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Organismes de standardisation

Au niveau le plus global, l’ITU-R (International Telecommunication Union – Radiocommunication Sector) est responsable de la gestion globale du spectre radiofréquence, ainsi que des orbites satellites. Cette organisation est actuellement constituée de 193 états membres regroupés en 5 régions notées de A à E, le CITEL (Inter-American Telecommunication Commission) étant responsable de la région A (Amérique du Nord et du Sud) et le CEPT (European Conference of Postal and Telecommunications Administrations) étant responsable de la région B (Europe de l’ouest).

Aux États-Unis, l’autorité de régulation qui gère le spectre « Radio Frequency » (RF) est le FCC (Federal Communications Commission). Il a été fondé en 1934 et il est responsable de la gestion du spectre de radiofréquences soumis ou non à licence. Les réseaux 802.11 peuvent utiliser des fréquences soumises ou non à licence, sachant que l’avantage de ces dernières est le coût pour l’utilisateur final. L’IEEE a pour habitude d’utiliser deux des trois fréquences non soumises à licence autorisées par le FCC. Le 2,4 GHz ISM et le 5 GHz U-NII sont adoptées, alors que le 900 MHz ISM n’est pas utilisée pour les réseaux IEEE 802.11. Aux États-Unis, les réseaux IEEE 802.11 peuvent utiliser deux autres bandes de fréquences soumises à licence : 3,650 – 3,700 GHz et 4,940 – 4,990 GHz. Le standard IEEE 802.11-2012 spécifie l’utilisation de la bande des 4,940 – 4,990 GHz avec des largeurs de canaux de 5, 10 et 20 MHz et des limites basses et hautes de puissance d’émission.

Bien qu’abordant le sujet différemment du FCC, son équivalent Européen est l’ETSI (European Telecommunications Standards Institute). C’est une organisation à but non lucratif dont le rôle est de produire des normes de télécommunications pour le présent et le futur. En France, l’ART (Autorité de Régulation des Télécommunications) a été mise en place, le 5 janvier 1997, pour réguler la concurrence dans le secteur des télécommunications du fait de l’ouverture à la concurrence de ce secteur, auparavant en situation de monopole légal, en dehors du secteur de la téléphonie mobile. En 2005, l’ART est devenue l’ARCEP (Autorité de Régulation des Communications Électroniques et des Postes). Depuis 2007, l’opérateur qui souhaite déployer un réseau Wi-Fi public doit se déclarer auprès de l’ARCEP, sauf les réseaux Wi-Fi réservés à un usage privé et les réseaux internes ouverts au public (ex : cybercafés).

International Telecommunication Union Radiocommunication Sector

Les Nations Unis ont chargé l’ITU-R de gérer le spectre RF au niveau mondial. Cet organisme s’efforce d’éviter les interférences sur la terre, la mer et dans le ciel. Il maintient une base de données mondiale sur les attributions de fréquences dans les cinq régions administratives. Elles sont découpées de la façon suivante :

  • Région A – Amériques avec « Inter-American Telecommunication Commission » (CITEL)
  • Région B – Europe de l’Ouest avec « European Conference of Postal and Telecommunications Administrations » (CEPT)
  • Région C – Europe de l’Est et Asie du Nord avec « Regional Commonwealth in the field of Communications » (RRC)
  • Région D – Afrique avec « African Telecommunications Union » (ATU)
  • Région E – Asie et Australie avec « Asia-Pacific Telecommunity » (APT)

En complément des cinq régions administratives, l’ITU-R définit trois régions régulatrices pour la radio. Ces trois régions sont définies géographiquement et délimitées sur une carte :

  • Région 1 – Europe, Moyen-Orient et Afrique
  • Région 2 – Amériques
  • Région 3 – Asie et Océanie

Les documents de régulations de l’ITU-R font partie d’un traité international gouvernant l’utilisation du spectre. Dans chacune de ces régions, l’ITU-R alloue des bandes de fréquences et des canaux radio qui sont autorisés, avec les conditions de leur utilisation. Dans chaque région, des organismes de régulation locaux s’occupent de la gestion du spectre RF dans leurs pays respectifs. On peut citer en exemple :

  • Australie – « Australian Communications and Media Authority » (ACMA)
  • Japon – « Association of Radio Industries and Businesses » (ARIB)
  • Nouvelle Zélande – « Ministry of Economic Development »
  • États Unis – « Federal Communications Commission » (FCC)
  • Europe – « European Telecommunications Standards Institute » (ETSI)

Il est important de comprendre que les communications sont réglementées de façons différentes dans beaucoup de régions et pays et qu’il est important de se référer aux autorités locales de régulation avant de déployer du WLAN dans un pays.

Federal Communications Commission

Le FCC régule les communications aux sein des États Unis, ainsi que les communications depuis ou vers les États Unis. Établi par le « Communications Act » de 1934, le FCC est responsable de la régulation des communications inter-états et internationales par radio, télévision, fil, satellite et câble. La tâche du FCC dans les réseaux sans fil, est de réguler les signaux radio qui sont utilisés. Le FCC a compétence sur 50 états, le District de Colombie et les dépendances US. La plupart des pays ont des organes qui fonctionnent comme le FCC.

Le FCC et les agences de contrôle dans les autres pays régulent deux catégories de communications sans fil : le spectre soumis à licence et le spectre non-soumis à licence. La différence entre les deux vient du fait qu’un utilisateur qui souhaite déployer un système sans fil n’a pas besoin de passer par les procédures requises et les coûts associés pour les licences s’il reste dans les bandes de fréquences non-soumises à licences. Les communications soumises ou pas à licence sont, typiquement, régulées dans les domaines suivants :

  • Fréquence
  • Bande passante
  • Puissance maximum de l’élément rayonnant ou « Intentional Radiator » (IR)
  • Puissance maximum isotrope rayonnée équivalente ou « Equivalent Isotropic Radiated Power » (EIRP)
  • Usage (intérieur/extérieur)
  • Règles du partage de spectre

Le FCC et ses équivalents dans les autres pays, définit les règles à propos de ce que les utilisateurs peuvent faire dans le domaine des transmissions RF. A partir de là, les organismes de standardisation créent les normes pour fonctionner au sein de ces lignes directrices. Ces organismes fonctionnent ensemble pour répondre à la demande croissante de l’industrie du sans fil. Les règles du FCC sont publiées dans le « Code of Federal Regulations » (CFR). Le CFR est divisé en 50 titres qui sont mis à jour annuellement. Celui qui concerne le réseau sans fil est le « Title 47 – Telecommunications ». Il est divisé en plusieurs parties. « Part 15 – Radio Frequency Devices » est celle dans laquelle on peut trouver les règles et règlements sur les réseaux sans fil 802.11. « Part 15 » est divisée en sous-parties et sections. Une référence complète ressemble à ceci : 47CFR15.3.

Institute of Electrical and Electronics Engineers

L’IEEE est une société professionnelle mondiale avec, environ, 400.000 membres dans 160 pays. L’IEEE se donne la mission suivante : « to foster technological innovation and excellence for the benefit of humanity ». Pour les professionnels du réseau, cela signifie : créer des standards que nous utilisons pour communiquer.

L’IEEE est surtout connu pour ses standards LAN, le projet 802. Les projets IEEE sont divisés en « Working Groups » pour développer des standards qui adressent des problèmes ou des besoins spécifiques. Par exemple, « IEEE 802.3 Working Group » est responsable de la création des standards Ethernet et « IEEE 802.11 Working Group » est responsable de la création des standards WLAN. Les nombres sont assignés aux groupes au fur et à mesure de leur création. Le « 11 » indique qu’il s’agit du onzième « Working Group » formé sous le projet IEEE 802.

Lorsqu’il devient nécessaire de réviser des standards existants créés par des « Working Groups », des « Tasks Groups » sont formés. Il leur est assigné une lettre séquentielle (plusieurs lettres sont assignées si toutes les lettres ont été utilisées) et elle est ajoutée à la fin du nombre (par exemple : 802.11a, 802.11g et 802.11at). Certaines lettres ne sont pas attribuées. Par exemple, les lettres o et l ne sont pas utilisées pour éviter la confusion avec les nombres 0 et 1. Certaines autres lettres peuvent ne pas être attribuées pour éviter la confusion avec d’autres standards. Par exemple, 802.11X n’a pas été attribué pour éviter la confusion avec la norme 802.1X et aussi parce que 802.11x est devenue une faon commune de référencer la famille des standards 802.11.

Il est important de se rappeler que les standards IEEE, comme bien d’autres, sont des documents écrits qui décrivent comment les processus techniques et les équipements devraient fonctionner. Malheureusement, ils sont souvent soumis à interprétation lorsque le standard est implémenté, ce qui rend souvent les premiers produits incompatibles entre eux (ce qui fut le cas des premiers produits 802.11).

Internet Engineering Task Force

IETF est une communauté internationale de personnes, dans l’industrie du réseau, dont le but est de faire qu’Internet fonctionne mieux. La mission de l’IETF est définie par l’organisme lui même dans le document connu sous le nom de RFC 3935 et qui stipule : « The mission of the IETF is to produce high quality, relevant technical and engineering documents that influence the way people design, use, and manage the Internet in such a way as to make the Internet work better. These documents include protocol standards, best current practices, and informational documents of various kinds. ». Il n’y a pas de frais d’adhésion et n’importe qui peut s’inscrire et assister à une réunion de l’IETF.

IETF est un des cinq groupes principaux qui font partie de « Internet Society » (ISOC) qui comporte :

  • « Internet Engineering Task Force » (IETF)
  • « Internet Architecture Board » (IAB)
  • « Internet Corporation for Assigned Names and Numbers » (ICANN)
  • « Internet Engineering Steering Group » (IESG)
  • « Internet Research Task Force » (IRTF)
IETF

IETF est divisée en huit sujets principaux : Applications, Général, Internet, Opérations, Management, Applications et infrastructures temps-réel, Routage, Sécurité et Transport.

IETF Task Force

IESG apporte la gestion technique des activités de l’IETF et du processus de normalisation Internet. IETF est composé d’un grand nombre de groupes, chacun adressant des sujets spécifiques. Un « Working Group » IETF est créé par IESG et il lui est attribué une charte ou un sujet spécifique à traiter. Il n’y a pas de processus de vote formel pour les « Working Groups ». Les décisions sont prises avec un consensus approximatif ou plus basiquement avec un sentiment général d’accord au sein du « Working Group ». Les résultats sont généralement la création d’un document connu sous le nom de « Request for Comments » (RFC). Contrairement à ce que laisse croire le nom, un RFC n’est pas un appel à commentaires, mais plutôt une déclaration ou une définition. La plupart des RFCs décrivent des protocoles réseau, des services ou règles et peuvent évoluer en standard Internet. Les RFCs sont numérotés séquentiellement et lorsqu’un nombre est attribué il n’est plus jamais réutilisé. Des RFCs peuvent être mis à jour ou remplacés par des RFCs avec une numérotation supérieure. Pas exemple, IPv4 mobile était décrit dans le RFC 3344 en 2002. Ce document a été mis à jour dans le RFC 4721. En 2012, le RFC 5944 a rendu le RFC 3344 obsolète. Au début du document, il est dit si le RFC est mis à jour par un autre RFC et aussi s’il rend un autre RFC obsolète.

Tous les RFCs ne sont pas des standards. Chaque RFC possède un statut, en rapport à sa relation avec le processus de standardisation Internet : « Informational », « Experiemental », « Standards Track » ou « Historic ». Si c’est un RFC « Standards Track », il pourrait être « Proposed Standard », « Draft Standard » ou « Internet Standard ». Quand un RFC devient un standard, il garde son numéro, mais il lui est attribué un label « STD xxx ». La relation entre les labels STD et les numéros RFC n’est pas de un vers un. Les numéros STD identient des protocoles alors que les numéros RFC identifient des documents.

Un grand nombre de standards pour les protocoles, meilleures pratiques actuelles, ou documents d’information produient par l’IETF, concernent la sécurité WLAN.

Wi-Fi Alliance

La Wi-Fi Alliance est une association mondiale, à but non lucratif, de plus de 550 entreprises membres qui se consacrent à la promotion du WLAN. Une des principales actions de la Wi-Fi Alliance est de commercialiser la marque Wi-Fi et sensibiliser les consommateurs aux nouvelles technologies 802.11 dès qu’elles deviennent disponibles. Du fait du succès écrasant du marketing de la Wi-Fi Alliance, la majorité des utilisateurs dans le monde sont susceptibles de reconnaitre le logo ci-dessous.

Wi-Fi Certified

La principale tâche de la Wi-Fi Alliance est d’assurer l’interopérabilité des produits WLAN en fournissant des tests de certification. Depuis les premiers jours du standard 802.11, la Wi-Fi Alliance a définit, en outre, certaines ambigüités des standards et a proposé un ensemble de lignes directrices pour assurer la compatibilité entre les différents vendeurs. C’est toujours fait pour aider à simplifier la complexité des standards et assurer la compatibilité. Les produits qui passent le processus de certification Wi-Fi reçoivent le « Wi-Fi Interoperability Certificate » qui fournit des informations détaillées à propos des certifications du produit.

Wi-Fi Certificate

La Wi-Fi Alliance, qui se nommait « Wireless Ethernet Compatibility Alliance » (WECA) à l’origine, a été fondée en août 1999. Le nom a été changé en « Wi-Fi Alliance » en octobre 2002. L’organisation a certifié l’interopérabilité de plus de 15.000 produits Wi-Fi depuis avril 2000. Il existe de multiples programmes « Wi-Fi Certified » qui couvrent la connectivité, la sécurité, la qualité de service (QoS), … Le test des produits Wi-Fi est fait dans des laboratoires de test indépendants et authorisés dans huit pays. Une liste de ces laboratoires est disponible sur le site de la Wi-Fi Alliance. Les lignes directrices pour l’interopérabilité de chaque programme « Wi-Fi Certified » sont généralement basées sur des composants et des fonctions clés qui sont définis dans la norme IEEE 802.11-2012 et divers amendements 802.11. En fait, un grand nombre d’ingénieurs qui appartiennent aux « Task Groups » 802.11 sont aussi membres de la Wi-Fi Alliance. Cependant, il est important de comprendre que l’IEEE et la Wi-Fi Alliance sont deux organisations séparées. Le « Task Group » IEEE 802.11 définit les standards WLAN et la Wi-Fi Alliance définit les programmes de certification d’interopérabilité. Les programmes « Wi-Fi Certified » incluent les éléments ci-dessous.

Connectivité

« Core Technology and Security » – Certifie les interopérabilités 802.11a, b, g, n et/ou ac pour assurer que l’essentiel des transmissions de données sans fil fonctionnent comme attendu. Chaque équipement est testé en fonction de ses capacités.

Core Technology and Security

(*) Chaque produit certifié doit supporter au minimum une bande de fréquence mais peut en supporter deux. Bien que le 802.11n et le 802.11ac puissent supporter respectivement 600 Mbits/s et 6,93 Mbits/s, les équipements déployés ne supportent pas les « data rates » maximum. Par conséquent, les tests de certifications Wi-Fi ne testent pas les débits maximum du 802.11n et 802.11ac.

« Wi-Fi Direct » permet aux équipements Wi-Fi de se connecter directement sans l’utilisation d’un point d’accès. « Wi-Fi Direct » est idéal pour les téléphones mobiles, les caméras, les imprimantes, les PCs et les équipements de jeu nécessitant une connexion en face à face ou par petit groupe de travail. Il est facile à configurer (dans certain cas, aussi simple qu’appuyer sur un bouton), il fournit la même performance et portée que les autres équipements certifiés Wi-Fi et il est sécurisé avec WPA2.

Sécurité

En plus des capacités de transmissions requises, chaque équipement doit supporter les capacités « Robust Secure Network » (RSN), des mécanismes de sécurité qui avaient été définis à l’origine dans l’amendement IEEE 802.11i. Les équipements doivent supporter les mécanismes de sécurité « Wi-Fi Protected Access » (WPA) et « Wi-Fi Protected Access 2 » (WPA2) pour les environnements personnels (WPA2-Personal) ou entreprises (WPA2-Enterprise). De plus, les équipements pour entreprises doivent supporter « Extensible Authentication Protocol » (EAP) qui est utilisé pour valider l’identité d’un équipement sans fil ou d’un utilisateur. En 2012, le support de « Protected Management Frames » a étendu la protection WPA2 aux trames de management unicast et multicast. Les améliorations apportées par WPA3 seront progressivement implémentées en 2018.

Accès

« Passpoint » est conçu pour révolutionner l’expérience utilisateur en se connectant aux réseaux Wi-Fi hotspots. Cela se fait en identifiant automatiquement le hotspot et en se connectant à lui, en authentifiant automatiquement l’utilisateur à l’aide de « Extensible Authentication Protocol » (EAP) et en fournissant une transmission sécurisée par le cryptage WPA2-Enterprise. « Passpoint » est également connu sous le nom de « Hotspot 2.0 ».

« Wi-Fi Protected Setup » définit des configurations simplifiées et automatisées pour la sécurité WPA et WPA2 des utilisateurs « Small Office / Home Office » (SOHO), en utilisant « Near Field Communication » (NFC), « Personal Identification Number » (PIN) ou un bouton situé sur le point d’accès et l’équipement client.

« IBSS with Wi-Fi Protected Setup » fournit une configuration aisée et une sécurité forte pour les réseaux Wi-Fi ad hoc (peer-to-peer). Il est conçu pour les équipements mobiles qui ont une interface utilisateur limitée, comme les smartphones, les caméras et les lecteurs multimédia. Les fonctionnalités suivantes sont incluses : des configuration « push button » et PIN, des connexions court terme pour certaines tâches et des réseaux dynamiques qui peuvent être établis n’importe où.

 Applications et services

« Miracast » intègre de façon transparente l’affichage de contenu vidéo en streaming entre les devices. Les liens sans fil remplacent les connexions filaires. Les équipements sont conçus pour s’identifier et se connecter l’un l’autre, gérer leurs connexions et optimiser la transmission des contenus vidéo. Il fournit des capacités de niveau filaire avec la portabilité du Wi-Fi. « Miracast » fournit des performance 802.11n, des connexions ad hoc à l’aide de « Wi-Fi Direct » et la sécurité WPA2.

« Voice Enterprise » propose un support avancé pour les applications voix dans les réseaux Wi-Fi d’entreprises. Les équipements voix de niveau entreprise doit proposer une bonne qualité de voix de façon constante, sous toutes les conditions de charge réseau et en coexistant avec le trafic data. Le point d’accès et les devices clients doivent supporter la priorisation en utilisant WMM, avec le trafic voix placé dans la file d’attente de plus haute priorité (Access Category Voice, AC_VO). Les équipements voix de niveau entreprise doivent également supporter un roaming transparent entre les APs, la sécurité WPA2-Enterprise, l’optimisation de l’énergie avec le mécanisme « WMM-Power Save » et la gestion de trafic avec « WMM-Admission Control ».

« Voice Personal » propose un support avancé pour les applications voix des réseaux Wi-Fi résidentiels et des petites entreprises. Ces réseaux incluent un point d’accès, du trafic data et voix venant de plusieurs équipements (tels que des téléphones, des PCs, des imprimantes, …) et jusqu’à quatre appels téléphonies concurrents. Le point d’accès et l’équipement client doivent être tous les deux certifiés pour atteindre la performance selon les métriques de certification.

« Wi-Fi Aware » permet à des équipements proches de se détecter les uns les autres en utilisant un mécanisme efficace qui établit un « heartbeat » commun et aligne les fenêtres de communication. Cela fonctionne bien en intérieur et en environnement dense sans avoir recours à une connexion cellulaire, Wi-Fi ou GPS.

Optimisation

« Tunneled Direct Link Setup » – TDLS permet aux équipements d’établir un lien sécurisé avec d’autres équipements après avoir rejoint un réseau Wi-Fi traditionnel. Cela permet aux équipements finaux comme les TVs, les appareils de jeu, les smartphones, les caméras et les imprimantes de communiquer rapidement, facilement et de façon sécurisée entre eux.

« Wi-Fi Multimedia » – WMM est basé sur les mécanismes de QoS qui ont été définis à l’origine dans l’amendement IEEE 802.11e. WMM permet aux réseaux Wi-Fi de prioriser le trafic généré par différentes applications. Dans un réseau où le point d’accès et le device client supportent tous les deux WMM, le trafic généré par des applications sensibles telles que la voix et la vidéo peut être priorisé pour les transmissions sur le média RF half-duplex. La certification WMM est obligatoire pour tous les équipements certifiés qui supportent 802.11n et optionnelle pour les équipements qui supportent 802.11a, b ou g.

« WMM-Admission Control » permet aux réseaux Wi-Fi de gérer le trafic réseau en fonction de l’état du canal, la charge de trafic réseau et le type de trafic (voix, vidéo, data « best effort » ou « background »). Le point d’accès n’autorise que le trafic qu’il peut supporter en fonction des ressources réseaux disponibles. Cela permet aux utilisateurs d’être confiant sur le fait que lorsqu’une connexion est établie, les ressources sont disponibles.

« WMM Power Save » – WMM-PS aide les équipements, utilisant des radios Wi-Fi, à économiser l’énergie de la batterie en gérant le temps que le client passe en veille. L’économie d’énergie est critique pour les équipements portables tels que les scanners code barre et les téléphones « Voice over Wi-Fi » (VoWi-Fi). Pour tirer parti des capacités d’économie d’énergie, l’équipement client et le point d’accès doivent supporter les fonctions « WMM Power Save ».

Coexistence RF

« Converged Wireless Group-RF Profile » était développé conjointement par la Wi-Fi Alliance et « Cellular Telephone Industries Association » (CTIA), connue maintenant comme « The Wireless Association ». CWG-RF définit des métriques de performance pour le Wi-Fi et la radio cellulaire convergés dans un même combiné, de façon à assurer le bon fonctionnement de chaque technologie en présence de l’autre. Tous les combinés certifiés CTIA incluent maintenant cette certification.

International Organization for Standardization

ISO est une organisation mondiale non gouvernementale qui identifie les besoins des entreprises, des gouvernements et de la société et développe des standards en partenariat avec les secteurs qui les utiliseront. ISO est un mot dérivé du grec isos, qui signifie égal. Comme l’acronyme pourrait être différent en fonction des pays et de la traduction de « International Organization for Standardization », l’ISO a choisi d’utiliser ce mot plutôt qu’un acronyme pour son nom. ISO est responsable de la création du modèle « Open Systems Interconnection » (OSI), qui est une référence pour les communications de données entre ordinateurs depuis la fin des années 1970. Le modèle OSI est la pierre angulaire dans le domaine des communications de données.

Le standard IEEE 802.11-2012 définit des mécanismes de communication seulement pour la couche physique et la sous-couche MAC de la couche liaison de données.

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