2. Réseaux sans fils IEEE 802.11 : objectifs et modélisation

Les technologies existantes de réseaux de télécommunications sans fils sont nombreuses. Ces premières technologies ont été déployées pour répondre à des besoins particuliers. Les réseaux cellulaires GSM de téléphonie mobile ont été conçus pour transmettre la voix et ne sont pas adaptés aux transmissions de données. Les réseaux Bluetooth™ ont été conçus pour connecter des périphériques à un équipement maître.

La technologie Wifi™ normalisée depuis 1997 par le comité 802.11 de l' Institute of Electrical and Electronic Engineers a été la première à promouvoir un mode de communication universel compatible avec tous les usages réseaux apparus avec l'Internet. La notion de convergence revient à véhiculer les trois types de flux principaux voix, vidéo et données sur une même technologie réseau.

Dans le monde des réseaux filaires, Ethernet est en passe de devenir la technologie universelle quelle que soit la distance couverte. Les réseaux sans fils IEEE 802.11 suivent la même voie dans le domaine des communications radios.

2.1. Quelques objectifs simples

Mobilité

La mobilité est un objectif énoncé depuis très longtemps qui tarde à être satisfait pour la transmission des données. Un utilisateur doit pouvoir se déplacer librement tout en conservant la connectivité au réseau. Dans le cas des réseaux sans fils, la mobilité consiste à passer d'une zone de couverture radio à l'autre de façon transparente. Le terme anglais consacré pour ce mode de fonctionnement est roaming.

Flexibilité

L'absence de connexion câblée pour chaque hôte du réseau doit apporter une grande liberté de mouvement aux utilisateurs et faciliter le déploiement de nouveaux réseaux. Cet usage plus souple et plus libre de la connectivité au réseau a ouvert un nouveau marché dans les lieux publics. On parle de hot spots pour désigner les réseaux sans fils accessibles depuis les trains, les aéroports ou les réseaux ouverts à l'occasion d'évènements particuliers.

Cette flexibilité dans les usages réseau a aussi permis le développement de communautés d'utilisateurs offrant un accès mutualisé au réseau dans les zones urbaines ou à l'opposé dans les zones rurales très mal desservies par les réseaux filaires xDSL.

Les réseaux sans fils IEEE 802.11, ne répondent pas encore parfaitement à tous les besoins. Relativement à la technologie Ethernet qui est présente depuis les années 80, les réseaux sans fils sont encore en phase émergeante et certains aspects de la technologie demandent encore quelques améliorations pour offrir un débit optimal pour les trois flux voix, vidéo et données aussi bien à l'air libre qu'à l'intérieur des bâtiments.

2.2. Normes IEEE 802.11 et modélisation réseau

Toutes les normes IEEE du comité 802 correspondent aux deux couches les plus basses du modèle OSI : les couches liaison et physique. De la même façon, toutes ces normes décrivent les 2 sous-couches MAC et PHY.

     N o r m a l i s a t i o n s   I E E E          | M o d é l i s a t i o n
____________________________________________________|_________________________
  .-----------------------------------------------.
  |      802.2  Logical Link Control (LLC)        |
  '-----------------------------------------------'      Couche Liaison
  .-----------------------------------------------.
  |      802.11 Media Access Control (MAC)        |  
__'-----------------------------------------------'___________________________
.--------..--------..--------..---------..-----------. 
| 802.11 || 802.11 || 802.11 || 802.11b || 802.11a/g |   Couche Physique
|   IR   ||  FHSS  ||  DSSS  || HR/DSSS ||   OFDM    |        (PHY)
'--------''--------''--------''---------''-----------'________________________

IEEE 802.2, Logical Link Control, LLC

Cette norme ne fait pas partie des définitions de réseaux sans fils. La norme 802.2 définit une couche de services de niveau liaison commune à tous les réseaux 802.

Cette couche fournit deux types de services :

contrôle de flux,
reprise sur erreur.

IEEE 802.11 MAC, Media Access Control, MAC

Cette couche doit fournir les services suivants :

délivrer les données de façon fiable,
contrôler l'accès au média,
contrôler les erreurs,
gérer la fragmentation et le réassemblage,
gérer la mobilité,
gérer l'énergie.

IEEE 802.11 IR PHY

Définition de couche physique infra-rouge (IR) pour un usage intra-muros à une distance maximale d'une dizaine de mètres et avec deux débits possibles : 1 et 2Mbps. Cette définition publiée en 1997 n'est pas utilisée.

IEEE 802.11 FHSS PHY

Définition de couche physique utilisant la technique de sauts de fréquences radios appelée Frequency Hopping Spread Spectrum ou FHSS avec un débit de 1Mbps. Les sauts de fréquences sont réalisés dans une bande de 83MHz au delà des 2,4GHz de la bande ISM. Cette définition publiée en 1997 n'est pas utilisée.

IEEE 802.11 DSSS PHY

Définition de couche physique utilisant la technique appelée Direct Sequence Spread Spectrum ou DSSS avec un débit de 2Mbps. Cette définition publiée en 1997 n'est pas utilisée.

IEEE 802.11b HR/DSSS PHY

Définition de couche physique utilisant la technique appelée High Rate/Direct Sequence Spread Spectrum et offrant les débits : 1, 2, 5,5 et 11Mbps. Cette définition publiée en 1999 est très utilisée pour les communications en milieu ouvert. Elle correspond au standard Wifi™. Voir FIXME.

IEEE 802.11a OFDM PHY, IEEE 802.11g OFDM PHY

Ces deux définitions de couche physique utilisent la technique appelée Orthogonal Frequency Division Multiplexing. Cette méthode de subdivision des canaux de fréquences radios permet d'augmenter les débits jusqu'à 54Mbps. Elle est adaptée à un usage domestique intra-muros. Voir FIXME.

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