Synthèse sur les réseaux sans fil et mobiles

Les termes sans fil et mobile sont souvent utilisés pour décrire les systèmes existants, tels que GSM (Global System for Mobile communication), Wifi, Bluetooth, etc. Il est cependant important de distinguer les deux catégories de réseaux que recoupent les concepts de sans fil et mobile à savoir les réseaux sans infrastructure (ad hoc…) et avec infrastructure (Wifi…) de façon à éviter toute confusion.

Les réseaux sans fil et mobiles ont connu un essor sans précédent ces dernières années. Il s’agit d’une part, des réseaux locaux sans fil qui sont rentrés dans la vie quotidienne au travers de standard tels que Wifi, Bluetooth, etc. D’autre part, du déploiement de plusieurs générations successives de réseaux de télécommunication essentiellement dédiés à la téléphonie puis plus orientés vers le multimédia.

Aujourd’hui, la majorité des ordinateurs et la quasi-totalité des appareils mobiles disposent de moyens de connexion à un ou plusieurs types de réseaux sans fil. Ainsi, il est très facile de créer en quelques minutes un réseau sans fil permettant à tous ces appareils de communiquer entres eux, mais, il est important de tenir compte de la mise en œuvre de la zone de réception, la puissance de l’émetteur, la détection du récepteur et la sécurité des données transmises.

L’avantage essentiel que représentent les systèmes de communication est la mobilité. Cet aspect a séduit une grande quantité de personnes. Le service de mobilité permet aux usagers de communiquer sur une zone étendue et de pouvoir poursuivre une communication tout en se déplaçant. Le système permettant d’offrir ce service au sens le plus large est le système cellulaire, en particulier le GSM, dont la couverture peut s’étendre sur des pays voire des continents.

Les évolutions se poursuivent de tout part, tant dans le monde des réseaux spécialisés que des réseaux télécoms. Ceux-ci voient désormais des solutions concurrentes apparaître provenant de divers horizons : monde télécoms classiques, mode des réseaux sans fil voire le monde de la diffusion de télévision terrestre et satellite.

Des réseaux d’une plus grande étendue sont en cours de développement sous la norme IEEE 802.22 ou WRAN (Wireless Regional Access Network). Elle concerne la définition d’une interface d’accès point à multipoint fonctionnant dans la bande de diffusion VHF/UHF-TV.

Réseaux sans fil 

Définition

Un réseau sans fil (Wireless network) est, comme son nom l’indique, un réseau dans lequel au moins deux terminaux peuvent communiquer sans liaison filaire. Un réseau local sans fil véhicule les informations soit par 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 de son débit qui est plus grand par rapport cela de infrarouge. 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 comme c’est le cas avec les réseaux filaires, ce qui a valu un développement rapide de ce type de technologies. Les transmissions radioélectriques servent pour un grand nombre d’applications, mais sont sensibles aux interférences, c’est la raison pour laquelle une réglementation est nécessaire dans chaque pays afin de définir les plages de fréquences et les puissances auxquelles il est possible d’émettre pour chaque catégorie d’utilisation [1]. Il y a quelques règles simples qui peuvent être utiles pour concevoir un réseau sans fil :
◆ Plus la longueur d’onde est grande, plus loin celle-ci ira.
◆ Plus la longueur d’onde est grande, mieux celle-ci voyagera à travers et autour des choses.
◆ À plus courte longueur d’onde, plus de données pourront être transportées [2].

Fonctionnement d’un réseau sans fil 

Le téléphone sans fil communique avec un correspondant par l’intermédiaire du socle qui fait office de point d’accès vers le réseau téléphonique.

De même, chaque ordinateur du réseau sans fil muni d’une carte réseau adéquate peut émettre (et recevoir) des données vers (et depuis) un point d’accès réseau. Ce dernier peut être physiquement connecté au réseau câblé et fait alors office de point d’accès vers le réseau câblé [1]. Bien entendu, plus on s’éloigne du point d’accès, plus le débit diminue : pour un débit de 1Mbps, la portée est de 460 m dans un environnement sans obstacle et de 90 m dans un environnement de bureau classique. Le réseau sans fil offre deux modes de fonctionnement différents : le mode avec infrastructure et le mode sans infrastructure.

a. Réseau avec infrastructure
En mode avec infrastructure, également appelé le mode BSS (Basic Service Set) certains sites fixes, appelés station de base sont munis d’une interface sans fil pour la communication directe avec des sites mobiles ou unités mobiles, localisés dans une zone géographique limitée, appelée cellule. A chaque station de base correspond une cellule à partir de laquelle des unités mobiles peuvent émettre et recevoir des messages. Alors que les sites fixes sont interconnectés entre eux à travers un réseau de communication filaire, généralement fiable et d’un débit élevé. Les liaisons sans fil ont une bande passante limitée qui réduit sévèrement le volume des informations échangées. Dans ce modèle, une unité mobile doit être, à un instant donné, directement connectée à une seule station de base [3].

b. Réseau sans infrastructure
Le réseau sans infrastructure également appelé réseau Ad hoc ou IBSS (Independent Basic Service Set) ne comporte pas l’entité site fixe, tous les sites du réseau sont mobiles et communique d’une manière directe en utilisant leurs interfaces de communication sans fil. L’absence de l’infrastructure ou du réseau filaire composé de station de base, oblige les unités mobiles à se comporter comme des routeurs qui participent à la découverte et à la maintenance des chemins pour les autres hôtes du réseau.

La différence entre le mode Ad hoc et le mode avec infrastructure est que dans le premier mode, la communication entre deux machines se fait directement si elles se trouvent à la portée l’une de l’autre, alors que dans le second mode, toutes les communications passent par le point d’accès [3].

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) [4] :

a. WPAN ( Wireless Personal Area Network)
Le réseau personnel sans fil est constitué de connexions entre des appareils distants de seulement quelques mètres comme dans un bureau ou une maison comme les réseaux Bluetooth, Home RF…etc.

b. WLAN (Wireless Local Area Network)
Le réseau local sans fil correspond au périmètre d’un réseau local installé dans une entreprise, dans un foyer ou encore dans un espace public. Tous les terminaux situés dans la zone de couverture WLAN peuvent s’y connecter. Plusieurs WLAN peuvent être synchronisés et configurés de telle manière que le fait de traverser plusieurs zones de couvertures est pratiquement indécelable pour un utilisateur. Parmi ces réseaux, nous citons
◆ Le réseau Wifi (IEEE 802.11)
◆ HiperLan

c. WMAN (Wireless Metropolitan Area Network)
Le réseau sans fil WMAN utilise le standard IEEE 802.16, autrement dit Wimax (World wide Interoperability for Microwave Access), il fournit un accès réseau sans fil à des immeubles connectés par radio à travers une antenne extérieure à des stations centrales réalisées au réseau filaire.

d. WWAN (Wireless Wide Area Network)
Le réseau sans fil WWAN englobe les réseaux cellulaires tels que le GSM, GPRS, UMTS et les réseaux satellitaires. La distance entre les périphérique peut aller jusqu’à 3km, le coût de la mise en place d’un tel réseau est plus élevé que celui des réseaux cités au paravent.

e. WRAN (Wireless Regional Area Network)
IEEE 802.22 est une norme pour les réseaux régionaux sans fil qui fonctionneront dans des canaux de télévision inutilisés, et fourniront un accès aux services sans fil. La norme finale supportée des canaux de 6,7 et 8 MHZ. Le WRAN est basé sur l’OFDMA. Cette norme est en cours de développement et est actuellement sous forme d’ébauche.