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Actuellement, les réseaux de communication sans fil, de type très divers, fonctionnent principalement dans les bandes de fréquences étroites autour de 1, 2, 2.4, et 5GHz. En raison de l’accroissement rapide du nombre de ces réseaux, le spectre commence à être saturé dans ces bandes et il devient difficile d’y intégrer de nouveaux systèmes.
Pour éviter cet excédent, une solution qui pourrait être envisagée est l’Ultra Large Bande (UWB). C’est une technique de transmission radio qui consiste à utiliser des signaux dont le spectre s’étale sur une large bande de fréquences, ce type de système est autorisé à émettre sans licence certains signaux ne dépassant pas un seuil et à très faible puissance. Ce qui fait qu’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 avec entre autres militaires, scientifiques, amateurs.
TYPOLOGIE DES RESEAUX SANS FIL
Aujourd’hui, la majorité des ordinateurs et la quasi-totalité des appareils mobiles tels que les téléphones portables, agendas électroniques, … disposent de moyens de connexion à un ou plusieurs types de réseaux sans fil comme le Wifi, le Bluetooth ou l’Infrarouge. Ainsi, il est très facile de créer en quelques minutes un réseau « sans fil » permettant à tous ces appareils de communiquer entre eux.
Les réseaux sans fil
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 connecté tout en se déplaçant dans un périmètre géographique plus ou moins étendu. Les réseaux sans fil se sont développés au départ essentiellement pour assurer la transmission de données pour des applications mobiles, et mettre en place des transmissions dans les endroits où la pose de câble est difficile, voire impossible, ce qui leur donne l’avantage d’économie des coûts. Ajoutons que l’installation des réseaux sans fil est assez facile ce qui a valu un développement rapide de ce type de réseaux. Dans les réseaux sans fil, les informations sont transmises soit par liaison infrarouge, soit par onde radio.
Liaison infrarouge
Les ondes infrarouges sont couramment utilisées dans la majorité des appareils avec une télécommande sans fil, par exemple la télévision. L’association irDA formée en 1994 regroupe plus d’une centaine de membres. Son objectif est de développer les spécifications adoptées pour des communications infrarouges. [3] Le principal inconvénient des réseaux créés avec les ondes infrarouges est qu’ils nécessitent que les appareils soient en face l’un de l’autre, séparés au maximum de quelques dizaines de mètres et qu’aucun obstacle ne sépare l’émetteur du récepteur puisque la liaison entre les appareils est directionnelle. Cependant, contrairement aux technologies utilisant les ondes radio, les ondes infrarouges sont peu perturbées par l’environnement extérieur mais souffre toutefois des perturbations dues aux interférences lumineuses.
Onde radio
Quant aux ondes radios (RF), elles sont différence des réseaux utilisant les ondes infrarouges, il faut prendre garde aux perturbations extérieures qui peuvent affecter la qualité des communications dans le réseau, à cause, par exemple, de l’utilisation de mêmes fréquences par d’autres réseaux. Cependant, les ondes radios ont l’avantage de ne pas être arrêtées par les obstacles et sont en général émises de manière omnidirectionnelle. La transmission par onde radio est alors la méthode la plu couverture géographique et son débit plus élevé.
Types des réseaux sans fil
II existe plusieurs technologies de transmission sans fil se distinguant d’une part par la fréquence d’émission utilisée et d’autre part par le débit et la zone de couverture géographique.
Les réseaux étendus sans fil WWAN
Les réseaux étendus sans fil WWAN, IEEE 802.20, connus également sous le nom de réseau cellulaire mobile, sont les réseaux sans fil les plus répandus.
Les principales technologies utilisées dans ces réseaux sont les suivantes :
– GSM (2G): Le GSM est un standard de téléphonie de seconde génération de téléphonie mobile. Il a écarté les systèmes analogiques, dits de première génération. Le système GSM a été étendu à d’autres bandes de fréquences, notamment 900 et 1800 MHz. 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 le SMS.
– WAP: Ce protocole de communication est utilisé pour permettre la navigation avec les téléphones portables sur des pages Internet simplifiées.
– GPRS (2,5G): II s’agit d’une norme pour la téléphonie mobile dérivée du GSM permettant un débit de données plus élevé. On la qualifie de 2,5G pour indiquer que c’est une technologie à mi-chemin entre le GSM et l’UMTS. Le GPRS ajoute par rapport au GSM la transmission par paquets. Le débit théorique maximal est de 171,2 Kbps.
– EDGE (2,75G): C’est une version améliorée du GSM où la vitesse est encore améliorée par rapport au GPRS, qui permet des débits de 384 ou 200 Kbps suivant la version avec un maximum de 474 Kbps.
– UMTS (3G): C’est la norme des téléphones dits de 3ème génération suivi par le consortium 3GPP. Les débits sont beaucoup plus importants, jusqu’à 2 Mbps, ce qui permet une « vraie » navigation web ou la visiophonie.
– HSDPA (3,5G ou 3G+): C’est l’évolution de l’UMTS qui se rapproche des débits des réseaux DSL classiques.
Les réseaux régionaux sans fil WRAN
Les réseaux régionaux sans fil WRAN, étudiés par l’IEEE 802.22, sont des réseaux sans fil à haut débit couvrant une zone géographique qui peut atteindre 50 km pour les gammes de fréquences en dessous de 1 GHz. Les WRAN utilisent la bande de fréquence de télévision VHF/UHF entre 54 et 862 MHz et peut avoir un débit de 18 Mbps. Il permet donc de fournir un accès sans fil haut débit aux régions isolées.
Les réseaux métropolitains sans fil WMAN
Les réseaux métropolitains sans fil WMAN sont fondés sur le standard IEEE 802.16. La norme la plus connue du réseau métropolitain sans fil est le WiMAX, permettant d’obtenir théoriquement des débits de l’ordre de 70 Mbps sur une portée de 2 à 50 Km.
Les réseaux locaux sans fil WLAN
Le réseau local sans fil WLAN est un réseau permettant de couvrir l’équivalent d’un réseau local d’entreprise, d’une maison, ou d’un espace public tel qu’un aéroport, un hôtel… Tous les terminaux présents dans la zone de couverture peuvent être reliés entre eux. La principale technologie utilisée dans ces réseaux est la technologie WiFi, fondée sur les standards IEEE 802.11, opérant dans la bande de fréquences autour de 2.4 GHz, proposant des débits allant jusqu’à 11 Mbps en 802.11b et 54 Mbps en 802.11g sur une distance généralement entre une vingtaine et une cinquantaine de mètres en intérieur. Dans un environnement ouvert, la portée peut atteindre plusieurs centaines de mètres. Notons aussi l’existence de la norme IEEE 802.11a (baptisée WiFi5), fonctionnant dans la bande des 5 GHz et offrant un débit théorique de 54 Mbps jusqu’à une portée de 10m.
Les réseaux personnels sans fil WPAN
Les réseaux personnels sans fil WPAN, également appelés réseaux domotiques sans fil, concernent les réseaux sans fil d’une faible portée, de l’ordre de quelques mètres. Ce type de réseau sert généralement à relier des périphériques, comme l’imprimante, le téléphone portable, les appareils domestiques, …, ou un assistant personnel (PDA) à un ordinateur sans raccordement filaire ou bien permettre la liaison sans fil entre deux machines très peu distantes. Les principales technologies utilisées dans les réseaux WPAN sont :
– La technologie Bluetooth (IEEE 802.15.1), qui est la technologie la plus connue des réseaux WPAN. Elle opère dans la bande ISM autour de 2.4 GHz. Le débit quant à lui est de 723Kbps avec une portée allant jusqu’à quelques dizaines de mètres.
– La technologie ZigBee (IEEE 802.15.4), qui succède à Home RF, opère aussi dans la bande de fréquences ISM autour de 2.4 GHz, et permet d’obtenir des débits pouvant atteindre 250Kbps avec une portée maximale de plusieurs dizaines de mètres. Elle a pour objectif de promouvoir une puce offrant un débit relativement faible mais à un coût très bas. ZigBee est avant tout normalisé pour le passage des commandes plutôt que des données.
– Les caractéristiques de puissance d’émission (extrêmement faible), classent les solutions basées sur l’UWB dans le domaine des WPAN, c’est-à-dire dans le cadre des standards IEEE 802.15. Le débit est supérieur à 100 Mbps pour les systèmes de communication UWB de type HDR et inférieur à 250Kbps pour ceux de type LDR .
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