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Hiperlan 2 : High Performance Radio LAN version 2  
 

 

Introduction

Ce standard de WLAN a été défini dans sa version 1 par le comité RES-10 du projet BRAN (Broadband Radio Access Networks) de l’ETSI le 16 juillet 1998.

Dans cette première version, les communications peuvent se faire sur 5 canaux distinctes de priorité différente. L’adaptation du CSMA/CD appelée EY-NPMA (Elimination Yield None Preemptive Priority Multiple Access) consiste à scruter les canaux par ordre de priorité jusqu’à trouver un canal libre pour émettre.
Le niveau 2 du modèle OSI est divisée en deux sous-couches, la sous-couche CAC (Channel Access Control) qui correspond à la partie physique de la technique d’accès (gestion des problèmes liés au canal hertzien ainsi que toute la transmission et réception) et la sous-couche MAC qui correspond à la partie logique, soit la mise en forme de la trame, le routage interne, les algorithmes de confidentialité, la gestion de priorité (QoS) et l’insertion et le retrait des stations.

Hiperlan 2 est soutenu par l’H2GF (Hyperlan 2 Global Forum) fondé en 1999 par Bosch, Dell, Ericsson, Nokia, Telia et Texas Instrument. Ils ont été rejoints un an après par d’autres industriels, tels Canon, Motorola ou encore Samsung. Les géant Cisco, Intel, Lucent ou Nortel sont toujours absent de ce forum. Cette deuxième version propose un débit de pointe à 54 Mbps et utilise, au niveau physique, le protocole OFDM, de la même façon que 802.11a.

Généralités

Un réseau Hiperlan 2 a généralement la topologie suivante :

Le mode ad hoc est également défini, mais n’en est qu’à sa phase primaire de développement et ne sera pas évoqué ici. Chaque terminal mobile se rattache au point d’accès dont il reçoit le meilleur signal et ne discute qu’avec ce dernier.

Les fonctionnalités offertes par Hiperlan 2 sont les suivantes :
- Haut débit : la couche physique peut transmettre et recevoir des données à 54 Mbps grâce à la modulation OFDM : Orthogonal Frequency Digital Multiplexing.
- Mode orienté-connexion : avant chaque envoi, une connexion est établie entre les MT (terminaux mobiles) et l’AP (point d’accès). Les communications point-à-point sont bidirectionnelles et les communications point-à-multipoint sont unidirectionnelles. Un canal de broadcast permet de joindre tous les MT en même temps.
- QoS : du fait que les communications sont en mode connectés, la QoS est facilement implémentable. La QoS et le haut débit offrent la possibilité de faire transiter tous types de données, de la vidéo aux données.
- Allocation automatique de fréquence : les canaux radio utilisés sont automatiquement choisis par le point d’accès en fonction des interférences dans l’environnement et des fréquences utilisées par les autres cellules radio qui l’entourent.
- Sécurité : la norme supporte l’authentification et le chiffrement des données.
- Mobilité : le MT reçoit ces données du point d’accès le mieux situé par rapport à lui, c’est-à-dire dont le signal radio est le plus intelligible. Le changement de cellule (roaming) se fait automatiquement.
- Indépendance vis-à-vis du réseau : la pile de protocole Hiperlan 2 est flexible et s’adapte facilement à tout type de réseaux et d’applications.
- Economie de batterie : la norme définit des états de puissance minimale et un mode veille.

Architecture d’Hiperlan

La couche physique utilise la modulation OFDM dans la norme Hiperlan 2. Les débits théoriques sont de 54 Mbps. La norme Hiperlan 1 utilise la modulation GSMK pour des débits de 1 à 2 Mbps.

Data Link Control Layer

La couche DLC (Data Link Control) fait le lien entre les points d’accès et les terminaux mobiles. Elle inclut les fonctions d’accès au média, de transmission et de gestion de la connexion.

La couche MAC

Le protocole MAC permet l’accès au média. Une trame MAC définit une période de temps précise au cours de laquelle a lieu plusieurs communications. Le point d’accès contrôle les transmissions et informe les terminaux de l’instant précis où ils sont autorisés à envoyer leurs données. La structure en cellules du média permet d’envoyer du trafic montant (uplink) et descendant (downlink) dans une même période. Ces périodes sont gérées par le point d’accès en fonction des besoins exprimés par chaque terminal.
La trame MAC est fixée à 2 ms et intègre les canaux de transport pour le broadcast, le contrôle de la trame, les contrôles d’accès, les transmissions montantes ou descendantes. Chacune de ces transmission a lieu à des instants précis.

Les différents canaux de transport sont :
- Broadcast channel : dans le sens descendant seulement, ce canal contient les informations de contrôle envoyées à chaque trame MAC à tous les terminaux mobiles. Ces informations sont entre autre les puissances de transmission utilisées, la longueur des canaux FCH et RCH, ou les identifiants du réseau et du point d’accès.
- Frame control channel : dans le sens descendant seulement, cette partie contient la description exacte de la façon dont les ressources (champs DL, UL et RCH) ont été alloués dans la trame MAC.
- Access feedback channel : dans le sens descendant seulement, donne des informations sur les demandes de ressources effectuées dans les RCH précédents.
- Downlink et uplink phase : bidirectionnel, il s’agit d’un train de PDU montant ou descendant. Chaque terminal ayant des données à transmettre s’est vu assigné un PDU dans le FCH. Les PDU utilisateurs sont constitués de 54 octets avec 48 octets de charge utile. Des PDU de contrôle de 9 octets sont également réservés pour accuser réception des données.
- Random access channel : dans le sens montant seulement, ce canal est utilisé par les terminaux effectuant une demande de ressources pour les futures trames MAC, et pour envoyer les messages de signalisation RLC.

Error Control protocol

Le mécanisme de contrôle d’erreur est utilisé pour augmenter la fiabilité de la liaison radio. Pour chaque PDU, un contrôle d’erreur a lieu, toute erreur entraînant la retransmission du paquet. Un système d’accusés de réception est utilisé dans les phases DL et UL.

Signalisation et contrôle

Le protocole RLC (Radio Link Control) permet de gérer les terminaux et les connexions dans la cellule. Il est systématiquement associé aux protocoles ACF, DCC ou RRC.

ACF : Association Control Function

Association : Lorsqu’un terminal mobile veut rejoindre une cellule existante, il écoute les informations données par la partie BCH de la trame MAC qui vont jouer le même rôle que les trames balise de 802.11. Si la réception est correcte et que le terminal veut effectivement rejoindre la cellule, il demande un numéro d’identification (MAC-ID) au point d’accès. Ce numéro lui est accordé et il peut être intégré au réseau après une phase d’authentification.

Dissociation : Elle peut avoir lieu implicitement ou explicitement : soit le point d’accès considère la station injoignable au bout d’une certaine période de silence, soit le terminal mobile fait une demande de déconnexion du réseau. Dans les deux cas, les ressources allouées à cette machine sont libérées.

DCC : DLC user Connection Control

Ce protocole est utilisée dans la partie RCH de la trame MAC pour demander l’ouverture d’une connexion avec une autre machine. Les machines sont adressées par leur MAC-ID. Si la connexion est possible, le point d’accès répond par l’intermédiaire du canal ACH. Pour chaque connexion, un identifiant de connexion est alloué par le point d’accès.

RRC : Radio Ressource Control

Ce protocole gère deux fonctions distincts :
- Le handover (changement de cellule d’un terminal) et donc la ré-association à une autre cellule Hiperlan 2. Le point d’accès peut d’ailleurs demander explicitement à un terminal de scruter d’autres fréquences pour voir si un autre point d’accès ne serait pas plus approprié.
- L’économie d’énergie : les mises en veille et le réveil des différents terminaux.

Convergence Layer

La couche dite de convergence a deux fonctions principales : l’adaptation des services demandés par les couches hautes aux services proposés par la couche DLC, et toute la partie fragmentation, réassemblage et bourrage, afin d’adapter les trames de n’importe quel réseau pour le transport sur le réseau Hiperlan 2.

 




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