Généralités sur les réseaux sans fil et les réseaux Mesh

Un réseau est un ensemble des nœuds reliés entre eux par des liens ou canaux de communication dans le but d’échanger des informations. Selon le type des nœuds, on distingue : les réseaux de télécommunication dans lesquels les nœuds sont les stations mobiles (MS), les stations de base (BTS), les contrôleurs des stations de base (BSC), les commutateurs (MSC) ; et les réseaux informatiques dans lesquels les nœuds sont les ordinateurs, les imprimantes, les routeurs, les switches ou tout autre équipement informatique. Selon le type de canaux de communication, on distingue : les réseaux filaires qui utilisent un canal de transmission matériel (le câble coaxial, les paires torsadées, la fibre optique) et les réseaux sans fils.

Les réseaux sans fil maillés (Wireless Mesh Networks : WMNs) sont considérés de nos jours comme une nouvelle solution prometteuse pour supporter plusieurs applications, par exemple, le réseautage large bande sans fil à domicile, les systèmes de transport intelligents, la connectivité des zones rurales. Les WMNs intéressent particulièrement les fournisseurs d’accès à Internet pour garantir une connexion large bande sans fil robuste et fiable à un coût raisonnable.

Un réseau sans fil maillé (WMN) est composé de deux types de nœuds : les clients Mesh et les routeurs Mesh. Ces derniers construisent un réseau dorsal sans fil qu’un client Mesh peut utiliser pour accéder à Internet ou simplement pour communiquer avec d’autres clients. En outre, les routeurs Mesh établissent et maintiennent automatiquement la connectivité dans la dorsale, ce qui augmente la fiabilité et la robustesse du réseau.

Un autre point fort des réseaux sans fil maillé est l’utilisation de la communication sans fil multi-saut entre les routeurs Mesh (Multi-Hop Networking). Cette caractéristique améliore grandement la couverture radio du réseau.

Qu’est-ce qu’un réseau sans fil ?

Un réseau sans fil (Wireless Network en anglais) est un réseau dans lequel au moins deux terminaux 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).

Classification des réseaux sans fil :

Il existe plusieurs normes de réseaux sans fils, en fonction de la fréquence, du débit et de la portée (distance) :
• Réseaux personnels sans fil WPAN (Wireless Personal Area Network).
• Réseaux locaux sans fil WLAN (Wireless Local Area Network).
• Réseaux métropolitains sans fil WMAN (Wireless Metropolitan Area Network).
• Réseaux étendus sans fil WWAN (Wireless Wide Area Network).

Les WPAN (Wireless Personal Area Networks): 

Le réseau personnel sans fil appelé également réseau individuel sans fil 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 :
Connue aussi sous le nom IEEE 802.15.1, est la principale technologie WPAN lancée par Ericsson en 1994, proposant un débit théorique de 1 Mb/s pour une portée maximale d’une trentaine de mètres, 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 :
HomeRF (Home Radio Frequency), lancée en 1998 par le HomeRF Working Group (formé notamment par les constructeurs Compaq, Hewlett-Packard, Intel, Siemens, Motorola et Microsoft. Le HomeRF propose un débit théorique de 10 Mb/s avec une portée d’environ 50 à 100 mètres sans amplificateur.

ZigBee :
La technologie ZigBee est une technologie radio basée sur le standard IEEE802.15.4, 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 des petits appareils électroniques.

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. ZigBee a pour transporter les commendes essentiellement et non pas les données. Il existe deux versions de ZigBee :
• IEEE802.15.4 : qui permet de communiquer de 250Kb/s jusqu’à 100 mètres pour relier de maximum 250 appareils, à une bande de fréquence de 2.4Ghz
• IEEE802.15.4.a : qui est limité a 20Kb/s mais permet une portée de 75 mètres pour un maximum de 65000 appareils, à une bande de fréquence de 900GHz (USA).

Liaisons infrarouges :
Les liaisons infrarouges 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. L’infrarouge (IR) ne peut pas pénétrer les murs et autres obstacles, il ne permet qu’une connexion biunivoque (de type un à un).

Les WLAN (Wireless Local Area Networks):

Un WLAN est un réseau qui permet de relier des ordinateurs portables, des machines de bureau, des PDA ou tous types de périphérique sur un rayon de plusieurs dizaines de mètres en intérieur, généralement entre 20 et 50 mètres à plusieurs centaines de mètres en environnement ouvert. Un WLAN est constitué d’un point d’accès (AP : Access Point) équipé d’une antenne (ou plusieurs) et d’une interface réseau Ethernet (ou plusieurs) standard. Chaque point d’accès forme une zone de couverture radio appelée « cellule ». L’ensemble des cellules constitue le WLAN.

Le WiFi (IEEE802.11) :
Le WiFi (Wireless Fidelity), nom commercial pour la technologie de transmission radio IEEE802.11x utilisée par les WLAN. Le WiFi est une technologie permettant de créer des réseaux informatiques sans fil. Il s’agit d’une norme de l’IEEE802.11 [4]. Sa portée varie entre quelques dizaines de mètres à plusieurs centaines de mètres, ce qui en fait une technologie de premier choix pour le réseau domestique avec connexion internet .

Un réseau WiFi peut fonctionner de deux manières différentes :
• Le mode Infrastructure : avec ce mode, tout est géré par un point d’accès, les données qu’un hôte émet lui sont transmises et lui seul les renvoie aux autres membres du réseau. Ce mode est le plus utilisé car il est bien plus fiable .
• Le mode Ad-Hoc : avec ce mode, vous n’avez pas besoin de point d’accès pour gérer le réseau, chaque membre du réseau retransmet les informations qu’il reçoit aux autres membres du réseau. Il a l’avantage de ne pas coûter cher (aussi appelé d’ordinateur à ordinateur) .

HiperLAN :
HiperLAN (ou High performance radio LAN) est un standard européen de télécommunications créé par l’ETSI (European Telecommunications Standards Institute) et développé par le groupe technique BRAN (Broadband Radio Access Networks). Ce standard est une alternative au groupe de normes Wi-Fi. L’HiperLAN est totalement ad hoc, il ne requiert aucune configuration, aucun contrôleur central. Opérant avec un débit théorique maximum de 23,5 Mb/s dans une bande passante dédiée comprise entre 5,1 GHz et 5,3 GHz, l’HiperLAN n’a jamais reçu de soutien de la part des leaders du marché des composants RLR.