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RESEAUX SANS FIL Des solutions industrielles aux besoins des entreprises LE GIMELEC Groupement des Industries de l'Équipement Électrique, du Contrôle-Commande et des Services associés 230 entreprises adhérentes, fournisseurs d’équipements, systèmes, services et solutions électriques et d’automatismes sur 3 marchés : • Infrastructures d’énergie • Industrie • Bâtiments Un chiffre d’affaires de 12,3 milliards d’euros 74 000 personnes en France WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 2 Division A51 Automatismes Programmables Ses Membres impliqués dans le Wireless WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 3 Les enjeux Commun Les études récentes confirment une croissance très forte du marché du Wireless dans les applications industrielles. Marché Mondial du Wireless (Manufacturing et Process) 2 500 Millions of US$ 2 000 1 500 1 000 500 0 Source ARC 2007 2008 WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 4 2009 2010 2011 2012 Plan de la présentation L’Environnement Industriel Les bandes de fréquence Les technologies Les architectures génériques Applications et architectures types: Echange d’information avec un équipement mobile Extension d’un réseau existant Échange d’informations au travers d’une zone inaccessible, dangereuse ou à environnement en mouvement Mobilité des opérateurs Méthodologie de mise en oeuvre La sécurité WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 5 Les Réseaux sans fil Après le succès de la téléphonie mobile, les technologies sans fil s‘appliquent désormais aux réseaux locaux (WLAN), personnels (WPAN), puis bientôt aux réseaux à plus grande échelle (WMAN) ou aux réseaux de capteurs en industrie (WSAN) Principaux avantages : Mobilité : Accès aux informations sans être relié au réseau physique de l‘entreprise Simplicité : Installation simple et rapide (pas de fils ...) Topologie : Déploiement flexible et modifiable rapidement Coût : Investissement initial plus élevé mais coûts de maintenance presque nuls et modifications sans dépenses supplémentaires Interconnectivité : Compatibilité et extension naturelle d‘Ethernet Fiabilité : Efficacité prouvée (phénomènes d‘interférences bien connus), performances garanties avec une bonne conception Nota: les termes « Réseaux sans fil » et « Wireless » seront indifféremment utilisés dans la présentation WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 6 Le Wireless : partout … Bureaux Aéroports Lieux publics Domicile Gares, stations Hot spots Edifices, administrations Hôtels Evènements, conférences Transports urbains (Bus, Métro, Tram,...) WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 7 Avions Trains Le Wireless Une réalité dans l’industrie ERP Niveau Contrôle PLC Niveau Terrain TRANSMITTER SENSOR WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 8 TRANSMITTER PENDENT VALVE BUTTONS Wireless Le Wireless industriel Répartition des rôles Administration générale Réseau LAN + WLAN ERP Niveau Contrôle Points d’accès fixe Wireless par réseau (segmenté) Usage localisé ou distribué Niveau Terrain Clients Wireless sur véhicules, lignes de production, etc. WIRELESS A51 – 3 février 2010 - 9 Le Wireless industriel Répartition des technologies ERP WLAN 802.11 Contrôle HMI / IPC Terrain TRANSMITTER DRIVES & SENSOR MOTORS WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 10 PLC Bluetooth/Zigbee/ Wisa/UWB etc… 802.15 TRANSMITTER PENDENT VALVE BUTTONS Au service des besoins industriels Communication avec appareils mobiles Equipements industriels (PC portables, PDA, pupitres, opérateurs mobiles) Communications avec systèmes mobiles Véhicules autoguidés Wagonnets sur rail, nacelles Machines mobiles (machines tournantes, mouvements complexes, convoyage, chaînes,...) Communication avec équipements distants Sites difficilement accessibles ou isolés Coûts de câblage prohibitifs Liaisons inter-bâtiments, traversées d‘obstacles (route, voie ferrée, canal…) WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 11 Une réponse sûre à des contraintes industrielles et de sécurité Commun Perturbations Electromagnétiques et Environnements Physiques: Certains équipements de production génèrent des perturbations à fréquences élevées. D’autres peuvent représenter des obstacles à la transmission radio. Plages de températures : La température ambiante peut atteindre des valeurs bien supérieures ou inférieures à celles d’un environnement tertiaire. Robustesse et Etanchéité : Placés au cœur du process, les équipements de communication peuvent être soumis à des contraintes mécaniques ou à des projections de fluides. Tension d’alimentation : Les règles d’installation ou d’usage généralisent une alimentation 24Vdc Portée de la communication : Selon leurs destinations, les sites industriels peuvent s’étendre de quelques dizaines de mètres, à plusieurs kilomètres. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 12 L’Environnement Industriel Les bandes de fréquence Les technologies Les architectures génériques Applications et architectures types: Echange d’information avec un équipement mobile Extension d’un réseau existant Échange d’informations au travers d’une zone inaccessible, dangereuse ou à environnement en mouvement Mobilité des opérateurs Méthodologie de mise en oeuvre La sécurité WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 13 Environnement industriel Pourquoi le 2,4 ou 5 GHz ? Pour se positionner en dehors des perturbations industrielles MHz 10.000 5GHz 2,4 GHz 1.000 Antenne directive 100 10 1 0,1 0,01 0,001 WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 14 Contact de relais Four à induction RFID Alimentation à découpage Conversion fréquence Soudage par point Moteur Soudage à l’arc Harmoniques Fréquences Fréquences radio Quels choix ? Avec licence Sans licence Licence pour radio Bande radio ISM GSM / GPRS (téléphone mobile) Bande radio U-NII 433-434 MHz 5150-5350 MHz 868-870 MHz 5470-5725 MHz 2400–2483 MHz 1 MHz 2 MHz Licence radio 25 kHz 2x 20 MHz GSM/GPRS ISM 433 ISM 868 83 MHz 200 / 255MHz DECT ISM 2400 U-NII 5150 / 5470 Largeurs bandes radio WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 15 Fréquences radio Le spectre Plage de Fréquence LF MF HF VHF Basse fréquence Fréquence moyenne Haute fréquence Très haute fréquence UHF SHF EHF Ultra Super haute Extra haute haute fréquence fréquence fréquence Fréquence 30 kHz Longueur 10 km d‘onde 300 kHz 3 MHz 30 MHz 300 MHz 1 km 100 m 10 m 1m navigation, Radio données, radio et TV Applications radio sous-marine WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 16 3 GHz 30 GHz 300 GHz 10 cm 1 cm Liaison radio, satellite radio, radar 1 mm L’Environnement Industriel. Les bandes de fréquence Les technologies Les architectures génériques Applications et architectures types: Echange d’information avec un équipement mobile Extension d’un réseau existant Échange d’informations au travers d’une zone inaccessible, dangereuse ou à environnement en mouvement Mobilité des opérateurs Méthodologie de mise en œuvre La sécurité WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 17 Débit [Bit/s] Aperçu standards réseaux sans fil 11/54 M et plus UWB 802.15.3 WiMax 802.16 MBWA (WiMobile) 802.20 WRAN (802.22) WiFi (802.11) 4M 2M 1M UMTS BlueTooth 802.15.1 ZigBee 802.15.4 Bandes radio multiples 10 K GSM/GPRS RFID DECT Bande étroite Couverture Pièce WPAN WSAN Bâtiment WLAN WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 18 Zone Ville WMAN Monde WRAN Standards réseaux 802.11 WiFi 802.11 802.11a et h 802.11b 802.11g Juillet 97 Sept 99 Sept 99 Juin 03 2400,0 – 2483,5 5150 - 5350, 5470 - 5725 2400,0 – 2483,5 2400,0 – 2483,5 2400,0 – 2483,5 5150 - 5350, 5470 - 5725 Spectre 83,5 MHz 455 MHz 83,5 MHz 83,5 MHz 83,5 MHz 455 MHz Canaux 3 8 11 4 4 2 ou 3 8 11 IR -FHSS DSSS ODFM HR/DSSS ODFM DSSS, HR/DSSS 2 1 54 22 11 5 54 22 300 130 300 130 100 200 1000 100 100 100 200 1000 Gain (dB) 20 23 30 20 20 20 23 30 Usage N/A Indoor Outdoor + DFS Indoor Outdoor Indoor Outdoor Approuvé Bande Fréquence (non chevauchants) Transmission Débit Max brut / net Puissance (mW) WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 19 802.11n Draft 2.0 (20 ou 40 MHz) MIMO-OFDM MIMO-OFDM DSSS, HR/DSSS DSSS, HR/DSSS Indoor Outdoor + DFS (5GHz) Standard réseaux Bluetooth IEEE802.15.1 Faible consommation d’énergie Bande ISM (2.402 - 2.480 GHz) 79 canaux d'une largeur de 1MHz balayés 1600 fois/s Classes de puissance d’émission Classe 1 : 100 mW (20 dBm) ou 10 mW (10 dBm) en intérieur (Usages Industriels) ( puissance autoadaptative selon les fabricants) Classe 2 : 2,5 mW Classe 3 : 1 mW Débits Bluetooth 2.0 + EDR : 2 Mbs ( 3 Mbps avec EDR : Enhanced Data Rate) Bluetooth 1.0 : 1 Mbps Fonctionnement maître/esclave Topologies de réseaux Piconet (1 maître / 7 esclaves) Scatternet (interconnexion de plusieurs piconets) Passerelle WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 20 Coexistence Wifi et Bluetooh WLAN 802.11 pour une connexion au réseau général WLAN Bluetooth (802.50) pour la connexion des E/S. WIRELESS A51 – 3 février 2010 - 21 Autres alternatives industrielles Projet IEEE P1451.5 Réseau de capteurs basé sur la couche physique Bluetooth Smart Transducer Interface for Sensors and Actuators Wireless Sensor Working Group WISA (Wireless Sensor and Actuator networks for Measurement and Control) Réseau capteurs actionneurs Topologie maillée, 10 à 15 m, Saut de Fréquence à 120 kHz Consortium universitaire scandinave (essentiellement ABB) Wireless HART (WHART) Réseau HART sans fil Topologie maillée basée sur 802.15.4 en 2,4 GHz HART Communication foundation (Emerson, Honeywell, …) Wireless Profibus Continuité Profibus sans fil 12 Mbits/s, 900 MHz, 20 km Proposition IEEE pour futur standard sur DS-UWB WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 22 Autres alternatives industrielles 802.15.4 – ZigBee 2,4 GHz ou 868/915 MHz Distance : 10 m (1 à 100 m), 250 kbps et 20 kbps Destiné aux périphériques peu gourmands en énergie (domotique ou industrie) Standards ISA (International Society of Automation) Organisation à but non lucratif pour la promotion des techniques dans les domaines de l'Instrumentation, des Systèmes et de l'Automation Comité de standardisation ISA SP100 pour les réseaux sans fil Objectif : Établir des standards, des recommandations et des rapports techniques visant à définir des procédures permettant de mettre en œuvre les technologies de communication sans fil dans le domaine des automatismes et plus particulièrement au niveau des capteurs et des actionneurs. (Wi-Fi, ZigBee, Wireless HART,…) WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 23 L’Environnement Industriel Les bandes de fréquence Les technologies Les architectures génériques Applications et architectures types: Echange d’information avec un équipement mobile Extension d’un réseau existant Échange d’informations au travers d’une zone inaccessible, dangereuse ou à environnement en mouvement Mobilité des opérateurs Méthodologie de mise en oeuvre La sécurité WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 24 Architecture WLAN 802.11 : Mode Infrastructure Liaison Multi-Points AP vers AC mobiles Transparence des protocoles Réseau industriel API Point d‘Accès (AP) Proxy Wifi Clients Réseau de (AC) terrain API avec Sécurité E/S Réseau de terrain IHM Arrêt d‘urgence Distribution System WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 25 Commutateur Ethernet Architecture WLAN 802.11 : Mode Bridge Liaison Multi-Points Bridge point à point entre points d‘accès fixes (Extension LANs) Clients mobiles possibles Transparence totale des utilisateurs et protocoles Solution constructeur, pas de norme établie Point d‘Accès Point d‘Accès Distribution System 1 Clients API Proxy Wifi /Bus de terrain WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 26 Distribution System 2 Clients IHM Maintenance Architecture Point à point Bluetooth 802.15.1 WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 27 Architecture Picoréseau Bluetooth 802.15.1 Maître /Esclave (Ex : Acquisition E/S) Distance selon la classe de puissance des participants. 7 esclaves Maxi Les esclaves peuvent avoir plusieurs maîtres et former des liaisons inter-réseaux Pas de liaison entre maîtres SQL-driver SQL-Server WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 28 L’Environnement Industriel Les bandes de fréquence Les technologies Les architectures génériques Applications et architectures types: 1- Echange d’information avec un équipement mobile 2- Extension d’un réseau existant 3- Échange d’informations au travers d’une zone inaccessible, dangereuse ou à environnement en mouvement 4- Mobilité des opérateurs Méthodologie de mise en oeuvre La sécurité WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 29 1 - Échange d’informations avec un équipement mobile Domaines d’application Logistique (transtockeur) Industrie minière Automobile (ligne d’assemblage) Coexistence avec des équipements perturbants (CEM industrielle) Bénéfices Suppression des équipements filaires (collecteurs tournants, chaîne porte-câbles). Gain de temps sur le tirage de câble. Contraintes Couverture du signal : environnement physique du bâtiment et du mobile. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 30 Architecture type mobilité en Wi-Fi Multi-points (Mode Infrastructure et/ou Bridge) Backbone 5 GHz API avec sécurité API V LAN 1 Clients mobiles et API de sécurité en 2,4 GHz ou 5 GHz WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 31 V LAN 2 V LAN 3 La sécurité machine et le WIFI Le Wifi peut être utlisé avec des produits Wifi homologués SIL3 : Des solutions pour la sécurité distribuée Client Point d‘Accès API avec sécurité E/S de sécurité Panel mobile de sécurité WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 32 Exemple de Sécurité Machine Sé Ethernet Ethernet SIL3 / PLe SIL3 / PLe ILC 170 Automate 1 WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 33 Automate 2 Exemples mobilité en Wi-Fi (Couvertures mobiles diverses) Pont roulant Communication avec le pont Couverture des points éloignés Laison inter-automate Comnunication de sécurité Fonction de sécurité (jusqu‘a SIL3 ) Nacelles dans chaînes de montage automobile Communication avec les nacelles Connexions additionnelles de clients mobiles de maintenance en plus Facilité de mise en œuvre et la maintenabilité comparées aux systèmes mécaniques (collecteurs tournants par exemple) WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 34 Exemples mobilité en Wi-Fi Solutions avec câbles guides d’ondes API Access Point WiFi Câble Guide d’ondes • • • • Propagation contrôlée de l’onde radio le long du parcours du mobile (jusqu’à 200m) Création d’un champ radio fiable et maîtrisé dans des environnements radio difficiles Solution pour véhicules automatiques sur rails Création de plusieurs tronçons WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 35 Architecture type mobilité en Bluetooth (Ligne de production en bus en liaison point à point) Central Cabinet WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 36 Exemple mobilité en Bluetooth (Plate-forme d‘assemblage en liaison point à point) Autonomie des stations de travail work-place 1 Central Cabinet WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 37 work-place 2 2 - Extension d’un réseau existant Domaines d’application Extension de capacités de production. Modernisation et déploiement de supervision sur un site étendu. Bénéfices Réduction des coûts d’installation. Facilité et rapidité de mise en œuvre. Contraintes Couverture du signal : environnement physique du bâtiment et du mobile. Temps de cycle nécessaire sur le réseau existant. Compatibilité avec le protocole utilisé et conservation de ses performances. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 38 Architecture type extension par Wi-Fi (Mode Bridge, extension LANs) Sites distants Labo 1 Cuve 9-1 Cuve 9-2 Bureaux Ateliers Hall 6-1 Entrepôts 9-3 Distribution réseau LAN Remplacement couverture filaire Liaisons point à point (transparence entre LANs) Couvertures WLAN locales éventuelles WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 39 Livraisons 9-4 Entrepôts 9-5 Exemple extension par Wi-Fi (Extension réseau usine) P2 PRG Usine P3 Sucrerie Extension réseau local industriel automates Couverture des points éloignés de stockage vers l‘usine principale (> 2 km) Liaisons point à point Bridge (LAN to LAN) WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 40 Réduction des coûts de câblage liée aux distances et aux sites Architecture type extension par Bluetooth (Extension I/0 usine) Serveur I/0 Ethernet Maître / Esclave multi-points Adapté à la transmission cyclique des E/S (Ex : 35 ms pour sept radios) Modules E/S connectés à une base Intégration via Ethernet dans différents protocoles (Modbus/ TCP,….) WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 41 Architecture type extension par Bluetooth (Extension I/0 usine) Armoire centrale Intégration transparente sans recours à un réseau filaire (Ethernet ou bus de terrain). IO E/S1 Transmission BLUETOOTH dans une usine de transformation de pièces métalliques. E/S2 E/S2 E/S1 WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 42 Coffrets Positionnables Exemple extension par Bluetooth (Gestion multi-systèmes vers la GPAO) Solution Economique pour remonter les informations de production vers la GPAO WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 43 3 - Échange d’informations au travers d’une zone inaccessible, dangereuse ou perturbée par des objets en mouvement Domaines d’application Zones logistique (portuaire, aéroportuaire, fret) Zones Ex Sites chimiques et pétrochimiques Carrières Traversée d’une zone non propriétaire. Bénéfices Réduction des coûts d’installation (enfouissement des câbles). Limitation d’accès à des zones dangereuses pour les intervenants. Contraintes Couverture du signal. Distances. Sécurité du réseau. Alimentation électrique des équipements distants. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 44 Architecture type distribution par Wi-Fi en environnement difficile (Mode Bridge/Infrastructure) Fonction relais (Mode Bridge) Distribution locale en Client fixe Distribution via obstacles Diffusion locale Clients mobiles (HotSpot) WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 45 Zone urbanisée Obstacles nombreux (immeubles, végétation,..) Couverture difficile, distances importantes Sites publics / privés Exemple distribution par Wi-Fi en environnement difficile (Vidéo surveillance autoroute) Simplification des démarches administratives Economie liée aux distances et à la complexité topologique Transmission sécurisée de données sensibles (police) Caméras distribuées Caméras IP distribuées Réseau LAN entreprise Grandes distances > 4/5 km Obstacles urbains (site public) Liaisons point à point (Bridge) Débit important et continu Réseau critique (vidéo sécurité) WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 46 Poste de surveillance Architecture type distribution par Bluetooth n environnement difficile (Site chimique) Surveillance, contrôle et commande Transmission entres bâtiments sans visu Passage direct de filerie impossible pour respecter les consignes du site Atmosphères agressives et explosibles Remplacer la surveillance existante avec caméra et opérateur par des I/O Amélioration du contrôle avec de nouvelles informations WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 47 Exemple distribution par Bluetooth en environnement difficile (Contrôle torchère) Solution économique Traversée de site public Zone ATEX à traverser La communication couvre une zone de 300 mètres. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 48 Torche à surveiller et commander 4 - Mobilité des opérateurs Domaines d’application Traitement de l’eau Zone portuaire Sites chimiques Industrie manufacturière Bénéfices Mobilité des opérateurs Connexion simultanée de plusieurs opérateurs avec des droits différents Accès rapide au réseau Limitation d’accès à des zones dangereuses pour les intervenants Contraintes Continuité de la couverture (Positionnement des équipements) Sécurité du réseau Gestion des droits d’accès des utilisateurs WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 49 Distribution du réseau industriel par Wi-Fi Liaison multi points Fonctions de roaming (Handover) Les Clients peuvent migrer entre les AP Les zones se recouvrent APi client Hall 1 Hall 2 Robust Access Point Point d‘accès 1 Industrial Ethernet Point d‘accès 2 ... Clients API WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 50 Exemple mobilité en Bluetooth (Chariot élévateur) Port S1/A Port S1/B Port S2/A Solution unique à la contrainte de mobilité Pico-Net 1 WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 51 Pico-Net 2 Pico-Net 3 Exemple 2 distribution opérateurs par WiFi (Exploitation automatique d’usine) Station d’épuration de 18 communes Fonctionnement sans personnel permanent Accessibilité plus large pour la surveillance et le pilotage A distance via Internet Par PC portable Du local de permanence Cohérence de l’exploitation 17 points d’accès WIFI sur 24 hectares Réduction du câblage interne / externe Débit de 54 MBit/s WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 52 Station d’épuration (24 ha) Poste de Surveillance Mobilité totale sur tout le site WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 53 Station d’épuration (24 ha) Poste de Surveillance WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 54 Exemple 3 Mobilité des opérateurs Automate Variateurs de vitesse Remote I/O WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 55 L’Environnement Industriel Les bandes de fréquence Les technologies Les architectures génériques Applications et architectures types: Echange d’information avec un équipement mobile Extension d’un réseau existant Échange d’informations au travers d’une zone inaccessible, dangereuse ou à environnement en mouvement Mobilité des opérateurs Méthodologie de mise en oeuvre La sécurité WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 56 Réseau sans fil: les conditions du succès Chaque site est très différent et chacun a un environnement Wireless différent La maîtrise de l‘environnement conditionne le bon fonctionnement du réseau Les distances, les obstacles fixes (murs, arbres, ...) ou en mouvement (véhicules, personnes, machines,…) affectent la portée et la zone de couverture. Une étude de site (site survey) est nécessaire Une étude de site se décompose en plusieurs étapes Etude sur plan Visite et audit du site Modélisation Essais Implémentations Outils, logiciels, techniques, … Des spécialistes vous accompagnent WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 57 Zone de couverture radio La zone de couverture (ou cellule) d‘un point d‘accès dépend de l‘environnement. La distance, les murs, les meubles ainsi que les personnes qui se déplacent peuvent en faire varier la portée La zone de couverture est non seulement une condition du bon fonctionnemement mais aussi le premier niveau de sécurité. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 58 Choix des éléments de base - Antennes et Accessoires Directionnelle Omnidirectionnelle Cables, Pigtails WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 59 Parasurtenseurs Types Antennes Les antennes peuvent être soit : Omnidirectionnelles (0 à 15 dBi) Dessus Directionnelles (5 à 24 dBi) Dessus WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 60 L’antenne directionnelle plus directive permet des distances plus élevées avec un signal plus « clair » en émission et une sensibilité plus forte en réception dans la direction dominante Types Antennes Les antennes peuvent être aussi : Guide d‘ondes WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 61 • Création d’un champ radio fiable et maîtrisé dans des environnements radio difficiles • Grande flexibilité et mise en oeuvre simple Gain Antennes Gain antenne + dBi Perte câble - dB Perte Parafoudre - Puissance rayonnée EIPR dBm Plus la puissance est grande, plus la portée sera importante. Exemple : Pour doubler la portée, on quadruple la puissance de l’émetteur (100 mW = 2 fois plus loin que 25 mW) Le gain de l‘antenne (exprimé en dBi) a une influence directe sur la puissance émise mW Puissance de sortie radio WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 62 G [dBi] = 10 log P / P0 P = puissance de réception antenne P0 = puissance antenne de comparaison Facteurs critiques en intérieur Positionnement des AP Hauteur des AP Ligne de vue / obstacles Réflexions Atténuations Interférences Bande passante – nombre d‘utilisateurs – applications : Nombre d‘AP Roaming ou handover Sécurité au niveau Clients WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 63 Facteurs critiques en extérieur Fréquences utilisables Distance Zone de Fresnel Ligne de vue Réflexions Interférences Hauteur des AP (mât / pylône) Montage des AP Antennes extérieures Bande passante locale – selon applications Sécurité liaison WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 64 Autres facteurs critiques Pollution électromagnétique industrielle (moteurs, soudage, etc.) > non critique (sauf champs magnétiques intenses : Haute-tension, Electro-aimants,..) Effets d’ombre non prévus (obstacles en mouvements) > installation de stations supplémentaires Pas d’arrivée LAN filaire Backbone sans fil (Mode Bridge) Pas d’arrivée alimentation (24 V) > PoE Pour anticiper tous les problèmes un audit sur site est fortement recommandé WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 65 > Etude de site Chaque site est très différent et chacun aura un environnement Wireless différent Phase préalable ou collecte d‘informations Phase d‘étude sur plan (modélisation WLAN Planner) Phase d‘audit du site (Site survey) Phase d‘essais / implémentation (couverture finale) Avoir les bonnes techniques les bons outils WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 66 L’Environnement Industriel Les bandes de fréquence Les technologies Les architectures génériques Applications et architectures types: Echange d’information avec un équipement mobile Extension d’un réseau existant Échange d’informations au travers d’une zone inaccessible, dangereuse ou à environnement en mouvement Mobilité des opérateurs Méthodologie de mise en oeuvre Les techniques de transmission La sécurité WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 67 Sécurité Les réseaux sans fil : Une invitation pour les hackers ? WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 68 Sûreté / sécurité ? En premier lieu, il faut assurer la sécurité (sécurité – innocuité safety) d’un réseau sans fil, c’est la sûreté de fonctionnement selon le point de vue de la non occurrence de défaillances dangereuses : Stabilité de transmission par optimisation des capacités radio Etude et mise en œuvre Disponibilité de transmission via redondance (contre les pannes ou les attaques de déni de service) Sécurisation et duplication des canaux de transmissions WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 69 Sûreté / sécurité ? Puis assurer la sécurité (sécurité – confidentialité security), c’est la sûreté de fonctionnement selon le point de vue de la prévention d’accès et/ou de manipulations non autorisées de l’information : La confidentialité, l’intégrité, la responsabilité Contrôle des accès par authentification Cryptage fort Restrictions diverses WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 70 La sécurité réseau WLAN et PAN Attaques passives ou actives ! Ecoutes Interceptions Point d‘Accès Modifications Client(s) Usurpation d‘identité Déni de Service Les réseaux sans fil représentent une voie privilégiée d‘accès ! WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 71 La Sécurité en Bluetooth Modes de Sécurité. – Mode 1 : Non sécurisé. – Mode 2 : sécurisé au niveau applicatif. – Mode 3 : sécurisé au niveau de la liaison. – Ces modes sont appliqués ou non selon les fabricants Les différents procédés de sécurisation. – Code d’Authentification (appairage). • Appairage manuel via une mémoire amovible. • Appairage en usine. • Appairage lors de la première connexion. – Cryptage des informations transmises Clé de 128 bits type E0. – Module indétectable. WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 72 Principes de sécurité WLAN Cryptage de la communication WEP WPA-TKIP AES-CCM (WPA2) Authentification et accès EAP + Serveur RADIUS (802.1x) SSID fermés ou indépendants ACL (Adresses MAC) Protection externes Firewall VPN VLAN (Multi SSID) WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 73 802.11i (WPA2) Le nouveau standard de sécurité WLAN Remplace les bases WEP et WPA WPA2 est reprise dans le standard 802.11i Cryptage fort par algorithme AES-CCM Contrôle intégrité inclus Mode cryptage symétrique PSK sans authentification (Personnal) Authentification forte possible par 802.1x/EAP + Serveur RADIUS (Enterprise) Le WPA2 est la solution de sécurité forte en WiFi Solution complète et standardisée Aujourd‘hui non cracké Les réseaux Wireless deviennent plus sécurisés que les réseaux filaires WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 74 Liaison redondante en WIFI • • Réseau à disponibilité élevée: Meilleure disponibilité du réseau grâce à la redondance de la transmission pour des applications critiques Alarmes: – Surveillance de l‘état de la liaison radio entre les points d‘accès et alerte en cas de défaillance d‘un point d‘accès ou d‘un parasitage trop élevé – Contrôle permanent de l‘accessibilité des partenaires de communication Transmission de données simultanément via deux canaux avec un basculement automatique d’un canal à l’autre en cas de forte perturbation (2.4 GHz vers 5 GHz ou vice versa) WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 75 Pour en savoir plus sur les techniques de transmission • www.bluetooth.com • www.wi-fi.org • CD ROM Wireless solutions for automation Séminaire 25-26 juin 2008 ISA France Jean-Pierre HAUET WIRELESS A51 – 3 février 2010 – 76