expose “le reseau sans fil”

EXPOSE “LE RESEAU SANS FIL”
réalisé Marc Dhenin par et Pierre-Henri Bord
1. Le réseau sans fil
1-1. Qu’est-ce qu’un réseau sans fil
Un réseau sans fil (ou wireless network) est, un réseau dans lequel au moins deux terminaux (ordinateur, PDA, téléphones portables, etc...) peuvent communiquer sans liaison filaire.
Grâce aux réseaux sans fil, un utilisateur a la possibilité de rester connecté tout en se déplaçant dans un
périmètre géographique plus ou moins étendu, c’est la raison pour laquelle on entend parfois parler de
“mobilité”.
Les réseaux sans fil sont basés sur une liaison utilisant des ondes radio-électriques (radio et infrarouges)
à la place des câbles habituels. Il existe plusieurs technologies se distinguant d’une part par la fréquence
d’émission utilisée ainsi que le débit et la portée des transmissions.
Les réseaux sans fil permettent de relier très facilement des équipements distants d’une dizaine de mètres
à quelques kilomètres. De plus l’installation de tels réseaux ne demande pas de lourds aménagements
des infrastructures existantes comme c’est le cas avec les réseaux filaires (creusement de tranchées pour
acheminer les câbles, équipements des bâtiments en câblage, goulottes et connecteurs), ce qui a valu un
développement rapide de ce type de technologies.
En contrepartie se pose le problème de la réglementation relative aux transmissions radio-électriques. En
effet, les transmissions radio-électriques servent pour un grand nombre d’applications (militaires, scientifiques, amateurs, ...), mais certains sont sensibles aux interférences. Alors une réglementation est nécessaire dans chaque pays afin de définir les plages de fréquence et les puissances d’émission pour chaque
catégorie d’utilisation.
De plus les ondes hertziennes sont difficiles à confiner dans une surface géographique restreinte, il est
donc facile pour un pirate d’écouter le réseau si les informations circulent en clair (c’est le cas par défaut). Il
est donc nécessaire de mettre en place les dispositions de manière à assurer une confidentialité des données circulant sur les réseaux sans fil.
1-2. Les catégories de réseaux sans fil
On distingue habituellement plusieurs catégories de réseaux sans fil, selon le périmètre géographique offrant une connectivité (appelé zone de couverture) :
Réseau personnels sans fil (WPAN)
Réseau métropolitains sans fil (WMAN)
GMS
CPL
Bluetooth
1mbps
max. 30m
HomeRF
10mbps
50-100m
9,6kbps
85mbps
HyperLan
54mbps
100m
Wi-Fi
54mbps
+ de 100m
WImax
70mbps
qques km
UMTS (3G)
250kbps
GPRS
2mbps
Réseau locaux sans fil (WPAN)
Réseau étendus sans fil (WPAN)
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1-3. Réseaux personnels sans fil (WPAN)
Le réseau personnel sans fil (appelé également réseau individuel sans fil ou réseau domestique sans fil et
noté WPAN pour Wireless Personal Area Network) concerne les réseaux sans fil d’une faible portée : de
l’ordre de quelques dizaines mètres. Ce type de réseau sert généralement à relier des périphériques (imprimante, téléphone portable, appareils domestiques, ...) ou un assistant personnel (PDA) à un ordinateur
sans liaison filaire ou bien à permettre la liaison sans fil entre deux machines très peu distantes. Il existe
plusieurs technologies utilisées pour les WPAN :
Bluetooth
La principale technologie WPAN est la technologie Bluetooth, lancée par Ericsson en 1994, proposant un
débit théorique de 1 Mbps pour une portée maximale d’une trentaine de mètres. Bluetooth, connue aussi
sous le nom IEEE 802.15.1, possède l’avantage d’être très peu gourmande en énergie, ce qui la rend particulièrement adaptée à une utilisation au sein de petits périphériques.
HomeRF
Le Home Radio Frequency, lancée en 1998 par le HomeRF Working Group (formé notamment par les
constructeurs Compaq, HP, Intel, Siemens, Motorola et Microsoft) propose un débit théorique de 10 Mbps
avec une portée d’environ 50 à 100 mètres sans amplificateur. La norme HomeRF soutenue notamment
par Intel, a été abandonnée en Janvier 2003, notamment car les fondeurs de processeurs misent désormais sur les technologies Wi-Fi embarquée (via la technologie Centrino, embarquant au sein d’un même
composant un microprocesseur et un adaptateur Wi-Fi).
ZigBee
Cette technologie (aussi connue sous le nom IEEE 802.15.4) permet d’obtenir des liaisons sans fil à très
bas prix et avec une très faible consommation d’énergie, ce qui la rend particulièrement adaptée pour être
directement intégrée dans de petits appareils électroniques (appareils électroménagers, hifi, jouets, ...). La
technologie Zigbee, opérant sur la bande de fréquences des 2,4 GHz et sur 16 canaux, permet d’obtenir
des débits pouvant atteindre 250 Kb/s avec une portée maximale de 100 mètres environ.
Liaisons infrarouges
Elles permettent de créer des liaisons sans fil de quelques mètres avec des débits pouvant monter à
quelques mégabits par seconde. Cette technologie est largement utilisée pour la domotique (télécommandes) mais souffre toutefois des perturbations dues aux interférences lumineuses. L’association irDA
(infrared data association) formée en 1995 regroupe plus de 150 membres.
1-4. Réseaux locaux sans fil (WLAN)
Le réseau local sans fil (noté WLAN pour Wireless Local Area Network) est un réseau permettant de
couvrir l’équivalent d’un réseau local d’entreprise, soit une portée d’environ une centaine de mètres. Il
permet de relier entre-eux les terminaux présents dans la zone de couverture. Il existe plusieurs technologies concurrentes :
Wifi
Le Wifi (ou IEEE 802.11), soutenu par l’alliance WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance) offre des
débits allant jusqu’à 54 Mbps sur une distance de plusieurs centaines de mètres.
Des opérateurs commencent à irriguer des zones à fortes concentration d’utilisateurs (gares, aéroports,
hotels, trains...) avec des réseaux sans fils. Ces zones d’accès sont appelées hot spots.
hiperLAN2
hiperLAN2 (HIgh Performance Radio LAN 2.0), norme européenne élaborée par l’ETSI (European Telecommunications Standards Institute). HiperLAN 2 permet d’obtenir un débit théorique de 54 Mbps sur une
zone d’une centaine de mètres dans la gamme de fréquence comprise entre 5 150 et 5 300 MHz.
1-5. Réseaux métropolitains sans fil (WMAN)
Le WMAN ou Wireless Metropolitan Area Network est connu sous le nom de Boucle Locale Radio
(BLR). Ils sont basés sur la norme IEEE 802.16. La boucle locale radio offre un débit utile de 1 à 10 Mbit/
s pour une portée de 4 à 10 kilomètres, ce qui destine principalement cette technologie aux opérateurs
de télécommunication.
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La norme de réseau métropolitain sans fil la plus connue est le WiMAX, permettant d’obtenir des débits de
l’ordre de 70 Mbit/s sur un rayon de plusieurs kilomètres.
1-6. Réseaux étendus sans fil (WWAN)
Le réseau étendu sans fil (WWAN pour Wireless Wide Area Network) est également connu sous le nom
de réseau cellulaire mobile. Il s’agit des réseaux sans fil les plus répandus puisque tous les téléphones
mobiles sont connectés à un réseau étendu sans fil. Les principales technologies sont les suivantes :
- GSM (Global System for Mobile Communication ou en français Groupe Spécial Mobile)
- GPRS (General Packet Radio Service)
- UMTS (Universal Mobile Telecommunication System)
1-7. Ondes radio
Propagation des ondes radio
Il est nécessaire d’avoir une culture minimum sur la propagation des ondes hertziennes afin de pouvoir
mettre en place une architecture réseau sans fil, et notamment de disposer les bornes d’accès (point
d’accès) de telle façon à obtenir une portée optimale.
Les ondes radio (notées RF pour Radio Frequency) se propagent en ligne droite dans plusieurs directions. La vitesse de propagation des ondes dans le vide est de 3.108 m/s.
Dans tout autre milieu, le signal subit un affaiblissement dû à :
- La réflexion
- La réfraction
- La diffraction
- L’absorption
Absorption des ondes radio
Lorsqu’une onde radio rencontre un obstacle, une partie de son énergie est absorbée et transformée en
énergie, une partie continue à se propager de façon atténuée et une partie peut éventuellement être réfléchie.
On appelle atténuation d’un signal la réduction de la puissance de celui-ci lors d’une transmission.
L’atténuation est mesurée en bels (dont le sympbole est B) et est égale au logarithme en base 10 de la
puissance à la sortie du support de transmission, divisée par la puissance à l’entrèe. On préfère généralement utiliser le décibel (dont le symbole est dB) correspondant à un dixième de la valeur en Bels. Ainsi un
Bel représentant 10 décibels la formule devient :
R (dB) = (10) * log (P2/P1)
Lorsque R est positif on parle d’amplification, lorsqu’il est négatif on parle d’atténuation. Dans le cas des
transmissions sans fil il s’agit plus particulièrement d’atténuations.
L’atténuation augmente avec l’augmentation de la fréquence ou de la distance. De plus lors de la collision
avec un obstacle, la valeur de l’atténuation dépend fortement du matériau composant l’obstacle. Généralement les obstacles métalliques provoquent une forte réflexion, tandis que l’eau absorbe le signal.
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Réflexion des ondes radio
Lorsqu’une onde radio rencontre un obstacle, tout ou partie de l’onde est réfléchie, avec une perte de puissance. La réflexion est telle que l’angle d’incidence est égal à l’angle de réflexion.
Par définition une onde radio est susceptible de se propager dans plusieurs directions. Par réflexions successives un signal source peut être amené à atteindre une station ou un point d’accès en empruntant des
chemins multiples (on parle de multipath ou en français cheminements multiples).
La différence de temps de propagation (appelées délai de propagation) entre deux signaux ayant emprunté
des chemins différents peut provoquer des interférences au niveau du récepteur car les données reçues se
chevauchent.
Ces interférences deviennent de plus en plus importantes lorsque la vitesse de transmission augmente car
les intervalles de temps entre les données sont de plus en plus courts. Les chemins de propagations multiples limitent ainsi la vitesse de transmission dans les réseaux sans fil.
Pour remédier à ce problème les cartes Wi-Fi et points d’accès embarquent deux antennes par émetteur.
Ainsi, grâce à l’action de l’AGC (Aquisition Gain Controller), qui commute immédiatement d’une antenne à
l’autre suivant la puissance des signaux, le point d’accès est capable de distinguer deux signaux provenant
de la même station. Les signaux reçus par ces deux antennes sont dit décorrélés (indépendants) si ils sont
séparés de Lambda/2 (6,25 cm à 2.4GHz).
Propriétés des milieux
L’affaiblissement de la puissance du signal est en grande partie du aux propriétés des milieux traversés par
l’onde. Voici un tableau donnant les niveaux d’atténuation pour différents matériaux :
Matériaux
Affaiblissement
Exemples
Air
Bois
Plastique
Verre
Verre teinté
Eau
Etres vivants
Briques
Plâtre
Céramique
Papier
Béton
Verre blindé
Métal
aucun
faible
faible
faible
moyen
moyen
moyen
moyen
moyen
élevé
élevé
élevé
élevé
très élevé
espace ouvert, cour intérieure
porte, plancher, cloison
cloison
vitres non teintées
vitres teintées
aquarium, fontaine
foule, animaux, humains, végétation
murs
cloison
carrelage
rouleaux de papier
murs porteurs, étages, piliers
vitres pare-balles
béton armé, miroirs, armoire métallique, cage d’ascenseur
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2. Précisions sur les différents réseaux WPAN
2-1. Le réseau GSM
Introduction au standard GSM
Le réseau GSM (Global System for Mobile communications) constitue au début du 21ème siècle le
standard de téléphonie mobile le plus utilisé en Europe. Il s’agit d’un standard de téléphonie dit de seconde génération (2G) car, contrairement à la première génération de téléphones portables, les communications fonctionnent selon un mode entièrement numérique.
Baptisé Groupe Spécial Mobile à l’origine de sa normalisation en 1982, il est devenu une norme internationale nommée Global System for Mobile communications en 1991.
En Europe, le standard GSM utilise les bandes de fréquences 900 MHz et 1800 MHz. Aux Etats-Unis
par contre, la bande de fréquence utilisée est la bande 1900 MHz. Ainsi, on qualifie de tri-bande (parfois
noté tribande), les téléphones portables pouvant fonctionner en Europe et aux Etats-Unis et de bi-bande
ceux fonctionnant uniquement en Europe.
La norme GSM autorise un débit maximal de 9,6 kbps, ce qui permet de transmettre la voix ainsi que
des données numériques de faible volume, par exemple des messages textes (SMS, pour Short Message
Service) ou des messages multimédias (MMS, pour Multimedia Message Service).
Notion de réseau cellulaire
Les réseaux de téléphonie mobile sont basés sur la notion de cellules, c’est-à-dire des zones circulaires
se chevauchant afin de couvrir une zone géographique.
Les réseaux cellulaires reposent sur l’utilisation d’un émetteur-récepteur central au niveau de chaque cellule, appelée station de base (en anglais Base Transceiver Station, notée BTS).
Plus le rayon d’une cellule est petit, plus la bande passante disponible est élevée. Ainsi, dans les zones
urbaines fortement peuplées, des cellules d’une taille pouvant avoisiner quelques centaines mètres seront
présentes, tandis que de vastes cellules d’une trentaine de kilomètres permettront de couvrir les zones
rurales.
Dans un réseau cellulaire, chaque cellule est entourée de 6 cellules voisines (c’est la raison pour laquelle
on représente généralement une cellule par un hexagone). Afin d’éviter les interférences, des cellules ad-
Architecture du réseau GSM
Dans un réseau GSM, le terminal de l’utilisateur est appelé station mobile. Une station mobile est composée d’une carte SIM (Subscriber Identity Module), permettant d’identifier l’usager de façon unique et d’un
terminal mobile, c’est-à-dire l’appareil de l’usager (la plupart du temps un téléphone portable).
Les terminaux (appareils) sont identifiés par un numéro d’identification unique de 15 chiffres appelé
IMEI (International Mobile Equipment Identity). Chaque carte SIM possède également un numéro
d’identification unique (et secret) appelé IMSI (International Mobile Subscriber Identity). Ce code peut
être protégé à l’aide d’une clé de 4 chiffres appelés code PIN.
La carte SIM permet ainsi d’identifier chaque utilisateur, indépendamment du terminal utilisé lors de la communication avec une station de base. La communication entre une station mobile et la station de base se
fait par l’intermédiaire d’un lien radio, généralement appelé interface air (ou plus rarement interface Um).
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L’ensemble des stations de base d’un réseau cellulaire est relié à un contrôleur de stations (en anglais
Base Station Controller, noté BSC), chargé de gérer la répartition des ressources. L’ensemble constitué
par le contrôleur de station et les stations de base connectées constituent le sous-système radio (en anglais BSS pour Base Station Subsystem).
Enfin, les contrôleurs de stations sont eux-mêmes reliés physiquement au centre de commutation du service mobile (en anglais MSC pour Mobile Switching Center), géré par l’opérateur téléphonique, qui les
relie au réseau téléphonique public et à internet. Le MSC appartient à un ensemble appelé sous-système
réseau (en anglais NSS pour Network Station Subsystem), chargé de gérer les identités des utilisateurs,
leur localisation et l’établissement de la communication avec les autres abonnés.
Le MSC est généralement relié à des bases de données assurant des fonctions complémentaires :
- Le registre des abonnés locaux (noté HLR pour Home Location Register), c.a.d. une base de données
contenant des informations (position géographique, informations administratives, etc.) sur les abonnés
inscrits dans la zone du commutateur (MSC).
- Le Registre des abonnés visiteurs (noté VLR pour Visitor Location Register), c.a.d. une base de
données contenant des informations sur les autres utilisateurs que les abonnés locaux. Le VLR rappatrie
les données sur un nouvel utilisateur à partir du HLR correspondant à sa zone d’abonnement. Les données
sont conservées pendant tout le temps de sa présence dans la zone et sont supprimées lorsqu’il la quitte
ou après une longue période d’inactivité (terminal éteint).
- Le registre des terminaux (noté EIR pour Equipement Identity Register), c.a.d. une base de données
répertoriant les terminaux mobiles.
- Le Centre d’authentification (noté AUC pour Autentication Center), c.a.d. il s’agit d’un élément chargé
de vérifier l’identité des utilsateurs.
- Le réseau cellulaire ainsi formé est prévu pour supporter la mobilité grâce à la gestion du handover,
c’est-à-dire le passage d’une cellule à une autre.
Enfin, les réseaux GSM supportent également la notion d’itinérance (en anglais roaming), c’est-à-dire le
passage du réseau d’un opérateur à un autre.
Carte SIM
Une carte SIM contient les informations suivantes :
- Numéro de téléphone de l’abonné (MSISDN)
- Numéro d’abonné international (IMSI, international mobile subscriber identity)
- Etat de la carte SIM
- Code de service (opérateur)
- Clé d’authentification
- Code PIN (Personal Identification Code)
- Code PUK (Personal Unlock Code)
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2-2. Le standard du GPRS
Introduction au standard GPRS
Le standard GPRS (General Packet Radio Service) est une évolution de la norme GSM, ce qui lui vaut
parfois l’appellation GSM++ (ou GMS 2+). Etant donné qu’il s’agit d’une norme de téléphonie de seconde
génération permettant de faire la transition vers la troisième génération (3G), on parle généralement de
2.5G pour classifier le standard GPRS.
Le GPRS permet d’étendre l’architecture du standard GSM, afin d’autoriser le transfert de données par
paquets, avec des débits théoriques maximums de l’ordre de 171,2 kbit/s (en pratique jusqu’à 114
kbit/s). Grâce au mode de transfert par paquets, les transmissions de données n’utilisent le réseau que
lorsque c’est nécessaire. Le standard GPRS permet donc de facturer l’utilisateur au volume échangé
plutôt qu’à la durée de connexion, ce qui signifie notamment qu’il peut rester connecté sans surcoût.
Ainsi, le standard GPRS utilise l’architecture du réseau GSM pour le transport de la voix, et propose
d’accéder à des réseaux de données (notamment internet) utilisant le protocole IP ou le protocole X.25.
Le GPRS permet de nouveaux usages que ne permettait pas la norme GSM, généralement catégorisés
par les classes de services suivants :
- Services point à point (PTP), c’est-à-dire la capacité à se connecter en mode client-serveur à une machine d’un réseau IP.
- Services point à multipoint (PTMP), c’est-à-dire l’aptitude à envoyer un paquet à un groupe de destinataires (Multicast).
- Services de messages courts (SMS).
Architecture du réseau GPRS
L’intégration du GPRS dans une architecture GSM nécessite l’ajonction de nouveaux noeuds réseau appelés GSN (GPRS support nodes) situés sur un réseau fédérateur (backbone) :
- le SGSN (Serving GPRS Support Node, soit en français Noeud de support GPRS de service), routeur
permettant de gérer les coordonnées des terminaux de la zone et de réaliser l’interface de transit des paquets avec la passerelle GGSN.
- le GGSN (Gateway GPRS Support Node, soit en français Noeud de support GPRS passerelle), passerelle s’interfaçant avec les autres réseaux de données (internet). Le GGSN est notamment chargé de fournir
une adresse IP aux terminaux mobiles pendant toute la durée de la connexion.
Qualité de service
Le GPRS intègre la notion de Qualité de Service (noté QoS pour Quality of Service), c’est-à-dire la capacité à adapter le service aux besoins d’une application. Les critères de qualité de service sont les suivants :
- priorité
- fiabilité (en anglais reliability). GRPS définit 3 classes de fiabilité
- délai (en anglais delay)
- débit (en anglais throughput)
Le standard GPRS définit 4 schémas de codages de canal, nommés CS-1, CS-2, CS-3 et CS-4. Chaque
schéma définit le niveau de protection des paquets contre les interférences, afin d’être en mesure de dégrader le signal selon la distance des terminaux mobiles avec les stations de base. Plus la protection est
grande, plus le débit est faible :
Schéma de codage
Débit
Protection
CS-1
CS-2
CS-3
CS-4
9.05 kbit/s
13.4 kbit/s
15.6 kbit/s
21.4 kbit/s
normale (signalisation)
légèrement inférieure
réduite
aucune correction d’erreur
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2-3. La technologie UMTS
Abréviation de Universal Mobile Telecommunications System, l’UMTS désigne une
nouvelle norme de téléphonie mobile. On parle plus généralement de téléphonie de
troisième génération ou 3G. Les puristes préfèrent utiliser le terme W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access) qui reprend le nom de la technologie déployée
en Europe et par certains opérateurs asiatiques. Son principe : exploiter une bande
de fréquences plus large pour faire transiter davantage de données et donc obtenir un
débit plus important.
En théorie, il peut atteindre deux mégabits par seconde (Mbps*), soit une vitesse de
transmission équivalente à celle proposée pour l’internet “très haut débit” permis par
l’ADSL ou le câble.
1G
Dans les années 70/80, les premiers terminaux sans fil, les radiotéléphones
analogiques, font leur apparition dans les voitures ou à transporter dans des valises.
Ils sont énormes, dispendieux avec couverture limitée. S’appuyant sur une technique
de modulation radio proche de celle utilisée par les stations de radio FM, ces réseaux,
qui ne permettaient pas de garantir la confidentialité des communications, sont par ailleurs vite devenus saturés.
2G
La seconde génération sera donc numérique. Outre une meilleure qualité d’écoute,
elle s’accompagne de la réduction de la taille des combinés et assure une certaine
confidentialité. Au début des années 90, la norme GSM pour la communication sans
fil est adoptée en Europe. Depuis, elle s’est imposée à peu près partout, sauf au
Japon, en Amérique du Nord et du Sud, où elle est présente de manière minoritaire.
En France, le GSM fonctionne sur les fréquences 900 et 1800 MHz. L’avènement des
premiers réseaux de seconde génération (sous l’impulsion de France Télécom, sous
la marque Itinéris, et SFR, puis Bouygues Telecom) et de terminaux portables, plus
petits et légers, révolutionne l’accès à la téléphonie mobile et la vie quotidienne.
2,5G
Le GPRS autorise un accès au Wap plus confortable (e-mails sans pièce jointe et
navigation sur le web).
En 2001, une évolution importante de la norme GSM fait son apparition : le GPRS
(pour General Packet Radio Service). Le GSM avec un débit qui ne dépasse pas
9,6 kbps (équivalent au fax) se destine principalement aux appels vocaux et peu
à l’acheminement de données. Le 2,5G, permet d’obtenir des vitesses de transfert trois fois supérieures au GSM, soit de 20 à 30 kbps. Concrètement, le GPRS
n’étant qu’une amélioration du réseau existant, la voix continue de transiter sur le
réseau GSM, tandis que les données circulent via le GPRS, selon le principe de transmission par paquets.
2,75G
Une autre évolution de la norme GSM est en passe d’être déployée notamment dans
l’Hexagone : l’EDGE (Enhanced Data Rate for GSM Evolution). Théoriquement, ses
débits pourraient atteindre 250 kbps. Certains voient en ce standard un concurrent de l’UMTS, d’autres un complément. En France, il est déployé en priorité par
Bouygues Telecom qui n’offrira pas de services UMTS avant 2006, et par Orange dans
le but de proposer une alternative moins onéreuse à ses services 3G.
3G
À l’automne 2004, la téléphonie mobile de troisième génération fait son apparition en
France. Ce n’est pas une révolution de la même ampleur que la 2G dans les années
90, mais elle pourrait grandement faire évoluer les usages : accès haut débit à
l’internet sans fil, visiophonie et messages vidéo ainsi que la réception de la télévision
sur le téléphone...
* 8 kilobits par seconde (kbps) = 1 kilooctet (ko) par seconde - 1000 kilobits par seconde (soit 1 Mbps) = 125 ko par seconde
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3. Précisions sur les différents réseaux WPAN
3-1. Portées et débits des différentes normes WiFi
Standard
Bande de fréquence
Débit
Portée
WiFi a (802.11a)
WiFi B (802.11b)
WiFi G (802.11b)
5 GHz
2.4 GHz
2.4 GHz
54 Mbit/s
11 Mbit/s
54 Mbit/s
10 m
100 m
100 m
3-2. Précisions sur le WiMAX
Principe de fonctionnement du WiMAX
Le cœur de la technologie WiMAX est la station de base, c’est-à-dire l’antenne centrale chargée de communiquer avec les antennes d’abonnés (subscribers antennas). On parle ainsi de liaison point-multipoints
pour désigner le mode de communication du WiMAX.
WiMAX fixe et WiMAX mobile
Les révisions du standard IEEE 802.16 se déclinent en deux catégories :
- WiMAX fixe, également appelé IEEE 802.16-2004, est prévu pour un usage fixe avec une antenne montée sur un toit, à la manière d’une antenne TV. Le WiMAX fixe opère dans les bandes de fréquence 2.5
GHz et 3.5 GHz, pour lesquelles une licence d’exploitation est nécessaire, ainsi que la bande libre des 5.8
GHz.
- WiMAX mobile (en anglais WiMAX portable), également baptisé IEEE 802.16e, prévoit la possibilité
de connecter des clients mobiles au réseau internet. Le WiMAX mobile ouvre ainsi la voie à la téléphonie
mobile sur IP ou plus largement à des services mobiles haut débit.
Portées et débits du WiMAX
Standard
Bande de fréquence
Débit
Portée
WiMAX fixe (802.16-2004)
WiMAX mobile (802.16e)
2-11 GHz (3,5 GHz en Europe)
2-6 GHz
75 Mbits/s
30 Mbits/s
10 km
3,5 km
Applications du WiMAX
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3-3. Le CPL
Le CPL ou Courant Porteur en Ligne est principalement utilisé dans le domaine informatique pour créer
un réseau local haute vitesse en utilisant une infrastructure existante : les prises de courant électrique.
La norme en matière de CPL est appelée HomePlug du nom du Consortium regroupant les différents
acteurs du domaines : fabricants, R&D, fournisseurs de service, etc... Elle est chargée notamment de
définir les technologies utilisées pour la transmission des paquets de données, garent de l’interopérabilité
entres differentes marques. Divers éléments sont également pris en compte comme le niveau de cryptage,
la puissance d’émission, le contrôle d’erreurs, etc...
La vitesse actuelle est de 85 Mbps en norme Homeplug 1.0 dans des conditions idéales ... La vitesse
réelle va approcher les réseaux standards sur base RJ45 !
Ceci sera suffisant pour créer un réseau local informatique (LAN) à moindre coût : moins de câblage et
une structure moins lourde.
Des vitesses pouvant atteindre plus de 200 Mbps sont déjà disponibles chez certains constructeurs.
Les modules CPL se présentent sous deux formes :
- USB (principalement Windows),
- Ethernet,
- ou bien alors jumelés dans le même produit.
D’un coté se trouve donc l’interface, et de l’autre la prise de courant. Le module transforme les signaux USB ou Ethernet en signaux numériques CPL et les transmet sur le réseau électrique...
et vice-versa.
Revers de l’utilisation du réseau électrique, n’importe qui peut alors se connecter sur ce réseau local (sous peu qu’il ait un adaptateur CPL) et récupérer les données qui transitent. HomePlug a
défini un cryptage (DES-56bits) permettant de sécuriser le réseau
CPL ; le paramétrage se faisant par voie logicielle.
Les évolutions du CPL
La vitesse de transfert actuelle est amenée à augmenter pour proposer une réelle alternative aux réseaux locaux traditionnels sur Ethernet, et proposer d’avantages de services. La prochaine évolution
portera la vitesse à 224 Mbps mais certaines petites
contraintes sont encore existantes...
Le CPL n’est pas une téchnologie figée et est
amenée à occuper beaucoup de domaines, pour
palier notamment aux faiblesses du WiFi ou équiper des locaux en multi-services sans faire du
“multi-câblage”.
Quelques points techniques sur le CPL
Cette technologie utilise les fils électriques pour transmettre les signaux numériques sur des fréquences
allant de 4.5 à 21Mhz répartis en plusieurs sous-porteuses indépendantes. Leur installation ne créée aucune interférence sur le réseau électrique existant et
seuls quelques équipements de forte puissance ou perturbateurs (moteurs, fours micro-onde) peuvent
légèrement altérer le signal CPL ... La longueur des câbles est également facteur de baisse de vitesse.
HomePlug 1.0 indique une longueur maximale de 300m. Des répéteurs existent pour accroître de manière
significative cette longueur, surtout en les chaînant.
Le CPL est basé sur une phase et un neutre...
Comment faire discuter deux réseaux sur deux phases différentes (cas d’installations triphasés : immeubles, entrepôts, usines, etc.). La solution réside tout simplement dans un coupleur de phases qui se chargera de retransmettre les signaux sur les “bonnes” phases aux moments opportuns.
En théorie, les signaux CPL s’arrêtent aux compteurs.
Face à des compteurs numériques, le signal s’arrête... Mais face aux compteurs “bleus” (courant de Foucault) le signal ne se gène pas et le traverse. Pour des questions de sécurité, il est conseillé de placer un
filtre en aval du compteur.
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LEXIQUE
Bande passante : indique un débit d’informations et se mesure en octets par seconde (o/s) ou en bits par
secondes (bit/s ou bps). Le terme exact est le débit binaire.
Bit : c’est la plus petite quantité d’information représentable dans un ordinateur. Ce “chiffre binaire” peut
prendre la valeur 1 ou 0. On utilise plus couramment des “paquets” de bits comme les octets (8 bits). Le
mot bit est contraction de binary digit.
kb/s (ou kbps ou Kbit/s) : vitesse de transmission de données exprimée en millier de bits par seconde.
mb/s (ou mbps ou Mbit/s) : vitesse de transmission de données exprimée en millions de bits par seconde.
Hertz : Unité qui mesure le nombre de vibrations pas seconde. Le mégahertz ( Mhz ou million de Hz ) ou
gigahertz ( Ghz ou milliard de Hz ) est l’unité couramment utilisée pour désigner la fréquence d’horloge
d’un microprocesseur, laquelle donne une indication sur sa puissance.
Mégahertz : TÉLÉCOM. Unité de fréquence équivalent à un million de hertz (symbole MHz).
Gigahertz : Ghz ou milliard de Hz.