les sous-canaux fortement perturbés ne sont pas utilisés (temporairement). La séquence de sauts est calculée de façon à minimiser la probabilité que deux émissions utilisent le même sous-canal simultanément, et ainsi minimiser les collisions. Cette technique est relativement simple et fiable mais le débit qu'elle offre ne dépasse pas les 2 Mbps.

5.3.2.- DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum)

La technique de signalisation en séquence directe divise la bande passante en seulement 14 sous-canaux de 5 MHZ de largeur de bande. Une telle largeur de bande fournit un signal généralement très bruité. Les canaux adjacents ont des bandes passantes qui se recouvrent partiellement et peuvent se perturber mutuellement. Le faible nombre de canaux ne permet plus de faire du saut de fréquences .Il est donc nécessaire d'introduire une très forte redondance dans le codage binaire à signal : on utilise pour cela la technique du "chipping". Chaque bit de données utilisateur est convertit en une séquence de 11 bits appelée : "chip" ou "séquence de Barker".

La forme de cette séquence permet une correction directe de l'erreur. Même si le signal est très endommagé il sera possible de reconstituer la séquence originale (très grande distance de Hamming) et ainsi de minimiser le besoin de retransmission de la trame. Chaque "chip" est convertit en une forme d'onde appelée symbole. Le débit atteint par cette technique est de 2 Mb/s. Pour augmenter ce débit il suffit d'accroître le fréquence de signalisation et de réduire la redondance. Des débits de 11Mbps sont actuellement commercialisés.

En cas de bruit importent, le standard 802.11b, qui utilise cette technique de transmission, utilise un changement de rythme dynamique. On change de type de codage faisant chuter le débit à 5,5 Mbps, 2 Mbpsvoir 1 Mbps. Lorsque la perturbation diminue le débit remonte automatiquement.

5.3.3.- OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)

Le OFDM est utilisé par HIPERLAN2, un standard de LAN sans fils, qui est prévu pour des débits allant jusqu'à 54 Mbps. Ce procédé de transmission bon marché est utilisé sur les canaux satellites et dans la transmission du signal TV classique. Cette une méthode simple qui permet de transmettre des données à un débit importent sur des canaux très perturbés. Grâce à sa fiabilité cette méthode sera adoptée pour l'ATM sans fils .

5.4.- Les normes présentes sur le marché

Actuellement il existe trois grandes familles de standards.

5.4.1- IEEE 802.11b

C'est un standard de l'IEEE qui domine actuellement le marché des équipements de réseaux locaux sans fils. Le 802.11b est la nouvelle version du standard 802.11 qui offre les possibilités suivantes :

Une simplicité d'administration

Le réseau local sans fil 802.11 ne diffère des LAN filaires 802.3 et 802.5 classiques qu'au niveau des couches ISO 1 et 2. On peut attendre de ces produits un niveau d'administrabilité au moins équivalent à celui des produits pour réseaux filaires. Au minimum, les produits doivent supporter SNMP 2, pour pouvoir être détectés automatiquement et administrés à l'aide des outils employés pour les équipements LAN filaires. Il est nécessaire d'évaluer soigneusement ce qui peut être contrôlé par la MIB SNMP.

Certains produits mesurent et contrôlent un certain nombre de variables Ethernet et radio du point d'accès, tandis que d'autres se contentent de proposer une MIB Ethernet de base.

Au delà de SNMP, il est utile de pouvoir configurer et sonder les points d'accès par une interface simple d'emploi du type navigateur Web. Certains fournisseurs incluent des serveurs Web à leurs points d'accès pour cette raison. Enfin, la capacité à administrer, configurer et mettre à niveau les points d'accès en masse simplifie l'administration du WLAN.

Une portée et des débits intéressants

Les WLAN 802.11b communiquent par les ondes radio parce que ces ondes ne sont pas affectées par les structures d'un bâtiment et qu'elles peuvent se réfléchir pour contourner les obstacles. Le débit du WLAN dépend de plusieurs facteurs, dont le nombre d'utilisateurs, la portée des micro-cellules, les interférences, la propagation sur de multiples chemins (multipath), le support des standards et le type de matériel.

Bien entendu, tout ce qui affecte le trafic des données sur les portions filaires du réseau, par exemple la latence et les goulets d'étranglement, affectera aussi la portion sans fil. Pour ce qui est de la portée, le mieux est souvent l'ennemi du bien. Par exemple, si le réseau doit fournir des performances élevées (5,5 ou 11 Mbps) avec couverture complète, une longue portée à des vitesses inférieures (1 et 2 Mbps) peut rendre délicate l'obtention de performances élevées avec emploi des schémas de réutilisation des canaux.

La mobilité

Si le standard 802.11b définit la manière dont une station s'associe aux points d'accès, il ne définit pas la manière dont les points d'accès suivent l'utilisateur dans ses déplacements, soit sur la couche 2 entre deux points d'accès d'un même sous-réseau, soit sur la couche 3 lorsque l'utilisateur change de sous-réseau et de routeur.

Le premier problème est pris en charge par des protocoles de communication inter-points d'accès propriétaires, dont les performances sont très variables. Si le protocole n'est pas efficace, il existera un risque de perte de paquets lorsque l'utilisateur passera d'un point d'accès à un autre. A terme l'IEEE définira probablement des standards en ce domaine.

Le deuxième problème est géré par les mécanismes d'itinérance de niveau 3. Le plus fréquent d'entre eux est Mobile IP, baptisé RFC 2002 par l'IETF (Internet Engineering Task Force). Mobile IP fonctionne en définissant un point d'accès comme "agent domestique" pour chaque utilisateur. Lorsqu'une station sans fil sort de sa zone d'origine et passe dans une nouvelle zone, le nouveau point d'accès demande à la station qu'elle est sa zone d'origine. Une fois celle-ci localisée, un paquet est transmis automatiquement entre les deux points d'accès pour garantir que l'adresse IP de l'utilisateur est préservée et qu'il est en mesure de recevoir de manière transparente ses données. Mobile IP n'est pas finalisé, aussi les fournisseurs peuvent-ils encore proposer des protocoles propriétaires, basés sur des techniques similaires, pour assurer que le trafic IP suivra un utilisateur entre des portions du réseau séparées par un routeur (par exemple entre d'un bâtiment à un autre).

Une alternative incomplète mais pratique au problème de l'itinérance de niveau 3 consiste à utiliser le protocole DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) sur le réseau. DHCP permet à tout utilisateur qui éteint ou met en veille son ordinateur portable avant de passer sur un nouveau réseau d'obtenir automatiquement une nouvelle adresse IP lors du rallumage de la machine.

Une administration de l'alimentation

Les produits sans fil pour utilisateur final sont généralement conçus pour fonctionner sans le moindre branchement, sur batterie autonome. Le standard 802.11b intègre le protocole PSP (Power Saving Protocol) pour maximiser l'autonomie de la batterie des produits équipés de périphériques sans fil.

Roaming

Lorsqu'une station cliente entre dans la zone d'un point d'accès ou de plusieurs, elle choisit le point d'accès auquel elle s'associe (elle rejoint un BSS) en se basant sur l'amplitude de signal et le taux d'erreurs observé. Quand elle est acceptée par le point d'accès, la station cliente s'accorde au canal radio auquel le point d'accès est instancié. Périodiquement elle surveille tous les canaux dans le but de voir si un autre point d'accès peut lui fournir une qualité de service meilleur, si c'est le cas elle se rattache au nouveau point d'accès.

La sécurité

Le chiffrement WEP sur 40 bits intégré aux WLAN 802.11b devrait être suffisant pour la plupart des applications. Cependant, la sécurisation des WLAN doit être considérée dans le cadre d'une stratégie globale couvrant l'ensemble du réseau. Plus particulièrement, il est possible de mettre en place des technologies de chiffrement, IPSec par exemple, sur les portions filaires et sans fil du réseau et d'éviter ainsi de devoir implémenter une sécurisation de type 802.11. Il est également possible de faire chiffrer par les applications critiques leurs propres données et d'assurer que toutes les données du réseau, les adresses IP et MAC par exemple, seront chiffrées avant leur transmission.

D'autres techniques de contrôle d'accès peuvent venir compléter l'authentification par 802.11 WEP. Une valeur d'identification, baptisée ESSID et programmée dans chaque point d'accès, permet d'identifier les sous-réseaux. Cette valeur peut être employée pour l'identification : si une station ne connait pas cette valeur, elle ne sera pas autorisée à s'associer au point d'accès. De plus, certains fournisseurs proposent une table des adresses MAC qui, incluse sous forme de liste de contrôle dans le point d'accès, interdira l'accès aux clients dont l'adresse MAC ne figure pas dans la liste. Chaque client peut ainsi être inclus (ou exclus) explicitement à volonté.

• Fréquence : bande des 2,4 GhHZ ( de 2 446 à 2 483,5 MHZ)
• Méthode de transmission radio : DSSS
• Débit maximal couche physique : 11 Mb/s
• Débit maximal données : environ 5 Mb/s
• Portée : environ 50m au débit maximal et transmission à débit réduit jusqu'à 550 m.
• Contraintes réglementaires : Obligation de déclaration des réseaux sans fil (info sur www.art-telecom.fr)
• Principaux types d'équipements : Cartes PC Card , Cartes PCI, Adaptateur USB, Bornes d'accès et Ponts
• Principaux Fournisseurs : 3Com, Cisco, Lucent Technologies, Proxim, Breezecom...
• Prix : à partir de 850 F TTC pour une PC Card et à partir de 2500 F TTC pour un point d'accès grand publique avec routeur internet.

Quelques produits

5.4.2.- Hiperlan 2

Norme de réseau sans fil à haut débit qui prévoit de gagner la part du marché des réseaux locaux sans fils dès 2003.

• Fréquence : bande de 5 GHZ (de 5,15 à 5,25 GHZ)
• Technologie radio : OFDM
• Débit maximal de la couche physique : 54 Mbps
• Débit maximal de données : 35 Mbps
• Portée : de 30 à 150m au débit maximal
• Contraintes réglementaires : pas de contraintes.
• Principaux équipements : Carte PC Card , Carte PCI, Borne d'accès.
• Principaux partisans : 3Com, Alcatel, Ericson, Lucent, Motorola, Nec, Nokia, Nortel, Sony ƒ
• Prix : non communiqué

5.4.3.- Bluetooth

Promu par Ericson et Intel ce standard est en développement depuis cinq ans. Par rapport au 802.11, Bleutooth est économique ; un chipset Bluetooth coûtera moins de 5 $ à la fin de l'année, contre 15 $ à 20 $ son équivalent en 802.11 . Les partisans de ce standard prévoient de l'utiliser pour connecter sans fils des équipements variés tel un PC portable, un téléphone mobile, des imprimantes, des téléviseurs et même des appareils électroménagers contrôlés à distance. Bleutooth utilise le système de transmission par saut de fréquences, la bande utilisée des 2,4 GHZ est découpée en multiples portions de 1 MHZ. A chaque échange de paquets entre émetteur et récepteur, par tranches de 625 µs, la fréquence de travail change de portions de bande. La synchronisation quant à elle est orchestrée par l'un des composants, le maître, qui commande l'activité des postes esclaves. En aucun cas deux esclaves peuvent communiquer entre eux. Chaque liaison doit obligatoirement passer par le point central que constitue le composant maître.

Le débit actuellement limité à 1Mb/s devrait atteindre dans quelques années les 10Mb/s.