Soutenance mémoire
GENERALITE SUR LE RESEAU SANS FILS
Présentation du wifi
La norme IEEE 802.11 (Institute of Electrical and Electronic Engineers 802.11) est un standard international décrivant les caractéristiques d’un réseau local sans fil [3]. Le nom Wifi (contraction de Wireless Fidelity, parfois notée à tort Wifi) correspond initialement au nom donnée à la certification délivrée par la Wifi Alliance [4], anciennement Wireless Ethernet Compatibility Alliance ou WECA, l’organisme chargé de maintenir l’interopérabilité entre les matériels répondant à la norme 802.11. Par abus de langage et pour des raisons de marketing, le nom de la norme se confond aujourd’hui avec le nom de la certification. Ainsi un réseau Wifi est en réalité un réseau répondant à la norme 802.11.
La couche physique 802.11
Le rôle de la couche physique est de transporter correctement les données que l’émetteur souhaite envoyer au récepteur. Elle est divisée en deux sous-couche ; le PLCP (Physical Layer Convergence Protocol) et PMD (Physical Medium Dependent). La sous-couche PMD s’occupe de l’encodage des données, alors que la sous couche PLCP prend en charge l’écoute du support, en fournissant à cette occasion un signal à la couche MAC pour lui dire si le support est libre ou non. La norme 802.11 définit actuellement quatre couches physiques différentes : FHSS (Frequency Hoping Spread Spectrum), DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum), OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) et Infrarouge.
FHSS
Le principe du FHSS
Le FHSS ou étalement de spectre par saut de fréquence, est une méthode de transmission de signaux qui utilise plusieurs canaux repartis sur une bande de fréquence large en suivant une séquence pseudo-aléatoire connu à l’avance entre l’émetteur et le récepteur. Le principe du FHSS est la suivante : une large bande de fréquence est divisée en plusieurs canaux. La communication se fait en sautant successivement d’un canal à un autre selon un rythme convenu à l’avance entre l’émetteur et le récepteur.
Avantages de l’utilisation du FHSS
L’un des avantages de l’utilisation du FHSS est la difficulté d’interception de la communication. En effet, il est vraiment difficile d’intercepter le signal transmis dans le canal si on ne connait pas la séquence utilisée dans la transmission. C’est pour cela qu’il fut très apprécié par les militaires américains qui l’utilisèrent pour radioguider les torpilles sans que les ennemis puissent intercepter ou brouiller le signal.
Le FHSS offre également une résistance importante aux interférences voir même aux brouillages volontaires car les canaux présentant un bruit trop important peuvent être évités. Cette capacité n’est pas exploitée dans le 802.11 FHSS. Un dernier avantage du FHSS est que plusieurs communications peuvent avoir lieu en même temps sur une même bande de fréquence si elles utilisent des séquences des canaux ne pouvant pas entrer en collision. En contrepartie, chaque communication a un débit relativement faible puisqu’elle n’exploite qu’un seul canal assez étroit à la fois.
Les canaux FHSS
Dans la version de base 802.11, la bande de fréquence allant de 2 400MHz à 2 483.5MHZ a été découpé pour le FHSS en canaux de 1MHz de largeur chacun. Ce découpage offre 80 canaux pour la communication. Dans la plus part des pays, les canaux allant du numéro 2 au numéro 80 sont autorisés (2 401 MHz à 2 480MHz). Dans chaque canal, les modulations gaussiennes FSK (Frequency Shift Keying) à 2 états ou à 4 états sont utilisées et permettent d’atteindre respectivement les débits de 1Mbits/s et de 2Mbits/s.
Les débits FHSS
Le standard 802.11 a défini un mécanisme d’adaptation du débit en fonction du rapport signal/bruit. Ainsi, si le rapport est élevé, la modulation utilisée est la modulation 4GFSK (Gaussian FSK) à 2Mbits/s et dans le cas contraire, le 802.11 s’adapte automatiquement et « descend » à la modulation 2GFSK avec un débit de 1Mbits/s. Cette procédure d’adaptation dynamique permet au standard 802.11 d’offrir une transmission qui s’adapte à l’environnement de transmission et le rend performant .
DSSS
Principes du DSSS
La technique DSSS est aussi une technique d’étalement de spectre mais contrairement au FHSS, elle ne présente aucun saut de fréquence. La technique DSSS consiste à transmettre pour chaque bit une séquence de Barker (appelé parfois bruits pseudo-aléatoires). En principe, chaque bit de valeur 1 est remplacé par une séquence de bits et chaque bit de valeur 0 par son complément. Le DSSS provoque des transitions d’états rapides qui tendent à étaler le spectre du signal. L’étalement de spectre est obtenu en provoquant artificiellement un débit élevé car dans les modulations FSK, PSK (Phase Shift Keying) et QAM (Quadrature Amplitude Modulation), la largeur du spectre correspond au double du débit de la source.
Avantages de l’utilisation du DSSS
L’utilisation de la technique DSSS présente deux avantages. Tout d’abord, comme nous l’avons dit, le spectre du signal est étalé avec tous les avantages (et les inconvénients) que cela apporte, en particulier une meilleure résistance au bruit. Ensuite, l’émission de plusieurs chips pour chaque bit d’information entraîne une redondance importante permettant de corriger les erreurs de transmission.
Les canaux DSSS
Le standard 802.11 a défini quatorze canaux de 22MHz de large dans la même bande de fréquence à 2.4Ghz que le FHSS. Ainsi, pour communiquer, l’émetteur et le récepteur doit se mettre d’accord sur un canal fixe à utiliser. Pour un débit de 1Mbits/s, le 802.11 DSSS repose sur une modulation 2DPSK et pour le débit de 2Mbits/s, il utilise simplement la modulation 4DPSK. Dans ces deux cas, la longueur du code d’étalement est fixée 11bits et de valeur égale à 10110111000. Ce code est le code de Barker et il assure un bon étalement de spectre. De plus, le format de ce code le rend bien adapté pour la synchronisation de l’émetteur et le récepteur.
La modulation CCK
Pour atteindre les débits de 5.5Mbits/s ou 11Mbits/s, la norme 802.11b a amélioré ce procédé en utilisant la modulation CCK (Complementary Code Keying) pour atteindre ce que l’on appelle le DSSS haute vitesse ou HR-DSSS (High Rate DSSS). Cette méthode repose toujours sur le même principe de base d’étalement par chipping avec la modulation 4DPSK. La différence est qu’au lieu d’utiliser toujours le même code de Barker pour étaler le signal, la modulation CCK utilise jusqu’à 64 codes différents, ce qui permet de transporter 6 bits d’informations (car 2⁶=64) en plus de deux bits autorisés par la modulation 4DPSK. Ces codes de longueur 8 bits chacun, sont des codes complémentaires c’est-à-dire que leurs propriétés mathématiques permettent au récepteur de ne pas les confondre, même s’il y a quelques erreurs de transmission. Voir même un décalage à la réception due au trajet multiple. Puisqu’il y a nettement moins de redondance, on obtient un débit plus important tant que la réception est bonne. Vu que la résistance au trajet multiple est meilleure, le HR-DSSS est mieux adapté en intérieur et à courtes distances que le DSSS sur Barker .
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
GENERALITE SUR LE RESEAU SANS FILS
Présentation du wifi
La couche physique 802.11
1.2.1 FHSS
1.2.2 DSSS
1.2.3 L’OFDM
La couche liaison des données
Les trames 802.11
1.4.1 Structure des trames 802.11
1.4.2 Les trames de contrôle
1.4.3 Les trames de données
1.4.4 Les trames de gestion
Conclusion
RESEAU MOBILE EN MODE AD HOC
Définition réseaux mobiles Ad hoc
Fonctionnement
Les applications des réseaux MANETs
2.3.1 Utilisation du réseau ad hoc pour les applications militaires
2.3.2 Personal Area Network (PAN)
2.3.3 Secteur commercial
Les caractéristiques des réseaux MANETs
2.4.1 Contraintes liées aux réseaux MANETs
Le routage dans les réseaux mobiles Ad hoc
2.5.1 Définition
Conclusion
LE PROTOCOLE DE ROUTAGE DU RESEAU MOBILE ADHOC
Introduction
Présentation protocole de routage proactif
3.2.1 « Link State »
3.2.2 « Distance Vector »
3.2.3 Le protocole de routage Destination Sequenced Distance Vector (DSDV)
3.2.4 Le protocole de routage FSR
3.2.5 Le protocole HSR
Présentation du protocole de routage réactifs (à la demande)
3.3.1 Le protocole de routage AODV
3.3.2 Le protocole de routage à source dynamique ou Dynamic Source Routing (DSR)
3.3.3 Le protocole de routage Temporally Ordered Routing Algorithm ou TORA
Comparaison entre protocoles proactifs et protocoles réactifs
Comparaison de protocole aodv et dsdv
3.5.1 La différence entre aodv et dsdv
Conclusion
SIMULATIONS
But de la simulation
Introduction au simulateur NS2
4.2.1 La mise en œuvre de NS2
4.2.2 Le langage TCL
4.2.3 Le langage Perl
Matlab
Scenario de la simulation
4.4.1. Explication du script TCL
4.4.2 Lancement de la simulation
Les résultats
4.5.1 Visualisation de la simulation
4.5.2 Analyse de fichier « .trace »
4.5.3 Traitement des informations sur « dsdv.trace »
Graphe et interprétation des résultats
4.6.1 La page d’accueil
4.6.2 Comparaison de « endtoend delay »
4.6.3 Comparaison throughput
4.6.4 Comparaison de Charge Normale de Routage
Conclusion
CONCLUSION GENERALE
