Présentation de la technologie - Livre blanc - Proxim Wireless
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Livre blanc Livre blanc - Wireless Outdoor Router Protocol
Présentation de la technologie
©2012
©2010 Tous droits réservés. Proxim Wireless Corporation.
Corporation 1
Livre blanc - Wireless Outdoor Router Protocol
Introduction au WORP® a été conçu pour analyser le média d'accès et communiquer
seulement lorsque le média est exempt de toute transmission ; ceci
WORP® est un protocole fiable, sécurisé et efficace, conçu pour est généralement connu sous le nom de Collision Sensing Medium
optimiser les performances des liens multi-play extérieurs sans fil Point Access/Collision Avoidance (CSMA/CA, couche liaison de données).
à Point (PtP) et Point à Multipoint (PtMP) en utilisant la technologie Quand un SU souhaite transmettre des données, il écoute d'abord
de radiocommunication par paquets, y compris l'utilisation de la pour déterminer si oui ou non un autre SU transmet sur le média sans
technologie de pointe Multiple-Input-Multiple-Output (MIMO). fil. Si le canal est détecté comme "inactif", le SU peut commencer
L'utilisation de composants radio standard fabriqués en grande le processus de transmission ; sinon le SU attend que le canal ne soit
série permet à Proxim de proposer une solution économique, riche plus "occupé" pour transmettre.
en fonctionnalités, et essentielle aux missions de surveillance, de
Qu'est-ce que le problème de nœud caché ?
sécurité physique ou d'accès des utilisateurs finaux.
WORP® évite la dégradation des performances qui touche les Les SU peuvent souvent ne pas détecter la présence d'autres SU
technologies basées sur les normes sans fil quand elles sont utilisées dans le réseau en raison de plusieurs causes mentionnées ci-dessous.
pour la connectivité longue portée en extérieur : effet connu sous le Ceci est souvent appelé le "problème de nœud caché", entraînant
nom de "problème de nœud caché". une corruption excessive du canal car le SU pense que le media est
disponible pour la transmission, mais en fait il ne l'est pas.
Communication de plusieurs appareils sans fil
Dans un scénario typique de communication sans fil en extérieur,
plusieurs stations clientes (SU) communiquent avec une station de
base (BSU) comme présenté dans l'image ci-après. Afin d'éviter
les collisions de paquets de données de plusieurs SU un protocole
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Quelles sont les causes du problème de nœud caché ? Solutions pour éviter le problème de nœud caché
Des obstacles comme les nouvelles constructions ou des Utiliser le RTS/CTS
barrières naturelles comme les collines, les arbres etc. Car avec la méthode Request to Send / Clear to Send, les SU peuvent
demander au BSU de transmettre (Request to Send) puis attendre
que le BSU fournisse le feu vert (Clear to Send).
Inconvénients
Bien que le RTS/CTS atténue le risque dans une certaine mesure, il
n'élimine pas complètement le problème.
Augmenter la puissance de toutes les stations
Augmenter la puissance de transmission des SU augmente la portée
de transmission de chaque station. Si la portée de transmission
de toutes les stations augmente, cela augmente également la
probabilité que les stations s'entendent entre elles.
Inconvénients
1. La plupart des stations client ont une puissance de transmission
fixe.
2. Augmenter la puissance peut ne pas être autorisé selon les
régulations nationales/locales.
Déplacer le SU du nœud caché
Deux SU aux extrémités opposées d'une cellule de couverture
Si une station est dans une zone où elle ne peut être entendue,
de fréquence radio (RF) ne peuvent s'écouter mutuellement
la déplacer dans la zone de portée de transmission des autres SU
comme présenté dans l'image ci-dessous.
résoudra le problème.
SU A et BSU s'entendent entre eux SU B et BSU s'entendent entre eux Inconvénients
Déplacer les SU n'est que rarement mis en œuvre en raison des
coûts élevés.
Ajouter un autre SU
Si déplacer les nœuds cachés n'est pas une option possible, ajouter
un autre point d'accès dans la zone cachée pour fournir une
couverture rectifiera également le problème.
Inconvénients
Ajouter des SU n'est que rarement mis en œuvre en raison des
coûts élevés.
SU A et SU B ne peuvent pas s'entendre entre eux
Comment WORP® résout intelligemment le problème
de nœud caché ?
L'algorithme à jeton WORP® assure que les collisions ne puissent
pas se produire en n’autorisant seulement qu’un SU à la fois pour la
transmission, sans augmenter l'overhead (le nombre de trames de
contrôle). En fait, il réduit l'overhead en envoyant des accusés de
réception incorporés dans la trame de données suivante, de sorte
à réduire le nombre de trames jusqu'à 50 %, ce qui augmente les
performances du réseau.
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WORP® intègre de nombreuses autres améliorations de protocole pour une variété d’équipements et groupes de clients. Cela permet
basée sur les standards industriels IP (Internet Protocol). Ce qui aux fournisseurs d'accès de différencier encore plus leurs offres de
donnent à WORP® son avantage concurrentiel, tout en le rendant services et de maximiser leurs revenus.
riche en fonctionnalités et fiable.
Qualité de Service (QoS)
Avantages de WORP® dans un environnement
WORP® assure que les données les plus importantes arrivent
extérieur
prioritairement en différenciant les priorités de trafic comme défini
Plus de bande passante utile dans les profils QoS, similaires à la définition QoS de la norme
802.16 WiMAX.
En résolvant le problème de nœud caché, WORP® augmente
WORP® permet aux fournisseurs d'accès de prioriser le trafic, en
la bande passante utile totale du système multipoint. La bande
allouant la bande passante selon le type de trafic. La QoS intègre
passante utile avec WORP® est supérieure à toute autre solution de
les éléments suivants :
protocole utilisée dans un environnement extérieur. WORP® est un
protocole plus efficace qui protège le système contre les collisions
• Les règles d'identification de paquets (PIR) qui classifient le
de paquets et transmet les données de manière optimale, ce qui
trafic
augmente les performances globales.
• Les classes de flux de service (SFC) qui définissent la priorité, la
Plus de clients simultanés bande passante, la latence et le jitter pour le trafic
Une solution extérieure point à multipoint peut connecter de 5 à • Les classes de qualité de service (QoSC) qui associent les SFC
10 SU, mais dans les déploiements à fort trafic, les performances aux paquets identifiés par les PIR
commencent à souffrir des collisions avec seulement deux SU. Une Il y a aussi un tableau qui définit quelle QoSC sera assignée à chaque
solution qui utilise WORP® peut quant à elle connecter plus de 100 SU durant son enregistrement.
SU sans dégradation de la bande passante utilisable, ce qui permet
à un plus grand nombre de SU simultanés d'être actifs dans un Transfert de données fiable avec retransmission sélective
environnement sans fil multipoint.
WORP® garantit une transmission fiable des données pour tout le
Planification intelligente trafic sauf les broadcast/multicast qui par nature n’ont pas d’accusé
de réception et ne sont pas retransmis. Une transmission fiable des
WORP® utilise une planification intelligente de transmission du jeton données est atteinte par un accusé de réception et une retransmission
aux SU afin d’éviter de gaspiller de la bande passante pour les SU sélective des données perdues durant la transmission. Un mécanisme
n’ayant pas de trafic à transmettre. Le BSU décide dynamiquement de fenêtrage est utilisé pour éviter le ralentissement du débit causé
à quelle fréquence un SU doit être interrogé, en fonction du trafic par les données suivantes en attente de retransmission d'une part
actuel depuis et vers chaque SU et des paramètres de priorité pour de donnée. La transmission continue tant que les données suivantes
ce trafic. La planification s'adapte dynamiquement au trafic réel. entrent dans la fenêtre, tandis que les retransmissions de données
La planification est encore optimisée par le respect des limites de sont planifiées et toutes les données confirmées sont retirées de
bande passante configurées pour chaque SU. la fenêtre. Côté récepteur, toutes les données qui entrent dans la
fenêtre sont stockées puis envoyées au système pour transmission
Contrôle de bande passante
sur Ethernet dans le même ordre où elles ont été reçues sur le
WORP permet à l'opérateur de contrôler la bande passante réseau,
® transmetteur, avec la même classe de priorité, car les différentes
protégeant ainsi le réseau d'une utilisation excessive de la bande données sont envoyées par ordre de priorité.
passante par l'un des SU. En outre, il permet aux fournisseurs Si les données ne peuvent pas être transmises avec fiabilité dans
d'accès de différencier leurs offres de services. la fenêtre ou dans le délai d'expiration QoS spécifié, elles seront
abandonnées pour éviter qu'un empilement de données anciennes
Contrôle de bande passante asymétrique
et non pertinentes n'engorgent un lien durant et après une
La bande passante asymétrique donne à l’administrateur réseau la perturbation du lien, de sorte que les données récentes puissent
possibilité de définir différents niveaux de bande passante maximum être envoyées dès que le débit du lien s'améliore.
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Overhead plus faible Sécurité
L'overhead d'un lien WORP® est minimisé par l'utilisation de WORP® supporte le cryptage AES 128 bits et 256 bits. Il a été le
l'agrégation de paquets, de la fragmentation, et du bursting. premier à obtenir la certification FIPS 140-2 niveau 2 sur une radio
autonome. Chaque trame WORP® est cryptée ; il n'y a aucune perte
Optimisation de la qualité du lien de sécurité dans les broadcast ou les trames de gestion car rien n'est
envoyé sans être crypté par la méthode de cryptage définie.
La qualité du signal des deux côtés du lien est disponible à chaque
extrémité, de sorte à pouvoir prendre une décision optimale pour L'authentification mutuelle évite les attaques par interception (man‑in-
améliorer le lien, en se basant sur les conditions du signal local, mais the-middle). Le blocage intra-cellule évite que les données d'un SU
aussi du signal distant. Afin de soutenir l'optimisation de la qualité soient visibles par une autre station distante. Il y a d'autres fonctions
du lien, WORP® transporte des champs qui contiennent le rapport supplémentaires, qui ne sont pas liées à la gestion du transfert de
de qualité de signal de l’unité distante. données ou à la qualité du lien et qui n'affectent pas directement le
WORP® mais qui sont supportées par les radios WORP® :
MIMO, intervalle inter-paquets, flux de données et sélection
de l'antenne • Réseau local virtuel (VLAN)
• Filtrage et contrôle d'accès
WORP® supporte désormais la technologie de pointe MIMO, plusieurs
tailles d’intervalles inter-paquets, un ou deux flux de données, et la • Authentification RADIUS
sélection de l'antenne. • Pont, routage, et translation d'adresse réseau (NAT)
Sélection du taux de données dynamique (Dynamic Data Rate • Gestion à distance sécurisée et supervision de qualité
Selection DDRS) • Sélection dynamique de fréquence (DFS), canal préféré,
blacklisting, et service de contrôle d'accès (ACS)
La fonction DDRS permet au WORP® d'ajuster dynamiquement la
modulation à laquelle le trafic sans fil est envoyé. Cette fonction • Densité de satellite et taille de cellule
est particulièrement importante dans les réseaux point à multipoint, • Analyseur de spectre
quand différents SU peuvent supporter différentes modulations en
• Alignement d'antenne
raison de leur distance respective avec le BSU, ou d'autres conditions
environnementales. Avec DDRS, WORP® optimise dynamiquement Fonctionnalité WORP®
la modulation sans fil vers chacun des SU indépendamment des
autres SU dans le réseau, ce qui maintient le débit net global au Broadcasts et enregistrement
niveau le plus élevé possible pour chaque appareil. Cette fonction Dans un système WORP®, le BSU fait office de contrôleur de
optimise le débit même pour les liens qui ont différentes conditions trafic. Pour que le SU reconnaisse le système, le BSU transmet les
RF sur le BSU et le SU, en optimisant indépendamment les taux de broadcasts. Ces broadcasts ont lieu fréquemment, au moins toutes
donnée de la liaison descendante et de la liaison montante. les 150 ms ou plus vite selon le paramétrage. Le BSU broadcast
seulement vers les SU qui on la même clé de cryptage, les mêmes
Itinérance
nom de réseau et nom de BSU.
Avec l'itinérance, le WORP® supporte la mobilité des SU, ainsi que Une station qui souhaite joindre un système peut le faire dès
de tous les nœuds réseau connectés au SU. Le changement de qu'elle voit le broadcast du BSU. Quand le nombre maximum
topologie réseau induit par les événements d'itinérance est géré défini de SU s'est enregistré au BSU, les broadcasts s'arrêteront
automatiquement par le protocole propriétaire Proxim et répercuté à jusqu'à ce qu'un SU se désenregistre. L’enregistrement et
travers le réseau ; cela assure que toutes les informations pertinentes l'authentification mutuelle sont basés sur le protocole MD-5 avec
sur la nouvelle topologie soient mises à jour à temps, ce qui maintient secret partagé. La négociation de bande passante pour un SU
le flux de trafic via le SU en itinérance virtuellement ininterrompu. spécifique a lieu entre le SU et le BSU pour effectuer la gestion de
bande passante. Pour chaque SU enregistré, un numéro de port est
alloué jusqu'à un maximum de 250.
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Interrogation de station cliente, demande de service et 100 octets). Ces trames courtes impactent le débit effectif.
planification dynamique
WORP® utilise l'agrégation de paquets et la fragmentation pour
Le BSU interrogera régulièrement chaque SU, au minimum toutes améliorer le débit effectif du système en minimisant l'overhead.
les 4 secondes (mode sommeil). Quand un SU a de nouvelles Avec l'agrégation de paquets, WORP® rassemble plusieurs
données, dès qu'il voit le broadcast du BSU, il demandera à être paquets dans une trame. La fragmentation sépare les paquets sur
interrogée immédiatement si il n'a pas été interrogé depuis le deux trames.
dernier broadcast. Le BSU planifie le SU pour une transmission de
Cryptage
jeton basée dynamiquement sur la quantité de données en attente
d'envoi vers chaque SU pour optimiser l'utilisation de la bande Toute communication WORP® est envoyée dans des trames de
passante disponible. données de sorte à ce que chaque information soit toujours
envoyée selon le type de cryptage paramétré.
Fenêtrage, retransmission et délai d'expiration
Contrôle de bande passante
Les données sont envoyées entre le SU et le BSU avec un numéro de
séquence incrémentiel, et chaque trame est confirmée. Les nouvelles Le fournisseur d'accès réseau peut limiter la bande passante que
données sont envoyées immédiatement, même si la "fenêtre" chaque client est autorisé à utiliser. Ceci se fait dans les SU. Le
de numéros de la dernière séquence n'est pas encore remplie. Le contrôle de bande passante peut être configuré par lien SU-BSU.
bas de la fenêtre montre le numéro de séquence confirmée. La Il est asymétrique, traffic montant et descendant peuvent être
retransmission a lieu seulement quand plusieurs trames ont été configurés indépendamment de sorte que les fournisseurs d'accès
envoyées et pour lesquelles aucun accusé de réception n'a été reçu. puissent proposer différentes offres de service à leurs clients.
La retransmission se fait sélectivement sur les trames manquantes
Le contrôle de bande passante est un mécanisme de sécurité
seulement. Le délai d’expiration et l’abandon ont lieu quand les
pour le FAI. Il garantit un partage équitable de la bande passante
données restent trop longtemps dans la queue de transmission (plus
disponible sur tous les systèmes actifs de sorte qu'un SU ne peut
de 1,5 secondes avec une taille de tampon maximale de 512 trames
pas consommer toute la bande passante du système. Le contrôle
ou 16 entrées) avec un délai d’expiration qui dépend du taux de
de bande passante est capable de définir la bande passante
données radio et du nombre de SU enregistrées.
maximum (MIR), mais pas la bande passante garantie (CIR) qui
Débit, agrégation de paquets et fragmentation est gérée par la QoS. Le contrôle de bande passante peut être
configuré de deux façons : statique dans chaque interface du SU et
Dans un environnement réseau, les performances maximum du BSU ou de manière centralisée via un serveur RADIUS.
sont atteintes lorsque les trames ont des tailles de 2304 octets.
Les paquets Ethernet ont une taille maximum de 1514 octets. Sécurité WORP®
Généralement, 60 % des messages IP sont courts (moins de
WORP® propose une variété de fonctions de sécurité pour sécuriser
les données dans le réseau. Premièrement, le protocole n'est
60 % pas rendu public ou normalisé, ce qui le rend moins vulnérable
aux pirates que tout autre système basé sur des standards.
Deuxièmement, WORP® requiert que le SU s'enregistre sur le BSU,
effectuant une authentification mutuelle via une chaîne secrète
40 % 1514 MD-5. Les deux savent que leur pair appartient au réseau (ce qui
évite les SU et BSU intrus). Troisièmement, WORP® applique un
cryptage WEP+ 128 bits ou 256 bits avec évitement des clés faibles
pour crypter les données envoyées. Quatrièmement, le contrôle
20 %
d'accès (authentification) a lieu localement et via un serveur
RADIUS. Enfin, toutes les méthodes de gestion à distance sont
protégées par mot de passe. Différents mots de passe peuvent être
paramétrés pour SNMP en lecture seule, SNMP en lecture/écriture,
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À propos de Proxim
Proxim Wireless Corporation (marchés OTCQX : PRXM) fournit des technologies réseau sans fil 4G, Wi-Fi®, Point à Point et Point
à Multipoint pour l'Internet sans fil, la vidéosurveillance et les applications de réseau de collecte. Nos gammes de produits
ORiNOCO® et Tsunami® sont vendues à des fournisseur d'accès, gouvernements et entreprises avec plus de 2 millions d'appareils
envoyés à plus de 250 000 clients dans plus de 65 pays dans le monde entier. Proxim est certifié ISO 9001-2008. Pour plus
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