Etat de l’art sur les reseaux sans fil

Les récents progrès réalisés en matière de technologie sans fil [1] ont amenés le développement des réseaux sans fil dits « Wireless ». Les gains sont considérables en termes d’infrastructures [2] puisque l’on n’a plus besoin de fils pour relier les différents sites. De plus, le simple fait que chaque machine ne soit plus reliée aux autres par un fil permet la mobilité dans l’espace de celle-ci [3]. Le développement constant de ces réseaux sans fil a amené la création de nouvelles normes afin de mieux interconnecter les machines. En effet, cette mobilité et ce gain en infrastructure ne sont malheureusement pas sans conséquence : on se heurte à des problèmes physiques liés à l’utilisation même du media radio. La propagation électromagnétique (obstacles multi trajets) et le fait que le signal soit accessible à tous, sont deux phénomènes fortement gênants pour la sécurité des données transmises. De plus l’ART (l’Agence de Régulation des Télécoms), ne permet pas d’utiliser toutes les fréquences à n’importe quelle puissance ce qui est préjudiciable à l’utilisation de ce média. Nous allons brièvement décrire les systèmes les plus courants utilisant la technologie sans fil pour connecter deux ou plusieurs sites entre eux [4].

Panorama des réseaux sans fils

Un réseau sans fil est un système de communication permettant de véhiculer les informations sans contraintes de câblage. Dans les réseaux sans fil, on entend parfois parler de « mobilité », du fait qu’un utilisateur a la possibilité de rester connecter tout en se déplaçant dans un périmètre géographique plus ou moins étendu. Dans un réseau sans fil les informations sont transmises soit par liaison infrarouge, soit par onde radio. La transmission par onde radio est la méthode la plus répandue en raison de sa plus large couverture géographique et son débit plus élevé.

Il existe plusieurs technologies de transmission se distinguant d’une part par la fréquence d’émission utilisée et d’autre part par le débit et la portée. Les réseaux sans fil se sont développés au départ essentiellement pour répondre aux deux besoins suivants : mettre en place des transmissions dans les endroits où la pose de câbleest difficile, voire impossible (par exemple, transmission entre deux bâtiments), et assurer la transmission de données pour des applications mobiles. Là où le câblage est difficile, les réseaux sans fil répondent à la motivation classique de l’économie des coûts [5].Ajoutons que l’installation des réseaux sans fil est assez facile à mettre en place, ce qui a valu un développement rapide de ce type de réseaux. En contrepartie, se pose le problème de la réglementation relative aux transmissions radio. En effet, ces transmissions sont utilisées dans un grand nombre d’applications (militaires, scientifiques, amateurs …), mais sont sensibles aux interférences. Par conséquent, une réglementation est nécessaire afin de définir les puissances maximales d’émission et les règles de coexistence dans les bandes de fréquences utilisées par plusieurs applications.

Faisceaux Hertziens

Les faisceaux hertziens [6] sont utilisés pour une liaison point à point . Ils permettent l’interconnexion de deux points fixes en hyperfréquence.

Utilisation

L’émission en hyperfréquences est idéale pour une liaison point à point puisqu’elle permet facilement la concentration d’un faisceau d’ondes radio dans une direction bien précise par le biais d’antennes directives. Ils sont utilisés pour relier deux réseaux d’infrastructures entre eux, par exemple des réseaux d’infrastructures de sécurité, des réseaux linéaires à longue distance, des réseaux privés indépendants, des banques, hôpitaux, universités, collectivités locales, … Les bandes de fréquences où cette technologie s’applique s’étalent de 1 GHz à 40 GHz. La fréquence est attribuée en fonction de la distance souhaitée (jusqu’à quelques dizaines de km), du débit souhaité, des cohabitant éventuels. Lesdébits vont de 2 à 155 Mbits/sec, un exemple se trouve être celui de l’université de Limoges reliant deux sites distants de quelques km à 2 Mbits/sec.

Avantages 

Le rayonnement est très directif afin de transmettre le maximum de puissance vers le récepteur. De part leur infrastructure simple, les coûts de fonctionnement sont relativement faibles. L’aspect sécurité est bien pourvu car le piratage d’une liaison F.H. nécessiterait l’accès aux équipements pour récupérer le signal, la connaissance du protocole de transmission, l’utilisation de matériels radio coûteux, et de placer son équipement dans le faisceau et donc de le couper.

Inconvénients

Les inconvénients techniques sont principalement le besoin de visibilité entre les sites à interconnecter, l’utilisation d’antennes hyper directives, la sensibilité possible aux perturbations atmosphériques et la vulnérabilité au phénomène de multi trajets .

WPANs (Wireless Personal Area Network)

Les WPANs se trouvent utiles pour tout ce qui concerne l’interconnexion de matériel.

Utilisation

Les WPANs[8] sont utilisés pour les réseaux personnels à savoir pour relier des équipements comme un ordinateur portable, un agenda électronique, une souris sans fil. Les normes utilisées le plus souvent sont Bluetooth ou 802.15 et fonctionnent à la fréquence de 2.4 GHz .

Avantages

Grâce à la standardisation du matériel utilisé (Bluetooth, 802.15), l’interconnexion est facile et peu coûteuse. De plus, les WPANs peuvent être utilisés pour d’autres systèmes comme les réseaux de capteurs, la domotique etc.…

Inconvénients

Du fait de la faible bande passante permise, il est impossible d’appliquer des services nécessitant des débits élevés. En effet les WPANs offrent un débit faible (<1Mbits/sec) partagé entre tous les sites ce qui convient parfaitement pour l’interconnexion de matériel mais pas pour d’autres services comme le transfert de données.

WLANs (Wireless Local Area Network)

Un WLAN [7] est un réseau local sans fil, fournissant toutes les caractéristiques et avantages d’un réseau local traditionnel comme Ethernet. Au lieu d’utiliser des câbles à paires torsadées, coaxiaux ou fibres optiques, les réseaux locaux sans fil utilisent les fréquences radio pour recevoir et émettre des données entre PCs ou d’autres équipements de réseaux sans câble ni fil.

Utilisation

Les réseaux locaux utilisent des ondes radio à spectre diffus, moins sensibles aux bruits et interférences radio et ainsi sont idéaux pour des communications informatiques. Ce type de réseau utilise les principes point multipoints et multipoint multipoints.

Avantages

L’utilisation de réseau WLAN procure un confort d’utilisation non négligeable aux utilisateurs tant particuliers que professionnels, ceux-ci n’ayant pas à se «brancher à un mur », et étant par conséquent libres de leurs mouvements et non contraints à se placer près de la prise réseau murale. Ce confort est encore plus fortement perçu par les utilisateurs d’ordinateurs portables, ceux-ci n’ont en effet plus aucun fil à brancher car l’alimentation est fournie par la batterie, ce qui leur procure un confort d’utilisation inégalé.

Inconvénients

La limitation forte en distance reste un des inconvénients majeurs des WLANs à cause de la faible puissance autorisée aux fréquences utilisées. Vu que toutes les machines présentes dans le réseau partagent le même média donc la même bande passante en termes de débit (bits/sec), le nombre de nœuds (machines) limite le débit par machine.