Réseaux et communication sans fil
William Stallings
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Préface
1
1. Introduction
5
1.1 L'ère du sans fil5
1.2 La révolution cellulaire6
1.3 Le réseau cellulaire global8
1.4 Le large bande9
1.5 Les tendances futures10
1.6 Inconvénients du sans fil11
1.7 Présentation de cet ouvrage12
1.8 Ressources internet et Web15
Partie I - Notions fondamentales
2. Principes de transmission
17
2.1 Des signaux pour transmettre des informations17
Domaine temporel d'un signal17
Domaine fréquentiel d'un signal21
Relation entre débit et bande passante22
2.2 Transmission de données analogiques et numériques25
Données analogiques et numériques25
Signaux analogiques et numériques26
Transmission analogique et numérique30
2.3 Capacité maximale d'un canal30
Théorème de Nyquist et bande passante31
Théorème de Shannon et capacité du canal32
2.4 Supports de transmission34
Micro-ondes terrestres35
Micro-ondes par satellite38
Ondes radio40
Ondes infrarouges40
2.5 Multiplexage41
2.6 Ouvrages et sites Web recommandés45
Notions abordées, questions de révision et problèmes46
Annexe 2A : Décibels et puissance du signal49
3. Réseaux de communication
53
3.1 Réseaux locaux, métropolitains et longue distance53
Réseaux longue distance54
Réseaux locaux54
Réseaux métropolitains55
3.2 Techniques de commutation55
3.3 Commutation de circuits56
3.4 Commutation de paquets61
Principes de fonctionnement64
Taille des paquets66
3.5 Technologie ATM68
Connexions logiques68
La cellule ATM69
Catégories de services71
3.6 Ouvrages et sites Web recommandés75
Notions abordées, questions de révision et problèmes76
4. Protocoles et suite TCP/IP
81
4.1 De l'utilité d'une architecture de protocoles81
4.2 L'architecture de protocoles TCP/IP82
Les couches du modèle TCP/IP82
Fonctionnement de TCP et d'IP84
Applications TCP/IP86
4.3 Le modèle OSI87
4.4 Interconnexion de réseaux89
Routeurs91
Exemple d'interconnexion92
4.5 Ouvrages et sites Web recommandés94
Notions abordées, questions de révision et problèmes96
Annexe 4A : Protocole IP98
IP version 498
IP version 6102
Annexe 4B : Protocole TCP102
Contrôle de flux103
Format d'un segment105
Annexe 4C : Protocole UDP107
Partie II - Technologies de transmission sans fil
5. Antennes et propagation
109
5.1 Antennes109
Diagrammes de rayonnement109
Types d'antennes111
Gain d'une antenne113
5.2 Modes de propagation114
Propagation par ondes de surface114
Propagation ionosphérique115
Propagation en vue directe115
5.3 Transmission en vue directe120
Affaiblissement120
Affaiblissement en espace libre121
Le bruit123
L'expression Eb/N0126
Absorption atmosphérique128
Propagation multitrajet129
Réfraction130
5.4 Évanouissement dans l'environnement mobile130
Effets de la propagation multitrajet130
Mécanismes de compensation d'erreurs134
5.5 Ouvrages et sites Web recommandés139
Notions abordées, questions de révision et problèmes140
6. Techniques de modulation et de codage du signal
145
6.1 Codage d'un signal146
6.2 Données numériques et signaux analogiques149
Modulation d'amplitude ASK150
Modulation de fréquence FSK150
Modulation de phase PSK152
Performances156
Modulation par décalage minimal MSK159
Modulation en quadrature d'amplitude QAM160
6.3 Données analogiques et signaux analogiques161
Modulation d'amplitude162
Modulation d'angle165
6.4 Données analogiques et signaux numériques168
Modulation PCM169
Modulation delta172
Performances174
6.5 Ouvrages et sites Web recommandés176
Notions abordées, questions de révision et problèmes177
7. Transmission par étalement de spectre
181
7.1 Le concept d'étalement de spectre181
7.2 Étalement de spectre par saut de fréquence (FHSS)182
Principes de base183
FHSS combiné à MFSK186
Performances de FHSS188
7.3 Étalement de spectre par séquence directe (DSSS)188
DSSS combiné à BPSK189
Performances de DSSS191
7.4 Multiplexage CDMA193
Principes de base193
CDMA pour DSSS196
7.5 Génération de séquences d'étalement197
Séquences binaires pseudo-aléatoires198
Codes orthogonaux209
Codes de Walsh209
Étalements multiples210
7.6 Ouvrages et sites Web recommandés211
Notions abordées, questions de révision et problèmes212
8. Contrôle et correction d'erreurs
219
8.1 Détection d'erreurs219
Contrôle de parité221
Contrôle de redondance cyclique (CRC)222
8.2 Codes correcteurs d'erreurs de blocs229
Principes des codes correcteurs de blocs230
Codes de Hamming235
Codes cycliques239
Codes BCH (Bose-Chaudhuri-Hocquenghem)243
Codes RS (Reed-Solomon)245
Entrelacement de blocs245
8.3 Codes convolutifs246
Décodage248
Turbocodage251
8.4 Demande automatique de retransmission (ARQ)254
Contrôle de flux254
Contrôle d'erreurs259
8.5 Ouvrages et sites Web recommandés261
Notions abordées, questions de révision et problèmes263
Partie III - Réseaux sans fil
9. Communications par satellite
269
9.1 Paramètres et configurations des satellites269
Orbites des satellites270
Bandes de fréquences278
Dégradation des signaux279
Configurations de réseaux satellitaires281
9.2 Allocation de canal par multiplexage fréquentiel284
Multiplexage fréquentiel285
Accès multiples par multiplexage fréquentiel286
9.3 Allocation de capacité de canal par multiplexage temporel291
9.4 Ouvrages et sites Web recommandés296
Notions abordées, questions de révision et problèmes297
10. Réseaux cellulaires
301
10.1 Fonctionnement des réseaux cellulaires301
Organisation des réseaux cellulaires301
Fonctionnement d'un réseau cellulaire307
Effets de la propagation des radiofréquences310
Transfert intercellulaire312
Contrôle de puissance315
Ingénierie du trafic316
10.2 Réseaux analogiques de première génération321
Allocation du spectre321
Fonctionnement322
Canaux de contrôle AMPS323
10.3 Deuxième génération TDMA325
Comparaison des systèmes de première
et de deuxième génération325
TDMA (Time Division Multiple Access)327
Considérations de conception pour un système mobile TDMA328
GSM (Global System for Mobile communications)331
10.4 Deuxième génération CDMA340
CDMA (Code Division Multiple Access)340
Considérations de conception pour un système mobile CDMA341
IS-95343
10.5 Systèmes de troisième génération349
Interfaces de troisième génération350
Caractéristiques de conception du CDMA353
CDMA2000 1x EV-DO354
10.6 Ouvrages et sites Web recommandés358
Notions abordées, questions de révision et problèmes360
11. Systèmes sans cordon, boucle locale radio et WiMax
365
11.1 Systèmes sans cordon365
Duplexage temporel (TDD)367
Fonctionnement du DECT370
Codage ADPCM371
11.2 Boucle locale radio379
Rôle de la BLR380
Caractéristiques de propagation382
Multiplexage OFDM387
Service de distribution multicanal multipoint (MMDS)390
Service de distribution local multipoint (LMDS)392
11.3 WiMax et les normes d'accès sans fil à large bande 802.16393
Architecture IEEE 802.16394
Services397
Couche MAC IEEE 802.16400
Couche physique IEEE 802.16405
IEEE 802.16a406
11.4 Ouvrages et sites Web recommandés407
Notions abordées, questions de révision et problèmes409
Annexe 11A : Filtres prédictifs linéaires410
12. IP mobile et WAP
413
12.1 IP mobile413
Fonctionnement de l'IP mobile413
Découverte417
Enregistrement420
Tunnellisation425
12.2 Protocole WAP429
Présentation de l'architecture431
Langage WML432
Langage WMLScript435
Environnement WAE436
Protocole WSP437
Protocole WTP442
Protocole WTLS446
Protocole WDP453
12.3 Ouvrages et sites Web recommandés455
Notions abordées, questions de révision et problèmes456
Annexe 12A : Protocole ICMP457
Découverte de routeurs460
Annexe 12B : Authentification de message462
Fonction de hachage à sens unique462
Fonction de hachage avec clé463
Annexe 12C : Primitives et paramètres de services464
Partie IV - Réseaux locaux sans fil
13. Vue d'ensemble des WLAN
467
13.1 Présentation générale467
Domaines d'application des WLAN467
Conditions liées aux WLAN472
Types de WLAN473
13.2 WLAN infrarouges475
Avantages et inconvénients475
Modes de transmission475
13.3 WLAN à étalement de spectre478
Configuration478
Considérations sur la transmission478
13.4 WLAN en bande étroite479
Fréquences micro-ondes soumises à licence479
Fréquences micro-ondes libres de licence480
13.5 Ouvrages et sites Web recommandés480
Notions abordées, questions de révision et problèmes482
14. Normes de WLAN IEEE 802.11
485
14.1 Architecture IEEE 802485
Architecture de protocoles485
Format de trame MAC487
Contrôle de liaison logique (LLC)489
14.2 Architecture et services IEEE 802.11492
La Wi-Fi Alliance494
Architecture IEEE 802.11495
Services IEEE 802.11496
14.3 Couche MAC IEEE 802.11499
Livraison fiable des données499
Contrôle d'accès au média (MAC)500
Trame MAC505
14.4 Couche physique IEEE 802.11510
Couche physique 802.11 initiale511
Norme IEEE 802.11a514
Norme IEEE 802.11b517
Norme IEEE 802.11g519
14.5 Autres normes IEEE 802.11520
14.6 WPA (Wi-Fi Protected Access)522
Contrôle d'accès524
Confidentialité525
14.7 Ouvrages et sites Web recommandés527
Notions abordées, questions de révision et problèmes529
Annexe 14A : le brouillage (scrambling)531
15. Bluetooth et IEEE 802.15
533
15.1 Présentation533
Applications Bluetooth534
Spécifications Bluetooth535
Architecture de protocoles536
Modèles d'utilisation538
Piconet et scatternet540
15.2 Spécification de la couche radio542
15.3 Spécification de la couche bande de base543
Sauts de fréquences543
Liens physiques545
Paquets547
Correction d'erreurs552
Canaux logiques556
Contrôle de canal556
Codage audio559
15.4 Spécification LMP563
15.5 L2CAP568
Canaux L2CAP569
Paquets L2CAP569
Commandes de signalisation570
Qualité de service572
15.6 IEEE 802.15575
IEEE 802.15.3576
IEEE 802.15.3a582
IEEE 802.15.4582
15.7 Ouvrages et sites Web recommandés583
Notions abordées, questions de révision et problèmes584
A. Analyse de trafic
587
A.1 Concepts élémentaires587
A.2 Modèles multiserveurs588
Modèle LCC avec nombre infini de sources591
Modèle LCC avec nombre fini de sources592
Modèle LCD593
Résumé594
A.3 Ouvrage recommandé596
B. Analyse de Fourier
597
B.1 Représentation des signaux périodiques par séries de Fourier597
B.2 Représentation de signaux apériodiques par transformée
de Fourier598
Densité spectrale de puissance et bande passante600
B.3 Ouvrages recommandés602
Glossaire
603
Index
611