Les technologiesréseaux sans fil

Après avoir lu ce chapitre et réalisé les exercices pratiques, vous serez capable de :

· parler des technologies modernes de réseau sans fil ;

· décrire l'histoire du développement des réseaux sans fil et leurs avantages ;

· décrire les technologies des réseaux radio;

· parler des réseaux radio 802.11 ;

· décrire les technologies alternatives de réseau radio (telles que Bluetooth, HiperLAN et HomeRF Shared Wireless Access Protocol) ;

· discuter des technologies sans fil utilisant le rayonnement infrarouge ;

· parler des réseaux micro-ondes ;

· décrire les réseaux sans fil utilisant des satellites en orbite terrestre basse (LEO).

Les réseaux sans fil sont une technologie émergente qui suscite un grand intérêt pour de nombreuses raisons. La raison la plus évidente est que ces réseaux permettent la mobilité des appareils portables et portatifs. appareils informatiques, permettant à l'utilisateur d'oublier les câbles. Une autre raison est que la technologie sans fil est devenue plus fiable et, dans certaines situations, moins coûteuse à déployer que les réseaux câblés. Il existe plusieurs alternatives sans fil au câble pour la transmission de paquets réseau : les ondes radio, le rayonnement infrarouge (IR) et les micro-ondes (ondes micro-ondes). Avec toutes ces technologies, les signaux sont transmis par l'air ou l'atmosphère, ce qui en fait une bonne alternative dans les cas où le câble est difficile, voire impossible, à utiliser.

Dans ce chapitre, vous vous familiariserez avec de nombreux types de communications réseau sans fil. Tout d’abord, vous découvrirez quels réseaux sans fil sont actuellement utilisés, puis vous obtiendrez un bref historique de ces réseaux. T ix avantages. Après une description générale des réseaux utilisant des ondes radio, nous parlerons plus en détail de la norme de réseau sans fil IEEE 802.11, très répandue. Vous découvrirez également les technologies alternatives de réseaux radio : Bluetooth, HiperLAN et HomeRF Shared Wireless Access Protocol, puis les technologies basées sur le rayonnement infrarouge diffus qui permettent des communications sans fil relativement sécurisées seront décrites, et enfin, vous expliquerez comment les technologies micro-ondes basées sur le rayonnement terrestre. les réseaux sont utilisés dans les réseaux et les canaux satellites (y compris les réseaux de satellites terrestres en orbite large).

Technologies modernesréseaux sans fil

Actuellement, les technologies suivantes sont utilisées pour créer des réseaux sans fil :

· technologies utilisant les ondes radio ;

· technologies basées sur le rayonnement IR ;

· technologies micro-ondes (micro-ondes);

· réseaux basés sur des satellites terrestres en orbite basse (un projet spatial spécial utilisant les ondes micro-ondes).

Les technologies utilisant les ondes radio sont très courantes et représentent un secteur en croissance rapide des communications sur réseaux sans fil. Cela inclut également la norme de réseau sans fil 802.11, ainsi que des normes industrielles alternatives telles que Bluetooth, HiperLAN et NoteShared Wireless Access Protocol (SWAP).

Les technologies basées sur l'infrarouge ne sont pas aussi courantes que les réseaux radio ; elles présentent cependant certains avantages, car elles permettent de créer des réseaux sans fil relativement plus sécurisés (puisque le signal est plus difficile à intercepter inaperçu). Les deux technologies (ondes radio et rayonnement infrarouge) sont utilisées pour organiser les communications sur de courtes distances au sein d'un bureau, d'un immeuble ou entre des immeubles.

Les technologies micro-ondes (MW) sont utilisées pour la communication sur de longues distances et peuvent assurer des communications en réseau entre les continents via des satellites).

Les réseaux basés sur des satellites en orbite basse sont un autre type de réseaux sans fil, sur la base desquels, à un moment donné, un « réseau mondial » peut être créé, accessible dans toutes les régions de la planète.

Toutes ces technologies seront abordées dans ce chapitre. Cependant, nous examinerons d’abord l’histoire des réseaux sans fil et découvrirons leurs avantages.

Une brève histoire des réseaux sans filet leurs avantages

L'histoire des réseaux sans fil peut être consultée de manière formelle et informelle. L'ancêtre informel des réseaux sans fil est la radio amateur, dont les opérateurs reçoivent des licences de la Federal Communications Commission (FCC) pour transmettre la voix, le code Morse, les données, les signaux satellite et vidéo en utilisant des ondes radio et micro-ondes. Bien que la radio amateur soit généralement considérée comme un passe-temps, La Commission fédérale des communications la considère comme une source importante d'idées et d'expertise pour le développement des communications.

Note

Les ondes radio et les ondes micro-ondes constituent une gamme du spectre des ondes électromagnétiques, qui comprend la lumière visible, les ondes radio, le rayonnement infrarouge, les rayons X, les micro-ondes (micro-ondes) et les rayons gamma. Tous ces types de rayonnements électromagnétiques se propagent dans l’atmosphère terrestre et dans l’espace. Il possède à la fois les propriétés d’une onde et celles d’une particule. Pour plus d’informations sur le spectre des ondes électromagnétiques, consultez :

http:// imaginer. gsfc. nasa. gouvernement/ documents/ science/ je saisJ1/ emspectre. HTML Ethttp:// imaginer. gsfc. nasa. gouvernement/ documents/ science/ je saisJ2/ emspectre. HTML.

Dans les années 1980, les opérateurs radioamateurs agréés ont reçu l'autorisation de la Federal Communications Commission de transmettre des données sur plusieurs fréquences radio comprises entre 50,1 et 54,0 MHz (bande basse) à 1 240 et 1 300 MHz (bande haute). La plupart des gens connaissent ces fréquences car elles sont utilisées pour transmettre de la musique par les stations de radio AM et FM. Ces fréquences ne représentent qu'une petite partie des fréquences radio possibles sur lesquelles les signaux peuvent être transmis. L'unité de mesure de base de la radiofréquence est hertz (Hz)(Hertz (Hz)). En technologie, un hertz correspond à une période de tension alternative ou de signal émis par seconde.

Note

Les radiofréquences représentent une gamme d'ondes d'une fréquence supérieure à 20 kHz, à travers lesquelles un signal électromagnétique peut être rayonné dans l'espace.

Il y a longtemps qu'IBM n'avait pas créé l'ordinateur personnel au début des années 1980, avant que les radioamateurs ne connectent les ordinateurs personnels à un réseau en utilisant des ondes radio (généralement dans les bandes supérieures de 902 à 928 MHz et de 1 240 à 1 300 MHz). Pour ce faire, ils ont créé un dispositif appelé contrôleur de nœud terminal (TNC). Ce dispositif était placé entre l'ordinateur et l'émetteur-récepteur et servait à convertir le signal numérique de l'ordinateur en un signal analogique, amplifié par l'émetteur-récepteur et rayonné à travers l'antenne. La technologie qui en résulte s’appelle la radio par paquets. La découverte par les radioamateurs que la radio par paquets fonctionne bien à des fréquences de 902 MHz et plus a rapidement été analysée par les sociétés fournissant des services de réseaux sans fil commerciaux. En 1985, la Federal Communications Commission a approuvé l'utilisation commerciale dans les réseaux informatiques sans fil de la fréquence industrielle, scientifique et médicale (ISM), qui peut être utilisée pour des communications publiques de faible puissance et sans licence sur des fréquences fixes dans la plage de 902 MHz à 5,825 MHz. GHz. En 1996, le Congrès des Télécommunications préparait la prochaine étape du développement du sans fil ! communications, en établissant le concept de « nœud (emplacement) de communications sans fil » et en établissant des normes pour celui-ci, ainsi qu'en créant des incitations pour le développement ultérieur des technologies de télécommunications, y compris les communications sans fil (des informations supplémentaires peuvent être trouvées sur www.fcc.gov/ télécom .html). Peu de temps après, l'IEEE a créé le 802.11 Wireless Networking Standards Group, responsable de la première norme 802.11, établie en 1997. Actuellement, les réseaux sans fil sont développés et mis en œuvre pour répondre à de nombreux besoins, notamment les suivants :

· mise en œuvre des communications dans les zones où il est difficile de déployer un réseau câblé ;

· réduction des coûts de déploiement ;

· fournir un accès « aléatoire » aux utilisateurs qui ne peuvent pas être liés à une connexion par câble spécifique ;

· simplification de la procédure de création de réseaux dans les petits bureaux et les bureaux à domicile ;

· donner accès aux données requises dans une configuration spécifique

Pourquoi les réseaux câblés ne peuvent-ils pas toujours être utilisés ?

Dans certaines situations, il est difficile, voire impossible, de déployer un réseau câblé. Considérez ce scénario. Les deux bâtiments doivent être reliés par un seul réseau, mais une autoroute fédérale les relie. Dans ce cas, il existe plusieurs manières d’organiser un réseau. Premièrement, une tranchée pourrait être creusée sous l'autoroute, ce qui nécessiterait des dépenses importantes et des perturbations de la circulation causées par le creusement de la tranchée, la pose du câble, l'enfouissement de la tranchée et la reconstruction complète de la route. Deuxièmement, un réseau régional peut être créé reliant deux bâtiments. Les bâtiments peuvent être connectés aux lignes T-1 ou à un réseau Ethernet optique régional via le propriétaire du réseau public ou la compagnie de téléphone locale. Les coûts seront moindres que lors de la pose d'un nouveau câble, cependant, la location de lignes de télécommunication nécessitera des déductions constantes. Troisièmement, vous pouvez déployer un réseau sans fil, ce qui nécessitera des coûts ponctuels pour l'équipement, ainsi que des coûts continus pour la gestion du réseau. Cependant, tous ces coûts seront probablement plus justifiés si l’on considère de longues périodes.

Considérons un autre scénario. Un locataire d'un grand bureau doit déployer un réseau pour 77 employés. Le propriétaire des lieux interdit l'installation d'un système de câble permanent. Ce local convient au locataire dans tous les sens et son loyer est inférieur à celui des autres options alternatives. La solution au problème consiste à créer un réseau sans fil.

Et enfin, le troisième scénario. La bibliothèque publique est située dans un lieu historique. Bien que la bibliothèque appartienne à la ville, des accords publics et privés stricts empêchent la direction de la bibliothèque d'obtenir les permis nécessaires pour installer les câbles réseau. La bibliothèque a de nombreuses années de retard dans la création d'un catalogue de livres électronique car elle ne peut pas mettre en réseau les ordinateurs de ses employés et le service de référence pour ses clients. Par conséquent, la direction de la bibliothèque peut résoudre ses problèmes en déployant un réseau sans fil qui lui permet de maintenir l’intégrité du bâtiment et de ne violer aucun contrat.

Économiser de l'argent et du tempslors de l'utilisation de réseaux sans fil

Le coût et le temps de création d'un réseau sans fil peuvent être inférieurs à ceux du déploiement d'un réseau câblé. Par exemple, les bâtiments plus anciens contiennent souvent des matières dangereuses, comme de vieux puits de production contenant des traces de chlore rejeté par les conduits d'air et de l'amiante. Comme les puits ne sont pas utilisés, ils peuvent simplement être murés. Ou encore, un programme coûteux d'élimination des matières dangereuses pourrait être lancé afin que ces puits puissent être utilisés pour l'installation des câbles réseau. Dans une telle situation, il revient beaucoup moins cher de murer les mines et de déployer un réseau sans fil plutôt que par câble.

Prenons par exemple le cas où une université avait besoin d’un réseau fonctionnel parce que des fonds importants étaient investis dans son développement. L'université a fait appel à une société de conseil coûteuse, qui a alloué

cinq personnes pour le projet et créé 18 nouveaux emplois. Quelques jours avant le début des travaux, les responsables de l'université se sont rendu compte qu'il n'y avait pas de connexion réseau pour les nouveaux employés et consultants. Poser de nouveaux câbles coûte cher et est également impossible dans les prochains mois, car le service informatique de l'université est déjà surchargé de travail. Une solution a été trouvée sous la forme d'un réseau sans fil déployable en un temps record.

Accès réseau illimité

Certains utilisateurs d'ordinateurs ont besoin d'accéder au réseau depuis presque n'importe où. Prenons par exemple un grand entrepôt de pièces automobiles qui doit être régulièrement audité à l’aide de mesures de codes-barres connectées au réseau. Un réseau sans fil offre aux utilisateurs de ces scanners un accès illimité puisque les utilisateurs ne sont pas liés à des connexions par câble. Autre exemple : un médecin dans un hôpital peut transporter un petit ordinateur portable avec un adaptateur sans fil qui peut être utilisé pour mettre à jour les dossiers des patients, rédiger des références pour des tests ou gérer les soins aux patients.

Simplifier la mise en réseau pour les débutants

Dans le domaine de l'informatisation des petits bureaux ou des bureaux à domicile avec un réseau sans fil, il se situe de la tête et des épaules au-dessus du câblage. Les réseaux de ces bureaux peuvent être en très mauvais état, car ils sont généralement créés par des non-professionnels. En conséquence, le mauvais type de câble peut être sélectionné. Le câble peut traverser des sources d'interférences radio et de rayonnement électromagnétique, ou il peut être endommagé (par exemple en passant sous une chaise, une table ou dans une embrasure de porte). Par conséquent, un utilisateur dans un tel bureau peut perdre son temps à rechercher de manière improductive une inopérabilité du réseau. Dans cette situation, un réseau sans fil peut être plus facile à installer et à exploiter. En règle générale, de nombreux magasins d'informatique en ligne demandent aux utilisateurs de petits bureaux et de bureaux à domicile s'ils souhaitent acheter appareils sans fil pour organiser un réseau entre les ordinateurs achetés.

L'avantage des réseaux sans fil pour cette classe d'utilisateurs est qu'actuellement le coût des appareils sans fil est tout à fait raisonnable. Un réseau sans fil, combiné à la possibilité d'attribuer automatiquement des adresses IP dans les systèmes Windows 2000 et Windows XP, vous permet de créer un réseau domestique à part entière avec une expérience minimale, voire aucune.

Améliorer l'accès aux données

Les réseaux sans fil peuvent grandement améliorer l'accès à certains types de données et d'applications. Prenons, par exemple, une grande université qui emploie dix auditeurs à temps plein qui visitent plusieurs départements (et sites) chaque jour et ont besoin d'accéder aux données financières, rapports et autres informations disponibles dans ces départements. Avec un ordinateur portable équipé d'un adaptateur réseau sans fil, l'auditeur peut facilement se déplacer entre les sites et avoir un accès constant à tous les documents financiers. Comme autre exemple, considérons un ingénieur chimiste travaillant dans différents domaines d’une usine chimique. À un moment donné, il peut observer des données lors d'une réaction du cycle de production. À un autre moment, il pourra avoir besoin d'une nomenclature chimique pour garantir que les composants nécessaires au fonctionnement d'un autre processus de production. Au troisième point, cet ingénieur peut accéder à la bibliothèque de recherche en ligne de l'entreprise. L'accès sans fil lui permettra d'accomplir facilement toutes les tâches répertoriées.

Organisations de soutien technologiqueréseaux sans fil

Il existe plusieurs organisations dédiées à la promotion des réseaux sans fil. L'une de ces organisations qui constitue une source précieuse d'informations sur les réseaux sans fil est Sans fil Réseau local Association (WLAN). Cette association est formée par des fabricants de dispositifs de réseau sans fil, ainsi que par des entreprises et organisations intéressées, notamment Alvarion, Cisco Systems, ELAN, Intermec, Intersil, Raylink et Wireless Central. Effectuez la pratique 9-1 pour vous familiariser avec les situations dans lesquelles les réseaux locaux sans fil peuvent être utilisés et les ressources d'informations proposées par l'association WLANA.

WINLAB (Wireless Information Network Laboratory) est un centre de recherche multi-universitaire sur les réseaux sans fil situé à l'Université Rutgers. WINLAB est parrainé par la National Science Foundation et est opérationnel depuis 1989. En complétant la Pratique 9-2, vous découvrirez les recherches les plus récentes menées par le laboratoire WINLAB.

Technologies des réseaux radio

Les données du réseau sont transmises à l'aide d'ondes radio, comme une station de radio locale, mais les applications réseau utilisent des ondes radio.

des fréquences beaucoup plus élevées. Par exemple, une station de radio AM locale (ondes moyennes et longues) peut diffuser sur 1 290 kHz, car la plage de fréquences pour les émissions à modulation d'amplitude est de 535 à 1 605 kHz. La gamme de fréquences pour la diffusion FM (VHF) a des limites de 88 à 108 MHz. Aux États-Unis, les signaux réseau sont transmis à plus de hautes fréquences dans les intervalles 902-928 MHz, 2,4-2,4835 GHz ou 5-5,825 GHz.

Note

Chacun des intervalles de fréquence mentionnés est également appelé bande : la bande 902 MHz, la bande 2,4 GHz et la bande 5 GHz. La bande 902 MHz est principalement utilisée dans les appareils sans fil plus anciens et non standardisés et n'est pas abordée plus en détail dans le livre.

Dans les réseaux radio, le signal est transmis dans une ou plusieurs directions selon le type d'antenne utilisé. Dans l'exemple représenté sur la Fig. 9.1, le signal est directionnel car il est transmis d'une antenne située sur un bâtiment vers une antenne située sur un autre bâtiment. L'onde a une longueur d'onde très courte et une faible puissance (à moins que l'opérateur ne dispose d'une licence spéciale de la Federal Communications Commission pour les communications multi-watts), c'est-à-dire qu'elle est la mieux adaptée pour transmissions à portée de vue(transmission en visibilité directe) avec une courte portée.

Avec la transmission en visibilité directe, le signal est transmis d'un point à un autre, en suivant la courbure de la Terre, plutôt que de rebondir sur l'atmosphère, en traversant les pays et les continents. L'inconvénient de ce type de transmission est la présence d'obstacles sous la forme de grandes élévations à la surface de la Terre (par exemple des collines et des montagnes). Un signal radio de faible puissance (1 à 10 W) peut transmettre des données à des vitesses de 1 à 54 Mbit/s et même plus.

Pour transmettre des paquets dans des équipements de réseau radio sans fil, la technologie à spectre étalé est le plus souvent utilisée, lorsqu'une ou plusieurs fréquences adjacentes sont utilisées pour transmettre un signal avec une plus grande bande passante. La gamme de fréquences à spectre étalé est très élevée : 902-928 MHz et bien plus. Les communications à spectre étalé fournissent généralement des débits de transmission de données de 1 à 54 Mbps.

Les communications utilisant les ondes radio peuvent permettre d'économiser de l'argent dans les cas où la pose de câbles est difficile ou très coûteuse. Les réseaux radio sont particulièrement utiles lors de l’utilisation d’ordinateurs portables fréquemment déplacés. Comparés à d’autres technologies sans fil, les réseaux radio sont relativement peu coûteux et faciles à installer.

L'utilisation des ondes radio dans les communications présente plusieurs inconvénients. De nombreux réseaux transmettent des données à des vitesses de 100 Mbit/s et plus pour organiser des communications à haut débit lors de l'envoi d'un trafic important (y compris des fichiers volumineux). Les réseaux radio ne peuvent pas encore assurer des communications à de telles vitesses. Un autre inconvénient est que certaines fréquences sans fil sont partagées par des opérateurs de radioamateur, des militaires et des opérateurs de réseaux cellulaires, ce qui entraîne des interférences provenant de diverses sources sur ces fréquences. Les obstacles naturels (tels que les collines) peuvent également réduire ou déformer le signal transmis.

L'une des principales technologies de réseaux radio est décrite par la norme IEEE 802.11. D'autres technologies également utilisées incluent Bluetooth, HiperLAN et HomeRF Shared Wireless Access Protocol (SWAP). Toutes ces technologies seront abordées dans les sections suivantes de ce chapitre.

Réseaux radio IEEE 802.11

Différents types de réseaux radio sont utilisés pour mettre en œuvre les communications sans fil, mais la norme IEEE 802.11 présente des avantages significatifs en termes de compatibilité et de fiabilité. De nombreux utilisateurs sans fil utilisent des appareils conformes à cette norme, car ces appareils n'impliquent pas de communications non standardisées (en particulier dans la bande inférieure et lente de 902 à 928 MHz, typique des appareils sans fil plus anciens) et les appareils 802.11 de différents fabricants sont interchangeables. Ces appareils suivent une norme ouverte, de sorte que différents modèles peuvent communiquer entre eux et mettre en œuvre plus facilement de nouvelles fonctionnalités sans fil. Par conséquent, il est important que les concepteurs de réseaux sans fil comprennent la norme IEEE 802.11 et le fonctionnement des appareils conformes à cette norme.

La norme IEEE 802.11 est également appelée norme IEEE pour les spécifications d'accès LEDium (MAC) sans fil LAN et de couche physique (PHY). Cette norme s'applique aux stations de communications sans fil fixes et mobiles. Stationnaire est une station qui ne bouge pas ; mobile est une station qui peut se déplacer rapidement ou lentement, comme une personne qui marche.

La norme 802.11 propose deux types de communications. Le premier type est celui des communications synchrones, lorsque le transfert de données s'effectue dans des blocs séparés, dont le début est marqué par un bit de début et la fin par un bit d'arrêt. Le deuxième type comprend les communications qui ont lieu dans un certain laps de temps, lorsque le signal dispose d'un certain temps pour atteindre sa destination, et si le signal ne rentre pas dans ce délai, il est alors considéré comme perdu ou déformé. Les contraintes de temps rendent la norme 802.11 similaire à la norme 803.11, dans laquelle le signal doit également atteindre un nœud cible donné dans un délai spécifié. La norme 802.11 prend en charge les services de gestion de réseau (par exemple, le protocole SNMP). L'authentification réseau est également fournie ; la norme 802.11 se concentre sur l'utilisation des couches Lien et Physique du modèle OSI. Les sous-couches MAC et LLC de la couche Data Link définissent des normes pour la méthode d'accès (qui sera abordée plus loin dans ce chapitre), l'adressage et les méthodes de vérification des données à l'aide de sommes de contrôle (CRC). Au niveau de la couche physique, la norme 802.11 définit les débits de données à des fréquences spécifiées. L'invention concerne également des procédés (tels que des technologies à spectre étalé) permettant de transmettre des signaux numériques à l'aide d'ondes radio et de rayonnement infrarouge.

Du point de vue de l'environnement de travail, la norme 802.11 fait la distinction entre les communications sans fil intérieures (intérieures) et extérieures (extérieures). Les communications intérieures peuvent, par exemple, être réalisées dans un immeuble de bureaux, une zone industrielle, un magasin ou une maison privée (c'est-à-dire partout où elles ne s'étendent pas au-delà d'un bâtiment séparé). Les communications extérieures peuvent être effectuées au sein d'un campus universitaire, d'un terrain de sport ou d'un parking (c'est-à-dire là où les informations sont transférées entre les bâtiments). Ensuite, vous vous familiariserez avec les aspects suivants concernant le fonctionnement des réseaux sans fil 802.11 :

· composants sans fil utilisés dans les réseaux IEEE 802.11 ;

· méthodes d'accès aux réseaux sans fil ;

· méthodes de détection d'erreurs lors de la transmission de données ;

· vitesses de communication utilisées dans les réseaux IEEE 802.11 ;

· méthodes de sécurité ;

· utilisation de l'authentification en cas de perte de connexion ;

· Topologies de réseau IEEE 802.11 ;

· utilisation de réseaux locaux sans fil multicellulaires.

Composants de réseau sans fil

Les communications sans fil impliquent généralement trois composants principaux : une carte qui agit comme un récepteur et un émetteur (émetteur-récepteur), un point d'accès et des antennes.

La carte émetteur-récepteur s'appelle adaptateur réseau sans fil(carte réseau sans fil, WNIC), qui fonctionne sur les réseaux physiques et Niveaux de lien Modèles OSI. La plupart de ces adaptateurs sont compatibles avec la spécification d'interface réseau, NDIS (Microsoft) et l'interface Open Datalink, ODI (Novell). Comme vous le savez déjà grâce à Chapitre 5, Ces deux spécifications permettent de transmettre plusieurs protocoles sur le réseau et sont utilisées pour communiquer entre l'ordinateur et son système d'exploitation avec l'adaptateur WNIC.

Accéder à Thinka(point d'accès) est un appareil connecté à un réseau câblé et assurant un transfert de données sans fil entre les adaptateurs WNIC et ce réseau. Comme indiqué dans Chapitre 4, Le point d'accès est généralement un pont. Il peut disposer d'une ou plusieurs interfaces réseau des types suivants, lui permettant d'être connecté à un réseau câblé :

· 100BaseTX, 100BaseT, 100BaseT2 et 100BaseT4 ;

Conseil

Certains fournisseurs de réseaux sans fil proposent désormais des points d'accès dotés de capacités de routeur.

Antenne est un appareil qui envoie (émet) et reçoit des ondes radio. Les adaptateurs WNIC et les points d'accès sont équipés d'antennes. La plupart des antennes de réseau sans fil sont directionnelles ou omnidirectionnelles.

Conseil

Lorsque vous achetez des appareils 802.11, vérifiez s'ils sont certifiés par la Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA), qui représente plus de 150 fabricants d'appareils sans fil. Plus d’informations sur cette alliance peuvent être trouvées sur le site Web www. Wi- Fi. com.

Antenne directionnelle

Une antenne directionnelle envoie des faisceaux radio dans une direction principale et peut généralement amplifier le signal rayonné dans une plus grande mesure qu'une antenne omnidirectionnelle. La quantité d'amplification du signal émis est appelée gagner(gagner). Dans les réseaux sans fil, une antenne directionnelle est généralement utilisée pour transmettre des ondes radio entre des antennes situées sur deux bâtiments et connectées à des points d'accès (Fig. 9.2). Dans cette configuration, une antenne directionnelle permet une transmission sur de plus longues distances par rapport à une antenne omnidirectionnelle, car il est susceptible d'émettre davantage un signal fort (gain élevé) dans une direction. En regardant la Fig. 9.2, veuillez noter qu'en fait l'antenne n'émet un signal pas seulement dans une seule direction, puisqu'une partie du signal est diffusée sur les côtés.

Note

Pour vous familiariser avec les composants des réseaux sans fil, effectuez la pratique 9-3. De plus, les exercices pratiques 9-4 et 9-5 vous apprennent à installer un adaptateur WNIC sous Windows 2000 et Windows XP Professionnel. Dans la pratique 9-6, vous apprendrez à installer un adaptateur dans Système rouge Chapeau Linux 7. X.

Antenne omnidirectionnelle

Une antenne omnidirectionnelle émet des ondes radio dans toutes les directions. Étant donné que le signal est davantage diffusé qu’avec une antenne directionnelle, il aura probablement moins de gain. Dans les réseaux sans fil, les antennes omnidirectionnelles sont souvent utilisées dans les réseaux intérieurs où il existe un mélange constant d'utilisateurs et où les signaux doivent être envoyés et reçus dans toutes les directions. De plus, de tels réseaux ne nécessitent généralement pas que le gain du signal soit aussi élevé qu'un réseau extérieur, car les distances entre les appareils sans fil à l'intérieur sont beaucoup plus courtes. En figue. La figure 9.3 montre un réseau sans fil utilisant des antennes omnidirectionnelles

Riz. 9.3. Antennes omnidirectionnelles

Un adaptateur WNIC pour appareils portables (tels que des ordinateurs portables, des ordinateurs de poche et des tablettes) peut être équipé d'un petit circuit d'antenne omnidirectionnel. Un point d'accès pour un réseau intérieur local peut avoir une antenne omnidirectionnelle amovible ou une antenne connectée au point d'accès via un câble. Un point d'accès pour un réseau extérieur reliant deux bâtiments possède généralement une antenne à gain élevé qui est connectée au point d'accès via un câble.

Méthodes d'accès dans les réseaux sans fil

La norme 802.11 propose deux méthodes d'accès : l'accès prioritaire et l'accès multiple par détection de porteuse avec évitement de collision. Ces deux méthodes fonctionnent au niveau de la couche Data Link.

En utilisant accès par ordre de priorité(Le point d'accès à accès prioritaire fonctionne également comme un coordinateur de point, qui spécifie une période sans conflit pendant laquelle les stations (outre le coordinateur lui-même) ne peuvent pas transmettre sans contacter au préalable le coordinateur. Durant cette période, le coordinateur interroge les stations une à une. Si une station envoie un court paquet indiquant qu'elle doit être interrogée car elle a un message à transmettre, le coordinateur de point place son interrogation sur cette station. Si une station n'est pas interrogée, le coordinateur lui envoie une trame de signalisation indiquant combien de temps attendre avant que la période suivante ne commence sans conflits. Dans ce cas, les stations incluses dans le questionnaire reçoivent alternativement le droit d'effectuer des communications. Lorsque toutes ces stations ont reçu l'opportunité de transmettre des données, la période suivante est immédiatement fixée sans conflits, pendant laquelle le coordinateur interroge à nouveau la station, déterminant si les stations en attente de l'opportunité de transmettre doivent être incluses dans le questionnaire.

L'accès prioritaire est destiné aux communications qui nécessitent de faibles délais de transmission des informations. Ces types de communications incluent généralement la voix, la vidéo et la vidéoconférence, des applications qui fonctionnent mieux lorsqu'elles sont exécutées en continu. Selon la norme 802.11, l'accès dans l'ordre de priorité est également appelé fonction de coordination ponctuelle

Le plus souvent utilisé dans les réseaux sans fil accès multiple avec contrôleLem porteur et évitement des conflits(Carrier Sense Multiple Access with Collision Evidence, CSMA/CA), également appelé fonctions de coordination distribuées(fonction de coordination distribuée). Dans ce cas, la station en attente d'émission écoute la fréquence de communication et détermine son occupation en vérifiant le niveau de l'indicateur d'intensité du signal du récepteur (RSSI). Au 14ème moment, lorsque la fréquence d'émission est libre, des conflits sont très probables entre deux stations qui souhaitent simultanément commencer à émettre. Dès que la fréquence d'émission est libérée ! chaque station attend quelques secondes (dont le nombre est déterminé par le paramètre DIPS) pour s'assurer que la fréquence reste inactive. DIFS est l'abréviation du terme In-tra-Frame Space de la fonction de coordination distribuée, qui définit un temps d'attente obligatoire prédéterminé (délai).

Si les stations attendent le temps spécifié par l'intervalle DIFS, la probabilité de conflit entre les stations est réduite car chaque station nécessitant une transmission a un temps de retard (temps de retard) différent calculé avant que la station ne vérifie à nouveau l'occupation de la fréquence d'émission. Si la fréquence reste inoccupée, alors la station avec le délai minimum commence la transmission. Si la fréquence est occupée, alors la station nécessitant une transmission attend que la fréquence soit libre, après quoi elle reste inactive pendant le temps de retard déjà calculé.

Lors de la détermination du temps de retard, la durée d'un intervalle de temps prédéterminé est multipliée par un nombre aléatoire. Un intervalle de temps est une valeur stockée dans la base d'informations de gestion (MIB) disponible sur chaque station. La valeur du nombre aléatoire va de zéro à la taille maximale de la fenêtre de conflit, qui est également stockée dans la base de données d'informations de contrôle de la station. Ainsi, un temps d'attente unique est défini pour chaque station en attente de transmission, permettant aux stations d'éviter les collisions.

Gestion des erreurs de transmission

Les communications sans fil sont soumises aux conditions météorologiques, à l'éblouissement solaire, aux autres communications sans fil, aux obstacles naturels et à d'autres sources d'interférences. Toutes ces interférences peuvent interférer avec la bonne réception des données. La norme 802.11 fournit demande automatique derépétition(demande de répétition automatique, ARQ), qui permet de prendre en compte la possibilité d'erreurs de transmission.

Lors de l'utilisation de requêtes ARQ, si la station qui a envoyé le paquet ne reçoit pas d'accusé de réception (ACK) de la station cible, elle retransmet automatiquement le paquet. Le nombre de tentatives effectuées par la station émettrice avant de déterminer que le paquet ne peut pas être livré dépend de la taille du paquet. Chaque station stocke deux valeurs : la taille maximale des paquets courts et la taille des paquets longs. De plus, il y a deux paramètres supplémentaires: nombre de tentatives pour l'envoi d'un paquet Short et nombre de tentatives pour un paquet Long. L'analyse de toutes ces valeurs permet à la station de décider si elle doit arrêter de retransmettre un certain paquet.

À titre d'exemple de gestion des erreurs utilisant des requêtes ARQ, considérons une station pour laquelle un paquet court a une longueur maximale de 776 octets et le nombre de tentatives pour un paquet court est de 10. Disons que la station transmet un paquet d'une longueur de 608 octets, mais ne reçoit pas d'accusé de réception de la station réceptrice. Dans ce cas, la station émettrice retransmettra ce paquet 10 fois en l'absence d'accusé de réception. Après 10 tentatives infructueuses (c'est-à-dire sans recevoir d'accusé de réception), la station cessera de transmettre ce paquet.

Tarifs de transfert

Les vitesses de transmission et les fréquences correspondantes des réseaux 802.11 sont déterminées par deux normes : 802.11a et 802.1111b. Les vitesses de communication spécifiées dans ces normes font référence à la couche physique du modèle OSI.

Pour les réseaux sans fil fonctionnant dans la bande 5 GHz, la norme 802.11 fournit les débits de données suivants :

· 6 Mbit/s ;

· 24 Mbit/s ;

· 9 Mbit/s ;

· 36 Mbit/s ; "

· 12 Mbit/s ;

· 48 Mbit/s ;

· 18 Mbit/s ;

· 54 Mbit/s.

Note

Tous les appareils conformes à la norme 802.11a doivent prendre en charge des vitesses de 6, 12 et 24 Mbps. Norme 802. PA est implémenté au niveau de la couche physique du modèle OSI et pour la transmission de signaux d'information à l'aide d'ondes radio, il prévoit l'utilisation multiplexage orthogonal de canaux séparésfréquence(Multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence, OFDM). Grâce à cette méthode de multiplexage, la gamme de fréquences 5 GHz est divisée en 52 sous-porteuses (52 sous-canaux). Les données sont réparties entre ces sous-porteuses et transmises simultanément sur les 52 sous-porteuses. De telles transmissions sont dites parallèles. Quatre sous-porteuses sont utilisées pour contrôler les communications et 48 transportent des données. La norme 802.11b est utilisée dans la gamme de fréquences 2,4 GHz et offre les vitesses de communication suivantes : "

· 1 Mbit/s ;

· 10 Mbit/s ;

· 2 Mbit/s ;

· 11Mbps.

Note

Au moment de la rédaction de cet article, une extension de la norme 802.11b, appelée 802.11d, devait être approuvée. La norme 802.11d permet la transmission de données dans la bande 2,4 GHz à des vitesses allant jusqu'à 54 Mbit/s.

La norme 802.11b utilise modulation à séquence directeet spectre étendu(Direct Sequence Spread Spectrum Modulation, DSSS), qui est une méthode de transmission de signaux d'information à l'aide d'ondes radio et appartient à la couche physique. Avec la modulation DSSS, les données sont réparties sur plusieurs canaux (jusqu'à 14 au total), chacun occupant une bande de 22 MHz. Le nombre exact de canaux et leurs fréquences dépendent du pays dans lequel les communications sont effectuées. Au Canada et aux États-Unis, 11 canaux sont utilisés dans la bande 2,4 GHz. En Europe, le nombre de chaînes est de 13, à l'exception de la France où seules 4 chaînes sont utilisées. Le signal d'information est transmis un à un aux canaux et amplifié à des valeurs suffisantes pour dépasser le niveau d'interférence.

Au moment de la rédaction de cet article, la norme 802.11a offrait vitesses élevées que la norme 802.11b. Cependant, l’augmentation de la vitesse s’obtient en réduisant les distances de travail. Actuellement, les appareils 802.11a peuvent transmettre des données sur des distances allant jusqu'à 18 m, tandis que les appareils 802.11b sont capables de fonctionner à des distances allant jusqu'à 90 M. Cela signifie que si vous utilisez des appareils 802.Na, alors pour augmenter la zone de travail globale Parmi les appareils communicants, vous devrez acheter davantage de points d'accès.

En plus de la vitesse, l'avantage de la norme 802.Pa est que la gamme totale de fréquences disponibles dans la gamme 0,825 GHz est presque deux fois plus large que la gamme de fréquences dans la gamme 0,4835 GHz pour la norme 802.11b. Cela signifie que beaucoup plus de données peuvent être transmises pendant la diffusion, car plus la gamme de fréquences est large, plus il y a de canaux d'informations sur lesquels les données binaires sont transmises.

Pour les applications qui nécessitent plus de bande passante (telles que la voix et la vidéo), prévoyez d'utiliser 802 appareils. Envisagez également d'utiliser de tels appareils dans des situations où il y a un grand nombre d'utilisateurs dans une petite zone (comme un laboratoire informatique). Une bande passante plus élevée permettra à tous les clients du réseau de fonctionner mieux et plus rapidement.

Le champ d'application des appareils 802.11b couvre les configurations dans lesquelles une bande passante élevée n'est pas si importante (par exemple, pour les communications destinées principalement aux transferts de données). De plus, le 802.11b est bien adapté aux projets à petit budget car il nécessite moins de points d'accès que le 802.11a. En effet, la norme 802.11a offre une zone de travail plus large (jusqu'à 90 m contre 18 m autorisés par la norme 802.11a). Actuellement, la norme 802.11b est plus souvent utilisée que la 802.11a, car les réseaux qui en découlent sont moins chers à mettre en œuvre et la gamme d'appareils qui lui est destinée est plus largement représentée sur le marché (dont la production a d'ailleurs commencé plus tôt ). Les caractéristiques des normes 802.11a et 802.11b sont présentées dans le tableau. 9.1.

Tableau 9.1. Caractéristiques des normes 802.11a et 802.11b

	802.11a	802.11b
Fréquence de fonctionnement
Vitesses de travail (passe-bandeKaniya)	6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbit/s	1, 2, 10, 11 Mbit/s
Méthode Communication	Multiplexage à spectre étalé par répartition orthogonale de la fréquence (OFDM)	Modulation à séquence directe DSSS
Distance de travail maximale actuelle
Coût réeltion	Relativement élevé en raison de la nécessité de points supplémentaires accéder	Relativement faible en raison de l'utilisation d'un petit nombre de points d'accès

Méthodes de sécurité

La sécurité est tout aussi importante dans les réseaux sans fil que dans les réseaux câblés. La norme 802.11 propose deux mécanismes de sécurité : l'authentification des systèmes ouverts et l'authentification par clé partagée. Lors de l'utilisation de l'authentification par système ouvert, deux stations quelconques peuvent s'authentifier mutuellement. La station émettrice envoie simplement une demande d'authentification à la station ou au point d'accès cible. Si la station cible accepte la demande, l'authentification est terminée. Cette méthode d'authentification n'offre pas une sécurité suffisante, et sachez que de nombreux appareils de fabricants l'utilisent par défaut.

Offre une bien meilleure protection authentification par clé partagée(authentification par clé partagée), puisqu'il implémente Filaire Équivalent Privacances (WEP). Avec ce mécanisme de sécurité, deux stations (par exemple, un adaptateur WNIC et un point d'accès) fonctionnent avec la même clé de cryptage générée par les services WEP. La clé de cryptage WEP est une clé de 40 ou 104 bits avec l'ajout d'une somme de contrôle et d'informations de déclenchement, ce qui donne une longueur totale de clé de 64 ou 104 bits.

Lors de l'utilisation de l'authentification par clé partagée et du WEP, une station en contacte une autre avec une demande d'authentification. La deuxième station renvoie une demande de texte spéciale. La première station le crypte à l'aide de la clé de cryptage WEP et envoie le texte chiffré à la deuxième station, qui le déchiffre à l'aide de la même clé WEP et compare le texte résultant avec la requête de texte initialement envoyée. Si les deux textes correspondent, la deuxième station authentifie la première et les communications continuent.

Utiliser l'authentification en cas de perte de connexion

Une autre fonction de l'authentification consiste à déconnecter la connexion une fois la session de communication terminée. Le processus d'authentification en cas d'échec de connexion est important car deux stations communicantes ne peuvent pas être accidentellement déconnectées par une autre station non authentifiée. La connexion entre deux stations est interrompue si l'une d'elles envoie une notification d'échec d'authentification. Dans ce cas, les communications s'arrêtent immédiatement.

Topologies de réseauIEEE 802.11

La norme 802.11 propose deux topologies principales. Le plus simple est topologie avec un ensemble de services de base indépendants(topologie Independent Basic Service Set (IBSS)), formé de deux ou plusieurs stations de communication sans fil pouvant communiquer entre elles. Ce type de réseau est quelque peu imprévisible car de nouvelles stations apparaissent souvent de manière inattendue. La topologie IBSS est formée de communications peer-to-peer (égales) arbitraires entre les adaptateurs WNIC d'ordinateurs individuels (Fig. 9.4).

Par rapport à la topologie IBSS, topologie de surensemble(Topologie d'ensemble de services étendu (ESS)) possède une grande zone de service car elle possède un ou plusieurs points d'accès. En vous basant sur la topologie ESS, vous pouvez créer un réseau petit, moyen ou grand et conséquent ! élargir le domaine des communications sans fil. La topologie ESS est illustrée à la Fig. 9.5.

Si vous utilisez des appareils compatibles 802.11, le réseau et la topologie IBSS peuvent être facilement convertis en un réseau basé sur la topologie ESS. Cependant, les réseaux avec des topologies différentes ne doivent pas être situés à proximité, car les communications IBSS peer-to-peer se comportent de manière instable en présence des points d'accès utilisés dans le réseau ESS. Les communications sur le réseau ESS peuvent également être perturbées. "

Conseil

Pour plus d'informations sur la norme IEEE 802.11, visitez le site Web de l'IEEE à l'adresse www. ieee. org. Une copie complète de cette norme peut être commandée sur ce site Web.

Réseaux locaux sans fil multi-mailles

Lorsqu'un réseau basé sur une topologie ESS utilise deux points d'accès ou plus, le réseau devient paramètres régionaux sans fil multicellulairesnouveau réseau(LAN sans fil multicellulaire). La zone de diffusion autour d'un certain point dans une telle topologie est appelée cellule(cellule). Si, par exemple, un réseau intérieur à l'intérieur d'un bâtiment dispose de cinq points d'accès, alors ce réseau comprend cinq cellules. De plus, si les cinq cellules sont configurées de manière identique (ont la même fréquence de fonctionnement, le même débit en bauds et Paramètres communs sécurité), alors un ordinateur personnel ou un appareil portatif équipé d'un adaptateur WNIC peut être déplacé d'une cellule à une autre. Ce processus est appelé itinérance(itinérance).

À titre d'exemple d'itinérance dans une topologie ESS sans fil, considérons un département universitaire qui a déployé un réseau sans fil avec cinq points d'accès associés à des cellules numérotées de I à V.1. La cellule I peut appartenir à une bibliothèque. Les cellules II et III peuvent couvrir la zone des bureaux de la faculté. La cellule IV peut être située dans le bureau administratif et la cellule V peut être située dans le laboratoire d'enseignement. Si toutes les cellules sont configurées de manière identique, tout étudiant, professeur ou employé de bureau peut déplacer un ordinateur portable équipé d'un adaptateur WNIC d'une cellule à une autre tout en conservant l'accès au réseau du département. Bien que la norme 802.11 ne fournisse pas de spécification pour un protocole d'itinérance, les fabricants d'appareils sans fil ont développé un tel protocole appelé Inter- Accéder Indiquer Protocole (IAPP), qui dans ses principaux points répond à cette norme. Le protocole IAPP permet à une station mobile de se déplacer entre les cellules sans perdre la connexion au réseau. Pour assurer les communications avec le roaming IAPP, nous encapsulons les protocoles UDP et IP.

Note

Comme vous le savez déjà grâce à Chapitre 6, User Datagram Protocol (UDP) est un protocole sans connexion qui peut être utilisé conjointement avec IP au lieu de TCP, qui est un protocole orienté connexion.

Le protocole IAPP vous permet d'informer les points d'accès existants qu'un nouvel appareil se connecte au réseau et permet également aux points d'accès adjacents d'échanger des informations de configuration entre eux. De plus, le protocole permet à certains points d'accès communiquant avec une station mobile de transmettre automatiquement des informations sur la connexion d'origine (y compris toutes les données en attente d'être envoyées à un autre point d'accès dans les cas où la station mobile quitte une cellule desservie par le premier point d'accès). vers une cellule desservie par le premier point d'accès) associée au deuxième point d'accès.

Technologies alternatives de réseaux radio

Certaines des technologies de communication les plus courantes utilisant les ondes radio comprennent les technologies alternatives suivantes à la norme IEEE 802.11 :

· Protocole d'accès sans fil partagé HomeRF (SWAP).

Chaque technologie répertoriée représente une spécification de réseau sans fil et est prise en charge par des fabricants spécifiques. Toutes ces technologies sont abordées dans les sections suivantes.

Bluetooth

Bluetooth – est une technologie de communication sans fil décrite par le Bluetooth Special Interest Group. Cette technologie a attiré l'attention de fabricants tels que 3Com, Agere, IBM, Intel, Lucent, Microsoft, Motorola, Nokia et Toshiba. Il utilise des sauts de fréquence dans la bande de 2,4 GHz (2,4-2,4835 GHz) désignée par la Federal Communications Commission pour les communications ISM sans licence2. La méthode de saut de fréquence consiste à changer la fréquence porteuse (l'une des 79 fréquences est sélectionnée) pour chaque paquet transmis. L'avantage de cette méthode est qu'elle réduit le risque d'interférences mutuelles en cas de fonctionnement simultané de plusieurs appareils.

Lors de l'utilisation de communications multi-watts, la technologie Bluetooth permet la transmission de données sur des distances allant jusqu'à 100 m, mais en pratique, la plupart des appareils Bluetooth fonctionnent à une distance allant jusqu'à 9 M. Généralement, les communications asynchrones sont utilisées à une vitesse de 57,6 ou 721 Kbps. . Les appareils Bluetooth fournissant des communications synchrones fonctionnent à une vitesse de 432,6 Kbps, mais ces appareils sont moins courants.

DANS Technologie Bluetooth s'applique transmission duplex avec répartition dans le tempsalignement des canaux(duplexage par répartition dans le temps, TDD), dans lequel les paquets sont transmis dans des directions opposées à l'aide d'intervalles de temps. Un cycle de transmission peut utiliser jusqu'à cinq créneaux horaires différents, de sorte que les paquets peuvent être envoyés et reçus simultanément. Ce processus rappelle les communications duplex. Jusqu'à sept appareils Bluetooth peuvent communiquer simultanément (certains fabricants prétendent que leurs technologies peuvent connecter huit appareils, mais cela ne répond pas aux spécifications). Lorsque les appareils échangent des informations, l'un d'eux est automatiquement sélectionné comme maître. Ce dispositif définit des fonctions de contrôle (par exemple, synchronisation des plages horaires et contrôle du transfert). Dans tous les autres aspects de la communication Bluetooth, elle ressemble à un réseau peer-to-peer.

Conseil

Pour en savoir plus sur la technologie Bluetooth, visitez le site officiel à l'adresse www. Bluetooth. com. Effectuez l'exercice 9-7, qui vous présente le site Web Bluetooth, qui décrit les applications de Bluetooth pour les communications sans fil à accès universel.

HiperLAN

Technologie HiperLAN a été développé en Europe et il existe actuellement une deuxième version appelée HiperLAN2. Cette technologie utilise la bande 5 GHz et offre des taux de transfert de données allant jusqu'à 54 Mbps. En plus de la vitesse, l'avantage de HiperLAN2 est sa compatibilité avec les communications Ethernet et ATM.

La technologie HiperLAN2 prend en charge Données Chiffrement Standard (DES) – une norme de cryptage des données développée par le National Institute on Standards and Technology (NIST) et l'ANSI. Il utilise une clé de cryptage publique, visible par toutes les stations du réseau, ainsi qu'une clé privée. (privée) une clé attribuée uniquement aux stations émettrices et réceptrices. Les deux clés sont nécessaires pour décrypter les données.

La technologie HiperLAN2 garantit la qualité de service (QoS), offrant un niveau de communication garanti pour différentes classes de service (par exemple voix ou vidéo). Cela est possible grâce au fait que les points d'accès gèrent le sans fil de manière centralisée ! communications et planifier toutes les sessions de transfert d’informations.

Le réseau HiperLAN2 fonctionne selon deux modes. Le mode direct (directlmode) est une topologie de réseau peer-to-peer (similaire à la topologie 1B58 des réseaux 802.11), constituée uniquement de stations communicantes. L'autre mode est appelé mode centralisé car il est mis en œuvre dans de grands réseaux où se trouvent des points d'accès qui concentrent trafic réseau et ceux qui le gèrent. La méthode de communication pour les deux modes est Time Division Duplex (TDD), la même technologie utilisée dans Bluetooth.

Conseil

Pour un aperçu plus approfondi de HiperLAN2, visitez le site Web www. hipérien2. com.

Protocole d'accès sans fil partagé HomeRF (SWAP)(HomeRF) est une technologie soutenue par des sociétés telles que Motorola, National Semiconductor, Proxim et Siemens. Ce

la technologie fonctionne dans la bande 2,4 GHz et offre des vitesses de réseau allant jusqu'à 10 Mbit/s. Il utilise CSMA/CA comme méthode d'accès (comme la norme 802.11) et est destiné aux réseaux domestiques où sont transmis des données, de la voix, de la vidéo, des flux multimédias et d'autres informations.

Un exemple d'utilisation typique de la technologie HomeRF SWAP est un réseau sans fil qui connecte plusieurs ordinateurs personnels et leur fournit un accès à Internet. Un autre domaine d'application est la mise en œuvre de connexions sans fil pour les centres de divertissement (par exemple, pour connecter plusieurs téléviseurs et systèmes stéréo entre eux). Le réseau HomeRF SWAP peut relier plusieurs téléphones entre eux. Il peut également être utilisé pour assurer la communication entre les appareils de contrôle de la maison (éclairage, climatiseurs, éléments de cuisine, etc.). Pour garantir la sécurité, les réseaux HomeRF SWAP utilisent un cryptage des données 128 bits et des identifiants réseau 24 bits.

Au moment de la rédaction de cet article, la technologie HomeRF SWAPS était en cours de développement, offrant des communications à une vitesse de 25 Mbit/s. Les créateurs de cette technologie s'efforcent de l'intégrer dans les téléviseurs et les serveurs multimédias afin d'étendre les capacités des systèmes vidéo complexes.

(Conseil)

Vous pouvez vous familiariser avec HomeRF SWAP plus en détail sur le site Web www. homerf. org.

Technologies de réseau utilisantrayonnement infrarouge

Le rayonnement infrarouge (IR) peut être utilisé comme support de transmission pour les communications réseau. Vous connaissez très bien cette technologie grâce aux télécommandes TV et stéréo. Le rayonnement infrarouge est un signal électromagnétique, semblable aux ondes radio, mais sa fréquence est plus proche de la gamme des ondes électromagnétiques visibles appelées lumière visible.

Le rayonnement IR peut se propager dans une direction ou dans toutes les directions, avec une diode électroluminescente (DEL) utilisée pour la transmission et une photodiode pour la réception. Le rayonnement IR appartient au niveau physique, sa fréquence est de 100 GHz - 1 000 THz (térahertz) et la longueur d'onde électromagnétique varie de 700 à 1 000 nanomètres (nm, 10 ~ 9).

Comme les ondes radio, l'infrarouge peut être une solution peu coûteuse si l'installation du câble n'est pas possible ou s'il existe un utilisateurs mobiles. Son avantage est que le signal PC est difficile à intercepter sans se faire remarquer. Un autre avantage est la résistance du signal ICC aux interférences radio et électromagnétiques. Cependant, cet environnement de communication présente également un certain nombre de des lacunes importantes. Premièrement, avec les communications directionnelles, le taux de transfert de données ne dépasse pas 16 Mbit/s, et avec les communications omnidirectionnelles, cette valeur est inférieure à 1 Mbit/s. Deuxièmement, le rayonnement IR ne traverse pas les murs, ce qui est facile à vérifier en essayant de contrôler le téléviseur avec une télécommande depuis une autre pièce. D'un autre côté, cet inconvénient se transforme en avantage, car en raison de la zone de distribution limitée, les communications utilisant des signaux IR sont plus sécurisées. Troisièmement, les communications infrarouges peuvent être soumises à de fortes interférences.

Conseil

Les technologies infrarouges peuvent utiliser des points d'accès pour étendre la zone de travail et créer de vastes réseaux.

Lors de la transmission d'informations à l'aide d'un rayonnement infrarouge diffusé, le signal IR envoyé est réfléchi par le plafond, comme le montre la Fig. 9.6. Pour de telles communications, il existe une norme IEEE 802, qui prévoit un fonctionnement à une distance de 9 à 18 m, selon la hauteur du plafond (plus le plafond est haut, plus la zone de couverture du réseau est petite). Pour le rayonnement infrarouge diffusé, cette norme définit des débits de 1 et 2 Mbit/s. Les longueurs d'onde du signal IR diffus utilisées dans la norme 802.11R sont comprises entre 850 et 950 nm (sur toute la plage des rayons IR, qui est de 700 à 1 000 nm). En comparaison, la lumière visible a une gamme de longueurs d’onde d’environ 400 à 700 mégahertz. La puissance maximale du signal optique émis selon la norme 802.11R est de 2 W.

Conseil

Bien que les signaux IR diffusés ne soient pas soumis aux interférences radio et électromagnétiques, les fenêtres des bâtiments peuvent provoquer des interférences car ces signaux sont sensibles aux sources lumineuses puissantes. Tenez compte des fenêtres lors de la conception d'un réseau sans fil utilisant un rayonnement infrarouge diffus.

La méthode de transmission du signal utilisée par la norme IEEE 802.11R est appelée modulation de phase d'impulsion(Modulation de position d'impulsion, PPM). Selon cette méthode, la valeur binaire du signal est associée à la localisation de l'impulsion dans un ensemble de positions possibles dans le spectre du rayonnement électromagnétique. Pour les communications à 1 Mbps, la norme 802.11R propose seize positions d'impulsion possibles (16 PPM), chaque position représentant quatre bits binaires. Avec des communications à 2 Mbit/s, chaque impulsion représente deux bits, et il n'y a que quatre positions d'impulsion possibles (4-PPM). Une impulsion à une certaine position indique qu'une certaine valeur est présente, et l'absence d'impulsion signifie que la valeur n'est pas présente. PPM est une méthode de codage de caractères similaire au codage binaire dans la mesure où elle utilise uniquement des uns et des zéros.

Technologies de réseaux hyperfréquences

Les systèmes à micro-ondes fonctionnent selon deux modes. Les canaux micro-ondes terrestres transmettent des signaux entre deux antennes paraboliques directionnelles, en forme de parabole (Fig. 9.7). De telles communications se produisent dans les bandes de fréquences 4-6 GHz et 21-23 GHz et nécessitent que l'opérateur obtienne une licence de la Federal Communications Commission (FCC).

Les systèmes micro-ondes par satellite transmettent un signal entre trois antennes, dont l'une est située sur le satellite terrestre (Fig. 9.8). Les satellites de ces systèmes se trouvent sur des orbites géosynchrones à une altitude de 35 000 km au-dessus de la Terre. Pour qu'une organisation puisse utiliser une telle technologie de communication, elle doit soit lancer un satellite, soit louer une chaîne auprès d'une entreprise qui fournit de tels services. En raison des longues distances, les retards lors de la transmission varient de 0,5 à 5 secondes. Les communications sont effectuées dans la gamme de fréquences 11-14 GHz, qui nécessitent une licence.

Comme d’autres moyens de communication sans fil, les technologies micro-ondes sont utilisées lorsque les systèmes câblés sont trop coûteux ou lorsque l’installation du câble n’est pas possible. Les canaux micro-ondes terrestres peuvent être une bonne solution pour établir des communications entre deux grands bâtiments de la ville. Les systèmes de communication par satellite constituent le seul moyen possible de connecter des réseaux situés dans différents pays ou sur différents continents, mais cette solution est très coûteuse.

Les communications micro-ondes ont des bandes passantes théoriques allant jusqu'à 720 Mbit/s et plus, mais en pratique, les vitesses actuelles sont généralement comprises entre 1 et 10 Mbit/s. Les systèmes de communication par micro-ondes présentent certaines limites. Ils sont coûteux et difficiles à déployer et à exploiter. La qualité des communications micro-ondes peut être dégradée par les conditions atmosphériques, la pluie, la neige, le brouillard et les interférences radio. De plus, le signal micro-ondes peut être intercepté, c'est pourquoi l'authentification et le cryptage revêtent une importance particulière lors de l'utilisation de ce support de transmission.

Basé sur des réseaux sans filsatellites en orbite terrestre basse

Les satellites de communication orbitent à une distance d'environ 30 000 km au-dessus de la Terre. En raison de la grande distance de ces satellites et des perturbations dans la haute atmosphère, des retards dans la transmission des signaux peuvent survenir, inacceptables pour les communications ayant des exigences élevées pour ce paramètre de communication (y compris la transmission de données binaires et multimédia).

Plusieurs entreprises développent actuellement orbite bassesatellites(satellite LEO (Low Earth Orbiting)), dont les orbites devraient être situées à une distance de 700 à 1 600 km de la surface de la Terre, ce qui devrait accélérer la transmission bidirectionnelle des signaux. En raison de leur orbite plus basse, les satellites LEO couvrent des zones plus petites, et il faut donc une trentaine de satellites LEO pour couvrir complètement la surface de la planète. Actuellement, Teledesic, Motorola et Boeing développent un réseau de tels satellites avec l'aide duquel Internet et d'autres services de réseau mondial seront disponibles partout sur Terre. Les utilisateurs interagissent avec les satellites LEO à l'aide d'antennes spéciales et d'équipements de décodage de signal. Depuis 2005, les satellites LEO peuvent être utilisés dans les domaines suivants :

Diffusion de communications Internet ; organiser des vidéoconférences planétaires ;

· Apprentissage à distance;

· autres communications (parole, vidéo et transmission de données).

Les vitesses de communication basées sur les satellites LEO devraient aller de 128 Kbps à 100 Mbps pour les flux montants (vers le satellite) et jusqu'à

720 Mbit/s pour les flux descendants (depuis le satellite). Les satellites LEO utilisent des fréquences ultra-hautes approuvées par la Federal Communications Commission des États-Unis et par des organisations similaires dans différentes parties du monde. Le spectre électromagnétique des communications utilisant les satellites LEO est également approuvé par l'UIT. Les fréquences de fonctionnement sont comprises entre 28,6 et 29,1 GHz pour les canaux de liaison montante et entre 18,8 et 19,3 GHz pour les canaux de liaison montante. canaux en aval. Une fois ce réseau opérationnel (l'architecture du réseau est représentée sur la figure 9.9), un chef de projet à Boston pourra par exemple organiser des vidéoconférences ou échanger des fichiers binaires importants avec un chercheur vivant dans un refuge de montagne dans le Wyoming et un élevage de bovins. Le propriétaire en Argentine pourra contacter les données agricoles du réseau de l'Université de Caroline du Nord (Colorado). (Remplissez la pratique 9-8 pour plus d'informations sur l'utilisation des satellites LEO pour construire des réseaux.)

Résumé

1 Les technologies de réseaux sans fil modernes utilisent des ondes radio, des rayonnements infrarouges, des ondes micro-ondes et des satellites en orbite basse.

2 Les réseaux sans fil reposent sur des expériences de communications radio par paquets, réalisées il y a longtemps par des opérateurs de radioamateur.

3 Actuellement, les réseaux sans fil sont utilisés dans de nombreux domaines (par exemple lorsqu'il est difficile de déployer des réseaux câblés). De plus, ces réseaux réduisent les coûts d’installation du réseau et assurent la connectivité aux ordinateurs mobiles.

4 Les technologies de communications radio utilisent généralement des communications en visibilité directe qui se déplacent d'un point à un autre le long de la surface de la Terre (plutôt que de laisser le signal radio rebondir sur l'atmosphère terrestre). Ces technologies utilisent également des communications à spectre étalé, dans lesquelles les ondes radio sont transmises sur plusieurs fréquences adjacentes.

5 La norme IEEE 802.11 est actuellement utilisée dans différents types de réseaux radio. Cette norme comporte trois composants principaux : un adaptateur réseau sans fil (WNIC), un point d'accès et une antenne. Il existe deux normes (802.11a et 802.11b) qui définissent les vitesses de communication conformes à la norme 802.11. Une nouvelle norme est en cours d'introduction : la 802.11g, qui est une extension de la norme 802.11b.

6 Les alternatives courantes au 802.11 incluent Bluetooth, HiperLAN et HomeFR Shared Wireless Access Protocol.

7 La norme 802.11R utilise le rayonnement infrarouge (IR) diffus pour construire de petits réseaux relativement sécurisés situés dans des bureaux ou des zones de travail assez confinés.

8 Les réseaux hyperfréquences existent en deux types : les réseaux basés sur des canaux hyperfréquences terrestres et les réseaux satellitaires. Bien entendu, les réseaux satellitaires peuvent être très coûteux en raison des coûts élevés de lancement d’un satellite dans l’espace.

9 Les réseaux de satellites en orbite terrestre basse (LEO) utilisent une constellation de satellites sur des orbites très basses au-dessus de la Terre, ce qui entraîne des délais de transmission des signaux nettement inférieurs à ceux des communications par satellite classiques. Une fois les réseaux basés sur les satellites LEO déployés, les capacités de mise en réseau deviendront disponibles partout sur la planète.

10 Dans le tableau. 9.2 énumère les avantages et les inconvénients des communications en réseau utilisant les ondes radio, le rayonnement infrarouge et les ondes micro-ondes.

Tableau 9.2. Avantages et inconvénients des technologies de communication sans fil

	Les ondes radio	Rayonnement infrarouge	Ondes micro-ondes	Satellites en orbite basse
Avantages	Une alternative peu coûteuse pour les cas où il est difficile de mettre en œuvre des communications par câble. Un des moyens de mise en œuvre des télécommunications mobiles Ne nécessite généralement pas de licence.	Le signal est difficile à intercepter inaperçu.	Une alternative peu coûteuse pour les cas où il est difficile de mettre en œuvre des communications par câble, notamment sur de longues distances. Un canal hertzien terrestre sur de longues distances peut être moins cher que des lignes de télécommunication louées	Peut être situé au-dessus de la Terre lors de la création d'un réseau mondial. Ils ne créent pas de tels retards dans la transmission du signal que les satellites géosynchrones.
Défauts	Peut ne pas répondre aux exigences du réseau haut débit. Soumis aux interférences des réseaux cellulaires, des sources militaires, conventionnelles et autres sources de signaux radio. Soumis à des interférences naturelles.	Peut ne pas convenir aux communications à haut débit. Soumis aux interférences de sources lumineuses étrangères. Non transmis à travers les murs. La gamme d'appareils proposés est plus restreinte que pour les autres types de réseaux sans fil	Peut ne pas convenir aux communications à haut débit Routes en installation et en exploitation. Soumis aux perturbations naturelles (pluie, neige, brouillard) et aux interférences radio, et également dépendant des conditions atmosphériques.	Ne sera disponible qu'en 2005

Le terme WDS (Wireless Distribution System) signifie « système sans fil distribué ». Pour faire simple, cette technologie permet aux points d'accès d'établir une connexion sans fil non seulement avec les clients sans fil, mais également entre eux. Les réseaux sans fil, également appelés réseaux Wi-Fi ou WLAN (Wireless LAN), présentent des avantages considérables par rapport aux réseaux filaires traditionnels, le principal étant bien entendu la facilité de déploiement.

Ainsi, un réseau sans fil ne nécessite pas de câblage (ce qui nécessite souvent une découpe murale) ; Il est difficile de contester les avantages d'un réseau sans fil tels que la mobilité des utilisateurs dans sa zone de couverture et la facilité d'y connecter de nouveaux utilisateurs. Dans le même temps, les réseaux sans fil, au stade actuel de leur développement, ne sont pas sans inconvénients sérieux. Tout d'abord, il s'agit d'une vitesse de connexion faible, par rapport aux normes actuelles, qui dépend aussi sérieusement de la présence d'obstacles et de la distance entre le récepteur et l'émetteur ; une faible évolutivité et également, lorsqu'il s'agit d'utiliser un réseau sans fil à l'intérieur, une portée réseau plutôt limitée.

Une façon d'augmenter la portée d'un réseau sans fil consiste à créer un réseau distribué basé sur plusieurs points d'accès sans fil. Lors de la création de tels réseaux à la maison, il devient possible de transformer tout l'appartement en une seule zone sans fil et d'augmenter la vitesse de connexion, quel que soit le nombre de murs (obstacles) dans l'appartement.

Matériel

Bluetooth ou Bluetooth (traduit par Bluetooth, du nom de Harald I Bluetooth) est une spécification de fabrication pour les réseaux personnels sans fil (WPAN). Bluetooth assure l'échange d'informations entre des appareils tels que des ordinateurs personnels de poche et ordinaires, des téléphones mobiles, des ordinateurs portables, des imprimantes, des appareils photo numériques, des souris, des claviers, des joysticks, des écouteurs, des casques sur une fréquence radio fiable, peu coûteuse et universellement disponible pour les communications à courte portée. . Le Bluetooth permet à ces appareils de communiquer lorsqu'ils se trouvent dans un rayon de 1 à 10 mètres les uns des autres (portée très variable en fonction des obstacles et des interférences), même dans des pièces différentes.

Nom et logo

Le mot Bluetooth - traduction en langue anglaise Mot danois « Blåtand » (« Aux dents bleues »). Ce surnom a été porté par le roi Harald Ier, qui dirigeait le Danemark et une partie de la Norvège au Xe siècle et unissait les tribus danoises en guerre en un seul royaume. L'implication est que Bluetooth fait la même chose avec les protocoles de communication, en les combinant en une seule norme universelle. Bien que « blå » signifie « bleu » dans les langues scandinaves modernes, à l'époque viking, cela pouvait aussi signifier « de couleur noire ». Ainsi, il serait historiquement correct de traduire le danois Harald Blåtand par Harald Blacktooth plutôt que par Harald Bluetooth.

Le logo Bluetooth est une combinaison de deux runes nordiques (« scandinaves ») : « Hagall » - un analogue du latin H et « Berkanan » - le latin B. Le logo est similaire à l'ancien logo de Beauknit Textiles, une division de la société Beauknit. Il utilise la fusion réfléchie K et B pour "Beauknit" et est plus large et a coins arrondis, mais en général c'est pareil.

Histoire de la création et du développement

La spécification Bluetooth a été développée par le Bluetooth Special Interest Group (Bluetooth SIG), fondé en 1998. Il comprenait Ericsson, IBM, Intel, Toshiba et Nokia. Par la suite, le Bluetooth SIG et l'IEEE ont conclu un accord selon lequel la spécification Bluetooth est devenue partie intégrante de la norme IEEE 802.15.1. Ericsson Mobile Communication a commencé à travailler sur la création de Bluetooth en 1994. Initialement, cette technologie a été adaptée aux besoins du système FLYWAY pour une interface fonctionnelle entre les voyageurs et le système.

Wifi Fidélité sans fil- « Wireless Precision ») est une marque de la Wi-Fi Alliance pour les réseaux sans fil basés sur la norme IEEE 802.11.

Tout équipement conforme à la norme IEEE 802.11 peut être testé par la Wi-Fi Alliance et recevoir la certification appropriée ainsi que le droit d'afficher le logo Wi-Fi.

Le Wi-Fi a été créé en 1991 par NCR Corporation/AT&T (plus tard Lucent Technologies et Agere Systems) à Nieuwegein, aux Pays-Bas. Les produits initialement destinés aux systèmes de points de vente ont été introduits sur le marché sous la marque WaveLAN et offraient des débits de transfert de données de 1 à 2 Mbit/s. Le créateur du Wi-Fi, Vic Hayes, faisait partie de l'équipe qui a participé au développement de normes telles que IEEE 802.11b, IEEE 802.11a et IEEE 802.11g. En 2003, Vic a quitté Agere Systems. Agere Systems n'a pas été en mesure de rivaliser sur un pied d'égalité dans des conditions de marché difficiles, malgré le fait que ses produits occupaient le créneau des solutions Wi-Fi bon marché. Le chipset tout-en-un 802.11abg d'Agere (nom de code : WARP) s'est mal vendu et Agere Systems a décidé de quitter le marché du Wi-Fi fin 2004.

La norme IEEE 802.11n a été approuvée le 11 septembre 2009. Son utilisation permet d'augmenter le taux de transfert de données de près de quatre fois par rapport aux appareils conformes aux normes 802.11g (dont la vitesse maximale est de 54 Mbps), à condition qu'il soit utilisé en mode 802.11n avec d'autres appareils 802.11n. Théoriquement, le 802.11n est capable de fournir des taux de transfert de données allant jusqu'à 600 Mbps.

· Les systèmes d'exploitation de la famille BSD (FreeBSD, NetBSD, OpenBSD) peuvent fonctionner avec la plupart des adaptateurs depuis 1998. Pilotes pour les puces Atheros, Prism, Harris/Intersil et Aironet (des fabricants respectifs Appareils Wi-Fi) sont généralement inclus avec la version 3 du système d'exploitation BSD. Dans OpenBSD 3.7, davantage de pilotes pour les puces sans fil ont été inclus, notamment RealTek RTL8180L, Ralink RT25x0, Atmel AT76C50x et Intel 2100 et 2200BG/2225BG/2915ABG. Grâce à cela, il a été partiellement possible de résoudre le problème du manque de pilotes ouverts pour les puces sans fil pour OpenBSD. Il est possible que certains pilotes implémentés pour d'autres systèmes BSD puissent être portés s'ils n'ont pas déjà été créés. NDIwrapper est également disponible pour FreeBSD.

· MacOS. Les adaptateurs fabriqués par Apple sont pris en charge depuis Systèmes Mac OS 9, sorti en 1999. Depuis 2006, tous les ordinateurs de bureau et Ordinateurs portables Apple Inc. (ainsi que les téléphones iPhone, les lecteurs iPod Touch et les tablettes iPad ultérieurs) sont équipés en standard d'adaptateurs Wi-Fi, le réseau Wi-Fi est actuellement la principale solution d'Apple pour le transfert de données et est entièrement pris en charge par Mac OS X. Adaptateur d'ordinateur Le mode est possible comme point d'accès, ce qui permet, si nécessaire, de connecter des ordinateurs Macintosh à des réseaux sans fil en l'absence d'infrastructure. Darwin et Mac OS X, bien que chevauchant BSD, ont leur propre implémentation unique du Wi-Fi.

· Linux : à partir de la version 2.6, la prise en charge de certains appareils Wi-Fi est apparue directement dans le noyau Linux. La prise en charge des puces Orinoco, Prism, Aironet, Atmel, Ralink est incluse dans la branche principale du noyau ; les puces ADMtek et Realtek RTL8180L sont prises en charge à la fois par les pilotes fermés des fabricants et par les pilotes ouverts écrits par la communauté. Intel Calexico est pris en charge par les pilotes open source disponibles sur SourceForge.net. Atheros est pris en charge par des projets open source. La prise en charge d'autres appareils sans fil est disponible lors de l'utilisation pilote ouvert NDISwrapper, qui permet aux systèmes Linux exécutés sur des ordinateurs avec Architecture Intel x86, "wrap" les pilotes du fabricant pour Microsoft Windows pour une utilisation directe. Il existe au moins une mise en œuvre commerciale connue de cette idée. La FSF a créé une liste d'adaptateurs recommandés. Plus d'informations peuvent être trouvées sur le site Web sans fil Linux.

· Il existe un assez grand nombre de micrologiciels basés sur Linux pour les routeurs sans fil, distribués sous licence GNU GPL. Ceux-ci incluent ce qu'on appelle le « firmware d'Oleg », FreeWRT, OpenWRT, X-WRT, DD-WRT, etc. En règle générale, ils prennent en charge beaucoup plus de fonctions que firmware d'origine. Les services nécessaires peuvent être facilement ajoutés en installant les packages appropriés. La liste des équipements pris en charge ne cesse de s'allonger.

· Dans la famille de systèmes d'exploitation Microsoft Windows Prise en charge Wi-Fi est fourni, selon les versions, soit via des pilotes dont la qualité dépend du fournisseur, soit via Windows lui-même.

Les versions antérieures de Windows, telles que Windows 2000 et versions antérieures, ne disposent pas d'outils de configuration et de gestion intégrés, et cela dépend du fournisseur de matériel.

Microsoft Windows XP prend en charge la configuration des périphériques sans fil. Bien que la version initiale inclue un support assez faible, elle s'est considérablement améliorée avec la sortie du Service Pack 2 et avec la sortie du Service Pack 3, le support WPA2 a été ajouté.

Microsoft Windows Vista inclut une prise en charge Wi-Fi améliorée par rapport à Windows XP.

Microsoft Windows 7 prend en charge tous les appareils sans fil et protocoles de cryptage modernes au moment de sa sortie. Entre autres choses, Windows 7 a la capacité de créer des Adaptateurs Wi-Fi, ce qui permettrait théoriquement de se connecter non pas à un réseau Wi-Fi, mais à plusieurs à la fois. En pratique, Windows 7 prend en charge la création d'un seul adaptateur virtuel, à condition que des pilotes spéciaux soient écrits. Cela peut être utile lorsque vous utilisez un ordinateur sur un réseau Wi-Fi local et, en même temps, sur un réseau Wi-Fi connecté à Internet.

WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) est une technologie de télécommunications conçue pour fournir des communications sans fil universelles sur de longues distances pour une large gamme d'appareils (des postes de travail et ordinateurs portables aux téléphones portables). Basé sur la norme IEEE 802.16, également appelée Wireless MAN (WiMAX doit être considéré comme un nom d'argot, car il ne s'agit pas d'une technologie, mais du nom du forum sur lequel Wireless MAN a été convenu).

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Transfert de données sans fil

Les communications sans fil ont commencé à être utilisées pour la communication entre les personnes peu après les communications filaires. Déjà dans les années 90 du 19e siècle, les premières expériences de transmission de messages télégraphiques à l'aide de signaux radio ont été réalisées et dans les années 20 du 20e siècle, l'utilisation de la radio pour la transmission vocale a commencé.

Il existe aujourd'hui un grand nombre de systèmes de télécommunications sans fil, y compris ceux de diffusion, comme la radio ou la télévision. Les systèmes sans fil sont également largement utilisés comme moyen de transport d’informations discrètes. Pour créer de longues lignes de communication, des systèmes de relais radio et de satellite sont utilisés ; il existe également des systèmes d'accès sans fil aux réseaux des opérateurs télécoms et aux réseaux locaux sans fil.

L'environnement sans fil, qui utilise aujourd'hui principalement la gamme des micro-ondes, se caractérise par un niveau élevé d'interférences créées par des sources de rayonnement externes, ainsi que par des signaux utiles réfléchis de manière répétée par les murs et autres obstacles. Par conséquent, les systèmes de communication sans fil utilisent divers moyens pour réduire l’influence des interférences. L'arsenal de ces outils comprend des codes de correction d'erreurs directes et des protocoles avec confirmation de la livraison des informations. Un moyen efficace de lutter contre les interférences est la technologie à spectre étalé, développée spécifiquement pour les systèmes sans fil.

Avantages des communications sans fil

La possibilité de transmettre des informations sans fil, liant (au sens littéral du terme) les abonnés à un point précis de l'espace, a toujours été très attractive. Et dès que les capacités techniques sont devenues suffisantes pour le nouveau genre les services sans fil ont acquis deux éléments essentiels du succès - la facilité d'utilisation et le faible coût - le succès était garanti.

La dernière preuve en est la téléphonie mobile. Le premier téléphone mobile a été inventé en 1910 par Lars Magnus Ericsson. Ce téléphone était destiné à être utilisé dans une voiture et n'était sans fil que pendant la conduite. Cependant, il ne pouvait pas être utilisé en déplacement ; pour parler, il fallait s'arrêter, sortir de la voiture et utiliser de longues perches pour relier le téléphone aux fils téléphoniques en bordure de route. Il est clair que certains inconvénients et une mobilité limitée ont empêché le succès commercial de ce type de téléphonie.

Il a fallu de nombreuses années avant que les technologies d'accès radio n'atteignent un certain degré de maturité et permettent, à la fin des années 70, de produire des radiotéléphones relativement compacts et peu coûteux. Depuis lors, la téléphonie mobile a connu un boom qui se poursuit encore aujourd'hui.

Sans fil ne signifie pas nécessairement mobile. Il existe ce qu'on appelle connexion sans fil fixe, lorsque les nœuds en interaction sont constamment situés dans une petite zone - par exemple, un bâtiment spécifique. La communication fixe sans fil est utilisée à la place de la communication filaire lorsque, pour une raison quelconque, il est impossible ou peu rentable d'utiliser des lignes de communication par câble. Les raisons peuvent varier. Par exemple, les zones peu peuplées ou inaccessibles - les zones marécageuses et les jungles du Brésil, les déserts, l'Extrême Nord ou l'Antarctique ne verront pas de sitôt leurs systèmes de câbles. Un autre exemple est celui des bâtiments de valeur historique dont les murs ne peuvent pas être testés par la pose de câbles. Un autre cas d'utilisation courant des communications fixes sans fil consiste à accéder aux abonnés dont les domiciles sont déjà connectés aux points de présence des opérateurs de télécommunications autorisés existants. Enfin, l'organisation d'une communication temporaire, par exemple lors de la tenue d'une conférence dans un bâtiment où il n'existe pas de canal filaire avec un débit suffisant pour fournir un service de qualité à de nombreux participants à la conférence.

Les communications sans fil sont utilisées depuis un certain temps pour la transmission de données. Jusqu'à récemment, la plupart des applications des communications sans fil dans les réseaux informatiques étaient associées à sa variante fixe. Les architectes et les utilisateurs de réseaux informatiques ne savent pas toujours qu'à un moment donné du trajet, les données ne sont pas transmises par des fils, mais sont distribuées sous forme d'ondes électromagnétiques à travers l'atmosphère ou l'espace. Cela peut se produire lorsqu'un réseau informatique loue une ligne de communication auprès de l'opérateur de réseau principal et qu'un canal distinct d'une telle ligne est un canal satellite ou terrestre à micro-ondes.

Depuis le milieu des années 90, la technologie a elle aussi atteint la maturité nécessaire réseaux informatiques mobiles. Avec l'avènement de la norme IEEE 802.11 en 1997, il est devenu possible de construire des réseaux Ethernet mobiles garantissant l'interaction des utilisateurs, quel que soit le pays dans lequel ils se trouvent ou le fabricant d'équipement qu'ils utilisent.

Les réseaux sans fil sont souvent associés à les signaux radio, Cependant, ce n'est pas toujours vrai. Les communications sans fil utilisent une large gamme du spectre électromagnétique, depuis les ondes radio basse fréquence de quelques kilohertz jusqu'à la lumière visible, qui a une fréquence d'environ 8 x 10 14 Hz.

Ligne de communication sans fil

La ligne de communication sans fil est construite selon un schéma assez simple.

Chaque nœud est équipé d'une antenne, qui est également émetteur et récepteur ondes électromagnétiques. Les ondes électromagnétiques se propagent dans l'atmosphère ou le vide à une vitesse dans toutes les directions ou au sein d’un secteur précis.

La propagation directionnelle ou non directionnelle dépend du type d'antenne. En figue. parabolique montré antenne, lequel est dirigé. Un autre type d'antennes est antennes isotropes, représentant un conducteur vertical d'une longueur d'un quart d'onde de rayonnement, sont non dirigé. Ils sont largement utilisés dans les voitures et les appareils portables. La propagation du rayonnement dans toutes les directions peut également être assurée par plusieurs antennes directives.

Puisque lors de la propagation non directionnelle les ondes électromagnétiques remplissent tout l'espace (dans un certain rayon déterminé par l'atténuation de la puissance du signal), cet espace peut servir environnement partagé. La séparation du support de transmission pose les mêmes problèmes que dans les réseaux locaux, mais ils sont ici aggravés par le fait que l'espace, contrairement au câble, est accessible au public et n'appartient pas à un seul organisme.

De plus, le support filaire détermine strictement la direction de propagation du signal dans l'espace, et Le support sans fil est unidirectionnel.

Pour transmettre des informations discrètes à l'aide d'une ligne de communication sans fil, il est nécessaire de moduler les oscillations électromagnétiques de l'émetteur en fonction du flux de bits transmis. Cette fonction est assurée par un périphérique DCE situé entre l'antenne et le périphérique DTE, qui peut être un ordinateur, un commutateur ou un routeur de réseau informatique.

Bandes du spectre électromagnétique

Le mouvement des électrons génère des ondes électromagnétiques qui peuvent se propager dans l’espace (même dans le vide). Ce phénomène a été prédit par le physicien britannique James Clerk Maxwell. en 1865 année. La première expérience dans laquelle ils ont pu être observés a été réalisée par le physicien allemand Heinrich Hertz en 1887 année.

Les caractéristiques d'une ligne de communication sans fil - distance entre nœuds, zone de couverture, vitesse de transmission des informations, etc. - dépendent largement de la fréquence du spectre électromagnétique utilisé (fréquence f et longueur d'onde X lié par la relation ).

En figue. les plages du spectre électromagnétique sont indiquées. On peut dire qu'eux et les systèmes de transmission d'informations sans fil correspondants sont divisés en quatre groupes.

□ La gamme jusqu'à 300 GHz a un nom standard commun - bande radio. L'UIT l'a divisé en plusieurs sous-bandes (elles sont représentées sur la figure), allant des ultra-basses fréquences (Extremely Low Frequency, ELF) aux ultra-hautes fréquences (Extra High Frequency, EHF). Les stations radio qui nous sont familières fonctionnent dans la gamme de 20 kHz à 300 MHz, et pour ces gammes il existe, bien que non défini dans les normes, un nom utilisé diffuser des émissions de radio. Cela inclut les systèmes à faible vitesse dans les bandes AM et FM, conçus pour transmettre des données à des vitesses allant de plusieurs dizaines à plusieurs centaines de kilobits par seconde. Un exemple est celui des modems radio qui connectent deux segments de réseau local à des vitesses de 2 400, 9 600 ou 19 200 Kbps.

Plusieurs bandes de 300 MHz à 3 000 GHz portent également le nom non standard de bandes micro-ondes. Systèmes à micro-ondes représentent la classe la plus large de systèmes combinant des lignes de communication micro-ondes, des canaux satellite, des réseaux locaux sans fil et des systèmes d'accès sans fil fixes, également appelés systèmes de boucle locale sans fil (WLL).

Au-dessus des gammes de micro-ondes se trouve la gamme infrarouge. Les bandes micro-ondes et infrarouges sont également largement utilisées pour la transmission d’informations sans fil. Puisque le rayonnement infrarouge ne peut pas pénétrer dans les murs, systèmes à ondes infrarouges sont utilisés pour former de petits segments de réseaux locaux dans une même pièce.

Ces dernières années, la lumière visible a également commencé à être utilisée pour transmettre des informations (à l’aide de lasers). Systèmes de lumière visible sont utilisés comme alternative à haut débit aux liaisons micro-ondes point à point pour fournir un accès sur de courtes distances.

Propagation des ondes électromagnétiques

La quantité d’informations qu’une onde électromagnétique peut véhiculer est liée à la gamme de fréquences du canal. Les technologies modernes permettent de coder plusieurs bits par hertz aux basses fréquences. Dans certaines conditions, ce nombre peut être multiplié par huit à hautes fréquences.

Énumérons quelques schémas généraux de propagation des ondes électromagnétiques associés à la fréquence du rayonnement.

Plus la fréquence porteuse est élevée, plus la vitesse de transmission possible des informations est élevée.

Plus la fréquence est élevée, plus le signal traverse les obstacles. Les ondes radio AM basse fréquence pénètrent facilement dans les maisons, ce qui permet de se débrouiller avec une antenne intérieure. Les signaux de télévision à haute fréquence nécessitent généralement une antenne externe. Enfin, la lumière infrarouge et visible ne passe pas par la transmission en ligne de visée (LOS).

Plus la fréquence est élevée, plus l’énergie du signal diminue rapidement avec la distance par rapport à la source. À. propagation des ondes électromagnétiques en espace libre (sans réflexions), l'atténuation de la puissance du signal est proportionnelle au produit du carré de la distance à la source du signal par le carré de la fréquence du signal.

Les basses fréquences (jusqu'à 2 MHz) se propagent à la surface de la terre. C'est pourquoi les signaux radio AM peuvent être transmis sur des distances de plusieurs centaines de kilomètres.

Les signaux avec des fréquences de 2 à 30 MHz sont réfléchis par l'ionosphère terrestre et peuvent donc parcourir des distances encore plus longues, plusieurs milliers de kilomètres : (avec une puissance d'émission suffisante).

Les signaux dans la plage supérieure : 30 MHz se propagent uniquement en ligne droite, c'est-à-dire qu'il s'agit de signaux en visibilité directe. Aux fréquences supérieures à 4 GHz, ils rencontrent des problèmes - ils commencent à être absorbés par l'eau, ce qui signifie que non seulement la pluie, mais aussi le brouillard peuvent provoquer une forte détérioration de la qualité de transmission des systèmes micro-ondes. Ce n'est pas pour rien que des tests de systèmes de transmission de données laser sont souvent effectués à Seattle, ville célèbre pour ses brouillards :

Le besoin d'une transmission d'informations à grande vitesse est primordial, c'est pourquoi tous les systèmes de transmission d'informations sans fil modernes fonctionnent dans des bandes haute fréquence, à partir de 800 MHz, malgré les avantages que promettent les bandes basse fréquence en raison de la propagation du signal le long de la surface de la Terre ou de la réflexion de l'ionosphère.

Une utilisation réussie de la gamme des micro-ondes nécessite également de prendre en compte des problèmes supplémentaires liés au comportement des signaux en visibilité directe qui rencontrent des obstacles en cours de route.

En figue. on montre qu'un signal, ayant rencontré un obstacle, peut se propager conformément avec trois mécanismes: réflexion, diffraction et diffusion.

Lorsqu'un signal rencontre un obstacle partiellement transparent à une longueur d'onde donnée et en même temps dont les dimensions sont bien supérieures à la longueur d'onde, alors une partie de l'énergie du signal reflété d'un tel obstacle. Les ondes micro-ondes mesurent plusieurs centimètres de long, elles sont donc partiellement réfléchies par les murs des maisons lors de la transmission de signaux dans la ville. Si le signal rencontre un obstacle impénétrable (par exemple, une plaque métallique) qui est également beaucoup plus grand que la longueur d'onde, alors diffraction- le signal semble contourner l'obstacle, de sorte qu'un tel signal peut être reçu sans même être en ligne de mire. Et enfin, lorsqu'il rencontre un obstacle dont les dimensions sont proportionnées à la longueur d'onde, le signal est diffusé, se propageant sous différents angles.

En raison de tels phénomènes, courants dans les communications sans fil en ville, le récepteur peut recevoir plusieurs copies du même signal. Cet effet est appelé propagation du signal par trajets multiples. Le résultat de la propagation d'un signal par trajets multiples est souvent négatif car l'un des signaux peut arriver avec une phase inversée et annuler le signal principal.

Étant donné que le temps de propagation du signal le long de différents trajets sera généralement différent, il peut également être observé interférence intersymbole, une situation dans laquelle, en raison d'un retard, des signaux codant des bits de données adjacents atteignent simultanément le récepteur.

La distorsion due à la propagation par trajets multiples affaiblit le signal, un effet appelé évanouissement par trajets multiples. Dans les villes, l'évanouissement par trajets multiples conduit au fait que l'atténuation du signal devient proportionnelle non pas au carré de la distance, mais à son cube ou même à la quatrième puissance !

Toutes ces distorsions du signal s’ajoutent aux interférences électromagnétiques externes, très nombreuses en ville. Il suffit de dire que les fours à micro-ondes fonctionnent dans la bande des 2,4 GHz.

L'abandon des câbles et le gain de mobilité entraînent des niveaux élevés d'interférences dans les lignes de communication sans fil. Si le taux d'erreur sur les bits (BER) dans les lignes de communication filaires est égal à , puis dans les lignes de communication sans fil, il atteint la valeur !

Le problème des niveaux élevés d'interférences dans les canaux sans fil est résolu de différentes manières. Les méthodes de codage spéciales jouent un rôle important en distribuant l'énergie du signal sur une large plage de fréquences. De plus, nous essayons de placer les émetteurs de signaux (et les récepteurs, si possible) sur des tours hautes pour éviter les réflexions multiples. Une autre façon consiste à utiliser des protocoles avec établissement de connexion et retransmissions de trames déjà en cours. canal niveau de la pile de protocoles. Ces protocoles vous permettent de corriger les erreurs plus rapidement car ils fonctionnent avec des valeurs de délai d'attente plus petites que les protocoles de correction transport couches telles que TCP.

Licence

Ainsi, les ondes électromagnétiques peuvent se propager dans toutes les directions sur des distances considérables et traverser des obstacles comme les murs des maisons. Par conséquent, le problème du partage du spectre électromagnétique est très aigu et nécessite centralisé régulation. Chaque pays dispose d'une agence gouvernementale spéciale qui (conformément aux recommandations de l'UIT) délivre licences les opérateurs de télécommunications d'utiliser une certaine partie du spectre suffisante pour transmettre des informations à l'aide d'une certaine technologie. Une licence est délivrée pour un territoire déterminé, à l'intérieur duquel l'opérateur utilise exclusivement la gamme de fréquences qui lui est attribuée.

Les agences gouvernementales suivent différentes stratégies lors de la délivrance des licences. Les trois plus populaires sont : le concours, la loterie et les enchères.

Participants concours- opérateurs télécoms - élaborer des propositions détaillées. Ils y décrivent leurs futurs services, les technologies qui seront utilisées pour mettre en œuvre ces services, le niveau de prix pour les clients potentiels, etc. La commission examine ensuite toutes les propositions et sélectionne l'opérateur qui servira le mieux l'intérêt public. La complexité et l'ambiguïté des critères de sélection du gagnant ont souvent conduit dans le passé à des retards importants dans la prise de décision et à la corruption parmi les responsables gouvernementaux, raison pour laquelle certains pays, comme les États-Unis, ont abandonné cette méthode. Parallèlement, il est encore utilisé dans d'autres pays, le plus souvent pour les services les plus importants pour le pays, comme le déploiement de systèmes de communication mobile 3G modernes.

Loterie- c'est la méthode la plus simple, mais elle ne conduit pas non plus toujours à des résultats équitables, puisque les opérateurs « de façade » qui n'ont pas l'intention d'exercer des activités d'opérateur, mais souhaitent simplement revendre la licence, peuvent également participer à la loterie.

Les enchères ils constituent aujourd'hui un moyen assez populaire d'identifier le titulaire d'une licence. Ils suppriment les entreprises sans scrupules et rapportent des revenus considérables aux États. La première vente aux enchères a eu lieu en Nouvelle-Zélande en 1989. En lien avec le boom des systèmes mobiles 3G, de nombreux États ont reconstitué leurs budgets grâce à de telles enchères.

Il existe également trois bandes de fréquences, 900 MHz, 2,4 GHz et 5 GHz, qui sont recommandées par l'UIT comme bandes à usage international. sans licence. Ces bandes sont destinées à être utilisées par les produits de communications sans fil industriels généraux tels que les serrures de portière de voiture, les appareils scientifiques et médicaux. Conformément à leur destination, ces plages sont appelées ISM-gammes(Industriel, Scientifique, Médical - industrie, science, médecine). La bande 900 MHz est la plus peuplée. Cela est compréhensible : la technologie basse fréquence a toujours été moins chère. Aujourd'hui, la gamme 2,4 GHz est activement développée, par exemple dans les technologies IEEE 802.11 et Bluetooth. La bande 5 GHz vient tout juste de commencer à être adoptée, même si elle offre des débits de données plus élevés.

Une condition obligatoire pour l'utilisation conjointe de ces gammes est de limiter la puissance maximale des signaux transmis à 1 Watt. Cette condition limite la portée des appareils afin que leurs signaux n'interfèrent pas avec d'autres utilisateurs susceptibles d'utiliser la même gamme de fréquences dans d'autres zones de la ville.

En Russie, trois gammes de fréquences sont attribuées aux communications radio civiles :

27 MHz (bande civile), avec une puissance de sortie d'émetteur autorisée jusqu'à 10 W ;

433 MHz (LPD), 69 canaux sont attribués aux stations de radio portables avec une puissance de sortie d'émetteur ne dépassant pas 0,01 W ;

446 MHz (PMR), 8 canaux sont attribués aux stations de radio portables avec une puissance de sortie d'émetteur ne dépassant pas 0,5 W.

Il existe également des méthodes de codage spéciales qui réduisent l'influence mutuelle des appareils fonctionnant dans les bandes ISM.

Ondes infrarouges et millimétriques

Le rayonnement infrarouge et millimétrique sans utilisation de câble est largement utilisé pour la communication sur de courtes distances. Les télécommandes des téléviseurs, des magnétoscopes et des équipements stéréo utilisent le rayonnement infrarouge. Ils sont relativement directionnels, bon marché et faciles à installer, mais présentent un inconvénient important : le rayonnement infrarouge ne traverse pas les objets solides (essayez de vous tenir entre le téléviseur et la télécommande).

D’un autre côté, le fait que les ondes infrarouges ne traversent pas les murs est également positif. Après tout, cela signifie qu'un système infrarouge dans une partie du bâtiment n'interférera pas avec un système similaire dans la pièce voisine - vous ne pourrez heureusement pas contrôler le téléviseur de votre voisin avec votre télécommande. De plus, cela rend le système infrarouge plus sécurisé contre les écoutes clandestines qu’un système radio. Pour cette raison, l’utilisation d’un système de communication infrarouge ne nécessite pas de licence gouvernementale, contrairement aux communications radio (sauf dans les bandes ISM). Les communications infrarouges sont utilisées dans les systèmes informatiques de bureau (par exemple, pour relier les ordinateurs portables aux imprimantes), mais ne jouent toujours pas un rôle significatif dans les télécommunications.

Communications visibles

Les signaux optiques omnidirectionnels sont utilisés depuis plusieurs siècles. Le héros de la guerre d'indépendance américaine, Paul Revere, a utilisé des signaux optiques binaires à Boston en 1775 pour informer la population de l'avancée britannique depuis le clocher de l'église Old North. Une application plus moderne consiste à connecter les réseaux locaux dans deux bâtiments à l’aide de lasers montés sur les toits. La communication par ondes laser cohérentes est purement unidirectionnelle, donc pour une communication bidirectionnelle il est nécessaire d'installer un laser et un photodétecteur sur chaque toit. Cette technologie permet des communications à très haut débit à un coût très faible. De plus, un tel système est assez simple à installer et, contrairement aux communications par micro-ondes, ne nécessite pas de licence FCC (Federal Communications Commission).

Le faisceau étroit constitue la force du laser, mais il pose également quelques problèmes. Atteindre une cible d'un diamètre de 1 mm à une distance de 500 m avec un faisceau millimétrique nécessite un art de tireur d'élite du plus haut niveau. En règle générale, les lasers sont équipés de lentilles pour défocaliser légèrement le faisceau.

Un autre inconvénient du faisceau laser est son incapacité à pénétrer la pluie ou le brouillard épais, bien qu'il fonctionne très bien par temps clair et ensoleillé. Cependant, l'auteur a un jour assisté à une conférence dans un hôtel européen moderne où les organisateurs ont judicieusement fourni une salle remplie de terminaux afin que les participants à la conférence puissent lire leurs e-mails pendant des présentations ennuyeuses. Parce que local échange de téléphone Ne souhaitant pas installer un grand nombre de lignes téléphoniques pendant seulement trois jours, les organisateurs ont installé un laser sur le toit et l'ont pointé vers le bâtiment du centre informatique de l'université, situé à plusieurs kilomètres de là. La veille de la conférence, ils ont testé la connexion : elle a parfaitement fonctionné. Le lendemain matin à 9 heures, par une journée claire et ensoleillée, la connexion était complètement perdue et était absente toute la journée. Dans la soirée, les organisateurs ont à nouveau soigneusement vérifié la connexion et ont été à nouveau convaincus de l'excellent travail. Le lendemain, il n'y avait plus aucune communication.

À la fin de la conférence, les organisateurs ont discuté de ce problème. Il s'est avéré que pendant la journée, le soleil chauffait le toit, l'air chaud qui en sortait montait et déviait le faisceau laser, qui commençait à danser autour du détecteur. Cet effet peut être observé à l’œil nu lors d’une journée chaude sur l’autoroute ou au-dessus d’un radiateur de voiture chaud. Pour lutter contre cet effet, les astronomes placent leurs télescopes en hauteur dans les montagnes, loin de l'atmosphère.

Systèmes satellitaires

Les communications par satellite sont utilisées pour organiser des lignes longue distance à micro-ondes à haut débit. Étant donné que de telles lignes de communication nécessitent une visibilité directe qui, en raison de la courbure de la Terre, ne peut être assurée sur de longues distances, un satellite servant de réflecteur de signal constitue une solution naturelle à ce problème.

L'idée d'utiliser un satellite terrestre artificiel pour créer des lignes de communication est apparue bien avant le lancement du premier satellite de ce type par l'Union soviétique en 1957. L'écrivain de science-fiction Arthur C. Clarke a poursuivi les travaux de Jules Verne et de H.G. Wells, qui ont réussi à décrire de nombreuses inventions techniques avant leur apparition. Clark a décrit en 1945 un satellite géostationnaire qui survole un seul point de l'équateur et assure les communications avec une vaste zone de la Terre.

Le premier satellite lancé par l'Union soviétique pendant la guerre froide avait des capacités de télécommunications très limitées : il transmettait uniquement un signal radio bip-bip, avertissant le monde de sa présence dans l'espace. Cependant, les succès de la Russie dans l'espace ont stimulé les efforts américains et, en 1962, ils ont lancé le premier satellite de télécommunications, Telstar-1, qui prenait en charge 600 canaux vocaux.

Actuellement, les fonctions d’un satellite en tant que plaque tournante des télécommunications sont naturellement devenues plus complexes. Aujourd’hui, un satellite peut jouer le rôle de nœud principal de réseau, ainsi que de commutateur téléphonique et de commutateur/routeur de réseau informatique. Pour y parvenir, les équipements satellitaires peuvent interagir non seulement avec les stations au sol, mais également entre eux, formant ainsi des liaisons de communication spatiales sans fil directes. Fondamentalement, la technologie permettant de transmettre des signaux micro-ondes dans l'espace et sur Terre n'est pas différente, mais lignes satellites La connexion a également une spécificité évidente : l'un des nœuds d'une telle ligne est constamment en vol et à une grande distance des autres nœuds.

Les satellites de télécommunications possèdent certaines propriétés qui les rendent extrêmement attractifs pour une grande variété d'applications. La façon la plus simple de considérer un satellite de communication est comme une sorte d’énorme répéteur micro-ondes suspendu dans le ciel. Il comprend plusieurs transpondeurs, chacun étant réglé sur une partie spécifique du spectre de fréquences. Les transpondeurs amplifient les signaux et les convertissent en une nouvelle fréquence afin que lorsqu'ils sont envoyés sur Terre, le signal réfléchi ne chevauche pas le signal direct.

Aperçu des technologies de communication sans fil

Actuellement, la technologie de communication sans fil connaît un véritable essor dans son développement. Cela est principalement dû à l'entrée massive dans nos vies des smartphones, des tablettes et des netbooks, qui pour utilisation complète nécessitent un accès constant à Internet, y compris lors de déplacements.

De plus, dans l'industrie, l'agriculture et, bien entendu, dans le domaine militaire, il existe un besoin croissant d'organiser des systèmes de contrôle fiables pour les objets distribués et de les intégrer dans un réseau mondial. Des tendances similaires sont observées partout dans le monde et conduisent au développement inévitable des technologies de communication sans fil.

Ceci est confirmé par le grand nombre d'articles et de revues analytiques publiés dans moteurs de recherche sur demande, technologies et systèmes centrés sur le réseau.

Le terme réseau-centrisme implique la présence d'un espace d'information unique, maximisant la connaissance de la situation de tous les abonnés qui y sont inclus et la continuité de l'interaction. Ce qui implique naturellement une révision radicale de l'attitude envers les systèmes de communication, y compris les communications sans fil, ce qui conduit inévitablement à leur développement et à leur amélioration active.

Dans cet article, je vais mener brève revue technologies et normes sans fil commerciales existantes. Pour faciliter la navigation dans le large éventail de technologies, nous introduirons une classification basée sur la portée de communication et le nombre d'abonnés inclus dans le réseau sans fil. Au total, nous introduisons six gradations :

1. Les réseaux sans fil personnels comprennent :

IrDA (Association de données infrarouges), port infrarouge - un groupe de normes qui décrivent les protocoles de niveau physique et logique pour la transmission de données sur une ligne de communication optique utilisant la gamme infrarouge des ondes lumineuses. De nos jours, les ports IR sont principalement utilisés dans les panneaux de contrôle. Dans les téléphones, smartphones, ordinateurs portables et autres équipements informatiques, ils ont été remplacés par des lignes de communication sans fil telles que Bluetooth, Wi-Fi, etc. en raison de la courte portée, de la possibilité de transmettre des données uniquement avec une visibilité directe du récepteur et de l'émetteur et d'autres caractéristiques de la conception des ports IR.

Bluetooth– spécification pour les communications radio à courte portée (généralement jusqu'à 200 mètres) dans la gamme de fréquences sans licence (bande ISM : 2,4-2,4835 GHz). La communication radio Bluetooth est basée sur l'algorithme FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum), qui permet des sauts de fréquence pseudo-aléatoires 1600 fois par seconde (toutes les 625 μs). 79 fréquences de fonctionnement dans la gamme 1 MHz sont disponibles pour le réglage. Dans certains pays, le nombre de fréquences attribuées est plus restreint, par exemple au Japon, en France et en Espagne - 23 canaux de fréquences. La séquence de commutation de fréquence n'est connue que de l'émetteur et du récepteur qui font partie du même réseau, qui commutent de manière synchrone les fréquences de fonctionnement. Pour une autre paire récepteur-émetteur, la séquence de commutation sera différente. Grâce à cela, c'est possible fonctionnement simultané plusieurs paires récepteur-émetteur dans des zones de transmission de données qui se chevauchent.

UWB (ultra-large bande)– technologie de communication sans fil à courte portée (environ 10 mètres), utilisant aujourd'hui (01/09/2012) la gamme de fréquences la plus large pour les appareils de communication commerciaux. Ainsi, aux États-Unis, la gamme est attribuée de 3,1 à 10,6 GHz, dans l'Union européenne de 6 à 8 GHz, en Russie de 2,85 à 10 GHz. Les grands défis du développement de cette technologie sont liés à l’intersection de la gamme de fréquences avec les fréquences de nombreux radars et autres produits militaires et civils. Cependant, en raison de la portée de communication ultra-courte et de l'utilisation d'une faible puissance, les signaux des appareils créés sur la base de la technologie UWB n'affectent pas le fonctionnement des équipements militaires et civils utilisant les mêmes gammes de fréquences. L'utilisation d'une large gamme de fréquences permet d'atteindre des vitesses énormes, mais la vitesse diminue très rapidement avec l'augmentation de la portée. Ainsi, à une distance de 3 m, des débits allant jusqu'à 480 Mbit/s sont assurés. A une distance de 10 mètres, la vitesse sera déjà de 110 Mbit/s. Cette forte réduction de vitesse est due à la forte distorsion du signal large bande due à la dispersion de l'étude électromagnétique.

USB sans fil, USB sans fil – conçu pour remplacer l’USB filaire. La tâche principale de WUSB est de fournir un échange à grande vitesse sur des distances ultra-courtes et d'assurer l'interaction d'un ordinateur personnel avec des équipements périphériques : scanners, imprimantes, caméras vidéo et photo, externe dur disques et ainsi de suite. Le haut débit (jusqu'à 180 Mbit/s) est assuré à des distances allant jusqu'à 10 mètres et diminue de manière critique à mesure que la distance entre le récepteur et l'émetteur augmente. Le haut débit est assuré par l'utilisation d'un signal haut débit utilisant la technologie UWB, ce qui explique également les courtes distances de transmission des données.

HD sans fil– la technologie de transmission de données sans fil, principalement destinée à transmettre des vidéos HD, mais rien n’empêche de l’utiliser pour organiser un réseau sans fil. Le débit maximum théorique du Wireless HD peut atteindre 28 Gbit/s sur une distance allant jusqu'à 10 mètres. Un débit aussi important est assuré en travaillant avec un signal à large bande (7 GHz) à une fréquence de signal de l'ordre de 60 GHz. Cependant, cela pose également des problèmes importants : pour transmettre un signal à une fréquence voisine de 60 GHz, il est nécessaire que le récepteur et l'émetteur soient en ligne de mire l'un de l'autre, sinon des objets coincés entre eux interrompront le signal et le la transmission sera instable.
Pour assurer une communication stable dans les pièces où il n'est pas toujours possible de placer les appareils en vue, les développeurs ont déployé beaucoup d'efforts et ont considérablement assoupli les restrictions strictes sur la transmission de données à ultra-hautes fréquences. Ceci a été principalement réalisé grâce à l’introduction d’un système distribué d’antennes qui forment un réseau permettant de maintenir une transmission stable des données.

WiGig (IEEE 802.11ad.)– technologie sans fil à large bande fonctionnant dans la bande de fréquences sans licence de 60 GHz et permettant une transmission de données allant jusqu'à 7 Gbit/s sur des distances allant jusqu'à 10 mètres. WiGig est rétrocompatible avec la norme Wi-Fi (IEEE 802.11).
L'utilisation de la gamme de fréquences autour de 60 GHz pour la transmission de données entraîne une atténuation rapide du signal et la nécessité d'assurer une visibilité directe entre le récepteur et l'émetteur. Pour réduire l'impact des effets négatifs, WiGig utilise une transmission de signal étroitement dirigée, ce qui nécessite un temps supplémentaire pour établir une connexion (jusqu'à plusieurs secondes). S'il n'était pas possible d'établir une communication dans la zone de visibilité directe, la technologie offre la possibilité de transmettre des données à des fréquences plus basses - 2,4 et 5 GHz.

WHDi, interface numérique domestique sans fil (Amimon)– technologie de transmission de données sans fil utilisée pour transmission à grande vitesse données et optimisé pour la transmission vidéo haute définition. La technologie WHDi permet, par exemple, de connecter sans fil un ordinateur ou un ordinateur portable à un moniteur.
Pour la transmission, la gamme de fréquences 5 GHz est utilisée, offrant une vitesse de 3 Gbit/s. WHDi utilise une technologie de codage spéciale « modem vidéo » qui offre une immunité au bruit et une protection contre les erreurs de transmission de données et, par conséquent, une haute qualité de rediffusion vidéo.

LibertéLien– technologie d'organisation d'un réseau personnel sans fil développée par Aura. L'effet de l'induction magnétique est utilisé pour transmettre des informations. Un champ magnétique est formé autour de l'émetteur, modulé à l'aide d'une polarisation gaussienne. Un récepteur situé dans un champ magnétique est sensible à ses modulations, qui provoquent un courant induit. Les changements de courant générés au niveau du récepteur sont convertis en données. La technologie LibertyLink vous permet de transférer des données à des vitesses allant jusqu'à ~200 Kb/s à une distance allant jusqu'à 3 mètres.

DECT/GAP– système numérique avancé téléphonie sans fil- technologie de communication sans fil utilisée dans les téléphones sans fil modernes. La fréquence utilisée pour la transmission des données est de 1 880 à 1 900 MHz en Europe et de 1 920 à 1 930 MHz aux États-Unis. La transmission des données est basée sur une méthode multi-porteuses et un principe d'accès multiple en temps partagé. Le canal est divisé en trames d'une durée de 10 ms. Chaque trame est divisée en 24 emplacements, chacun pouvant être utilisé pour transmettre et recevoir des données. Généralement, les 12 premiers emplacements sont utilisés pour la transmission de données et les 12 emplacements suivants sont utilisés pour la réception. L'utilisation de la technologie DECT/GAP permet d'obtenir une transmission vocale de haute qualité sur un canal de communication sans fil, une immunité élevée au bruit, une sécurité et une protection contre les écoutes clandestines, et tout cela avec de faibles niveaux de rayonnement sans danger pour la santé.

2. Les réseaux de capteurs sans fil comprennent :

TIRET7– norme pour organiser les réseaux de capteurs sans fil.
Un réseau de capteurs est un réseau d'appareils informatiques miniatures équipés de capteurs tactiles (par exemple, capteurs de température, de pression, de mouvement, de lumière, etc.), d'émetteurs-récepteurs de signaux et d'une source d'alimentation miniature. La portée de la communication sans fil dépend de la puissance du signal transmis et, à mesure que la portée augmente, le débit de la ligne de communication diminue considérablement. Puisqu'un réseau de capteurs fait référence à l'utilisation de capteurs miniatures capteurs autonomes, alors la puissance du signal est fortement limitée, puisqu'une augmentation de la puissance entraîne une réduction de vie de la batterie capteurs
La norme DASH7 utilise une fréquence de signal de 433 MHz, qui se situe dans la plage de fréquences sans licence. Lors de la transmission de données sur une distance allant jusqu'à 2 km, une vitesse de 200 Kb/s est fournie. La technologie DASH7 est ouverte et concurrence sérieusement les technologies propriétaires de réseaux de capteurs sans fil telles que ZigBee ou Z-Wave.

Z-Vague– la technologie radio sans fil utilisée pour organiser les réseaux de capteurs. L'objectif principal des réseaux Z-Wave est le contrôle à distance appareils ménagers et divers appareils domestiques qui permettent de contrôler l'éclairage, le chauffage et d'autres appareils pour automatiser la gestion des bâtiments résidentiels et des bureaux.
La technologie Z-Wave permet la transmission de données sur une distance allant jusqu'à 30 mètres dans des conditions de visibilité directe à une vitesse de 9,6 kbit/s ou 40 kbit/s, à des fréquences de 869,0 MHz en Russie, 908,42 MHz aux États-Unis, 868,42 MHz en Europe, etc.
Étant donné qu'à la maison et au bureau, il est impossible de garantir que tous les capteurs du réseau sont directement visibles les uns des autres, dans la norme Z-Wave, chaque nœud ou appareil peut relayer les données vers d'autres nœuds. Ainsi, si vous devez transférer des données vers un nœud hors de vue, cela peut être fait via une chaîne de nœuds. De plus, les réseaux Z-Wave comportent des éléments d'auto-organisation en fonction de facteurs externes. Par exemple, si un obstacle se produit entre deux nœuds de réseau proches, le signal sera automatiquement transmis via un réseau d'autres nœuds de réseau.

Insteon– réseau de capteurs combiné (en partie filaire et en partie sans fil). Pour transmettre des informations, un signal radio est utilisé à une fréquence de 902-924 MHz, permettant une transmission de données à une distance allant jusqu'à 45 mètres dans des conditions de visibilité directe avec une vitesse moyenne de 180 bit/s. Le câblage électrique d’une maison ou d’un bureau est utilisé pour transmettre des informations via un fil. L'utilisation d'un réseau combiné augmente sa fiabilité et évite les problèmes liés aux interférences ou au chevauchement des zones de visibilité lors de la transmission de données sur un canal radio. Le réseau de capteurs d'Insteon est couramment utilisé pour la domotique ou la bureautique. Il est originaire des États-Unis, où il a été créé pour remplacer le réseau de capteurs X10 et d'où il a été transféré en Europe.

EnOcéan- la technologie d'organisation de réseaux de capteurs sans fil utilisant des capteurs subminiatures avec des générateurs électriques, des microcontrôleurs et des émetteurs-récepteurs. L’utilisation de générateurs électriques et d’éléments à très faible consommation électrique permet aux éléments du réseau EnOcean de fonctionner de manière autonome, pratiquement sans batteries, pendant une très longue durée. Les réseaux EnOcean sont principalement utilisés pour automatiser les habitations et les bureaux. La technologie EnOcean vous permet de transmettre des données à une fréquence de 868 MHz (pour l'Europe, dans d'autres pays, la fréquence peut différer, car il s'agit d'une gamme de fréquences autorisée) à une vitesse de 120 Kbps sur des distances allant jusqu'à 300 mètres en ligne de mire . Naturellement, à l'intérieur, ce chiffre est beaucoup plus faible et dépend des matériaux des murs et de la disposition du bâtiment. Chaque élément du réseau possède son propre 32 bits un numéro d'identification et un protocole d'échange qui protège les capteurs voisins des interférences mutuelles, ce qui permet d'installer jusqu'à 4 milliards d'appareils à proximité les uns des autres (selon le site Internet des développeurs de technologies) sans interférence mutuelle.

ISA100.11a– norme d'organisation des réseaux de capteurs industriels, réseaux de capteurs et d'actionneurs. La transmission utilise une communication sans fil à faible vitesse utilisant des éléments de faible puissance. Particularité de l'ISA100.11a par rapport aux autres réseaux de capteurs :
– se concentrer sur l'utilisation industrielle et, par conséquent, sur des exigences spécifiques en matière de résistance, d'immunité au bruit, de fiabilité et de sécurité,
– la capacité d'émuler les protocoles de réseaux de capteurs filaires et sans fil déjà existants et éprouvés à l'aide de la technologie ISA100.11a.
L'échange de données s'effectue à une fréquence d'environ 2,4 GHz et à un débit d'environ 250 kbit/s.

Sans filHART est un protocole de communication sans fil développé par la HART Communication Foundation pour transmettre des données sous forme de messages HART dans un environnement sans fil. HART est un protocole de communication permettant d'interagir avec des capteurs de terrain, basé sur un ensemble extensible de commandes requête-réponse simples transmises numériquement sur une ligne à 2 fils. WirelessHART fournit des débits de transmission de données allant jusqu'à 250 kbps sur des distances allant jusqu'à 200 m (en visibilité directe) à une fréquence de transmission de données dans la bande de 2,4 GHz.

MiWi– un protocole pour organiser des réseaux de capteurs et personnels avec de faibles débits de transmission de données sur de courtes distances, basé sur la spécification IEEE802.15.4 pour les réseaux personnels sans fil. Un réseau basé sur MiWi peut contenir jusqu'à 1 024 nœuds, gérés par jusqu'à 8 coordinateurs. Chaque coordinateur peut communiquer avec jusqu'à 127 nœuds. La transmission des données s'effectue dans la gamme de fréquences de 2,4 GHz (un fonctionnement dans la gamme de fréquences de 868 MHz et 915 MHz avec des vitesses inférieures est fourni) à des vitesses allant jusqu'à 250 Kb/s.

6FaiblePAN– une norme qui assure l'interaction des petits réseaux sans fil (réseaux privés ou réseaux de capteurs) avec les réseaux IP utilisant le protocole IPv6. Il est principalement utilisé pour organiser des réseaux de capteurs et l'automatisation de locaux d'habitation et de bureaux avec possibilité de contrôle via Internet, mais peut également être utilisé de manière autonome comme de simples réseaux de capteurs sans fil. La transmission de données selon la norme 6LoWPAN implique l'utilisation de la gamme inférieure à GHz et offre des vitesses de transmission de 50 à 200 kbps sur une distance allant jusqu'à 800 mètres.

Un-Net– un protocole ouvert pour organiser des réseaux de capteurs sans fil et des réseaux d'automatisation pour les bâtiments et les objets distribués. Vous permet d'organiser des réseaux comprenant jusqu'à 4096 nœuds avec plusieurs coordinateurs et répéteurs, augmentant ainsi la portée de transmission des données. La transmission des données est assurée sur des distances allant jusqu'à 100 mètres en intérieur et jusqu'à 500 mètres dans des espaces ouverts à un taux de transfert de données de 28,4 à 230 Kbps.

Wavenis– technologie de transmission de données sans fil utilisant les fréquences 433/868/915 MHz et offrant des distances de transmission allant jusqu'à 1 000 m en espace ouvert et jusqu'à 200 m en intérieur à des vitesses allant jusqu'à 100 Kbps. La technologie Wavenis permet d'organiser les réseaux personnels et les réseaux de capteurs, puisque la consommation ultra-basse des appareils émetteurs-récepteurs leur permet de fonctionner de manière autonome jusqu'à 15 ans avec une seule batterie.

Rubée– le réseau local sans fil, qui est principalement utilisé comme réseau de capteurs. RuBee utilise des ondes magnétiques pour transmettre des données et transmet à une fréquence de 131 KHz, ce qui fournit une vitesse de seulement 1 200 robots par seconde à des distances de 1 à 30 mètres. Cependant, il peut réduire considérablement la consommation d’énergie et permet aux nœuds du réseau de fonctionner de manière autonome pendant plusieurs années avec une seule batterie.
Le réseau est principalement utilisé à des fins spécifiques qui ne nécessitent pas un débit élevé, mais nécessitent une batterie longue durée et une communication fiable et sécurisée. L'utilisation d'une basse fréquence vous permet d'éviter les problèmes liés à la transmission de données à l'intérieur, puisque le signal n'est ni réfléchi ni bloqué par les murs et autres objets. Le réseau RuBee aux États-Unis est certifié par le ministère de la Défense et le ministère de l'Énergie et est recommandé pour une utilisation dans les installations à haut risque.

3. Les petits réseaux sans fil locaux comprennent :

HiperLAN (LAN radio haute performance)– norme de communication sans fil. Il existe deux révisions de la norme : HiperLAN 1 et HiperLAN 2. La norme HiperLAN 1 a été publiée en 1981 et décrit une ligne de communication plus lente qui fournit des taux de transfert de données allant jusqu'à 10 Mbit/s sur une distance allant jusqu'à 50 mètres. Cette révision utilisait un mode de transmission asynchrone et un mécanisme d'accès multiple similaire à celui utilisé dans la famille des réseaux locaux de type bus à accès aléatoire avec évitement de collision.
Une révision de la norme publiée en 2000 décrit déjà une liaison de données sans fil à plus haut débit. HiperLAN 2 utilise un signal haut débit à une fréquence d'environ 5 GHz pour la transmission de données, offrant des taux de transfert de données allant jusqu'à 54 Mbit/s sur une distance allant jusqu'à 150 mètres. De plus, les deux révisions vous permettent de travailler avec des objets mobiles se déplaçant à des vitesses allant jusqu'à 1,4 m/s (HiperLAN révision 1) et jusqu'à 10 m/s (HiperLAN révision 2).

Wifi est une marque commerciale de Wi-Fi Alliance, qui est une famille de normes de la spécification IEEE 802.11 pour les communications radio à large bande. Selon la norme, le Wi-Fi utilise des fréquences autour de 2,4 GHz ou 5 GHz pour la transmission de données et offre des vitesses de transfert de données de 2 Mbit/s sur des distances allant jusqu'à 200 mètres. Le Wi-Fi est utilisé pour organiser les réseaux locaux sans fil et les connexions Internet sans fil. Le Wi-Fi est l'un des groupes de normes les plus populaires et est largement utilisé pour organiser les réseaux domestiques et professionnels, l'accès public à Internet dans les hôtels, cafés, magasins et autres lieux publics.

Zigbee– technologie d’organisation des capteurs sans fil et des réseaux personnels. La technologie Zigbee offre une faible consommation d'énergie et une transmission de données sur une fréquence sans licence de 2,4 GHz (la fréquence peut varier selon les pays) à des vitesses allant jusqu'à 250 Kbps, sur une distance allant jusqu'à 75 mètres dans des conditions de visibilité directe. Les réseaux simples point à point et en étoile sont pris en charge, ainsi que les réseaux complexes avec relais et routage automatique, permettant le transfert de données entre deux nœuds qui ne sont pas en visibilité directe via une chaîne de nœuds de réseau.
Les réseaux Zigbee sont utilisés à la fois pour commuter des appareils individuels, par ex. écouteurs sans fil ou des haut-parleurs avec un ordinateur ou un smartphone, ou pour organiser des réseaux complexes afin d'automatiser la gestion de la maison et du bureau.

RONJA (Accès Optique Raisonnable Près des Joints)– technologie de transmission de données sans fil utilisant un signal optique. Il est utilisé pour organiser des connexions point à point en duplex intégral utilisant la norme Ethernet, offrant des vitesses de transfert de données allant jusqu'à 10 Mbit/s à une distance allant jusqu'à 1,4 km avec une visibilité claire des abonnés. Dans des conditions météorologiques difficiles (neige, pluie, brouillard), la portée et la vitesse de communication diminuent considérablement et des échecs de transmission de données peuvent survenir.

4. Les grands réseaux sans fil locaux comprennent :

WiMAX (interopérabilité mondiale pour l'accès aux micro-ondes)– technologie de transmission de données sans fil basée sur la norme IEEE 802.16. L'objectif principal de cette technologie est la communication à haut débit sur de longues distances et la fourniture d'un accès à Internet. Il existe deux révisions de WiMAX, dont l'une (WiMAX lui-même) est basée sur la norme IEEE 802.16d et la seconde (WiMAX Mobile) est basée sur la norme IEEE 802.16e. Une troisième révision est en cours de développement - WiMax 2, qui sera nettement plus rapide que les deux premières révisions en termes de vitesse et de portée de communication.
WiMAX transmet des données à une fréquence de 1,5 à 11 GHz à des vitesses allant jusqu'à 75 Mbit/s sur une distance allant jusqu'à 80 km. WiMAX Mobile transmet des données à une fréquence de 2,3-13,6 GHz à des vitesses allant jusqu'à 40 Mbit/s sur une distance allant jusqu'à 5 km. Vous pouvez en savoir plus sur la conception et les principes de fonctionnement du WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) sur le site Web Systèmes et réseaux (systemseti.com).

HiperMAN- technologie de transmission de données sans fil basée sur la norme IEEE 802.16. Alternative européenne à la technologie WiMAX. HiperMAN est spécialisé pour transmission de paquets données et organisation des réseaux IP sans fil. Il présente des caractéristiques (plage de fréquences, vitesse et plage de transmission des données) similaires à la technologie WiMAX.

WiBro (haut débit sans fil)– technologie sans fil pour la transmission de données à haut débit sur de longues distances, basée sur la norme IEEE 802.16e. Analogue nord-coréen de la technologie WiMAX Mobile. La gamme de fréquences de 2,3 à 13,6 GHz est utilisée pour la transmission de données, tandis qu'en Corée du Nord, la gamme de 2,3 à 2,4 GHz est allouée. Le débit maximum des stations de base est de 30 à 50 Mbit/s à des portées allant jusqu'à 5 km lorsque l'objet se déplace à une vitesse inférieure à 120 km/h.

WaveLAN classique– technologie de communication sans fil utilisée pour organiser les réseaux locaux (une alternative sans fil aux réseaux filaires Ethernet et Token Ring). La transmission des données s'effectue dans la gamme de fréquences de 900 MHz ou 2,4 GHz, tout en offrant une vitesse de transmission allant jusqu'à 2 Mbit/s.

5. Les réseaux sans fil mondiaux comprennent :

5.1. Communications mobiles de génération 1G

NMT (téléphone mobile nordique) est une norme de communication cellulaire analogique sans fil développée en 1978, mais elle est encore utilisée aujourd'hui en Russie, offrant une couverture comparable à la couverture totale de toutes les autres normes de communication cellulaire. NMT fournit un accès à plusieurs abonnés avec division de fréquenceà des distances supérieures à 70 km de la station de base.
La transmission du signal s'effectue dans la gamme de fréquences de 450 MHz. Dans ce cas, la gamme de fréquences 453-457,5 MHz est utilisée pour transmettre les données de l'abonné et la gamme de fréquences 463-467,5 MHz est utilisée pour recevoir les données de la station de base. Dans ces plages, la coupure de canal est utilisée avec un pas de 12,5 KHz.
L'utilisation d'une fréquence de l'ordre de 450 MHz entraîne de nombreuses interférences dans les grandes villes, mais la portée de communication plus longue permet une bonne communication dans les banlieues et en dehors des villes.

AMPS (Système de téléphonie mobile avancé)- une norme de communication cellulaire analogique sans fil utilisée depuis 1983. Il a été utilisé pour la première fois aux États-Unis et est désormais utilisé dans de nombreux pays européens, notamment en Russie (société Beeline). AMPS fournit un accès à plusieurs abonnés avec répartition en fréquence. Tout comme dans la norme NMT, des plages de fréquences distinctes sont utilisées pour transmettre et recevoir des données, qui sont découpées en canaux (un canal - 30 KHz). Au total, 832 canaux sont pris en charge. La conception du réseau est très similaire à celle du réseau GSM, qui utilise un réseau de stations de base de coin cellulaire et de centres de commutation.

TACS (Système de contrôle d'accès total)– un système de communication analogique sans fil développé sur la base de la norme AMPS et utilisé depuis 1985. Le premier réseau a été déployé en Angleterre, puis TACS a commencé à être utilisé dans des pays comme l'Espagne, l'Irlande, l'Australie, le Kenya, le Koweït, la Malaisie et quelques autres. Non utilisé depuis mai 2001. Le système TACS utilisait la modulation de fréquence (FSK). La bande de fréquences 935-950 MHz a été utilisée pour la transmission depuis la station de base et 890-905 MHz pour la transmission depuis l'abonné. Le nombre total de canaux est de 600, avec un espacement de 25 kHz. La portée d'une station de base peut atteindre 20 km. Le système de communication TACS a été amélioré à plusieurs reprises. Des modifications d'ETACS et de NTACS ont été introduites, augmentant la gamme de fréquences et le nombre de canaux, ce qui a permis d'augmenter le nombre d'abonnés desservis simultanément et la qualité de la communication.

Mobitex– une norme de communication sans fil ouverte basée sur la commutation de paquets. Le réseau se compose de stations de base et de commutateurs et est un réseau cellulaire pour la transmission de données et de voix. Cependant, dans la norme Mobitex, la commutation point à point entre deux abonnés est possible, en contournant les stations de base, si elles se trouvent à portée du réseau. équipement de l'abonné. Cela soulage quelque peu le réseau. Des gammes de fréquences d'environ 80, 400, 800 ou 900 MHz sont utilisées pour la transmission. Le débit réseau maximal théorique est de 8 Ko/s. Le débit effectif est bien inférieur et dépend de la longueur des messages, de l’encombrement des canaux de communication, etc. et est en moyenne d'environ 2 Kbps. Développé au milieu des années 80. Utilisé dans 23 pays, il est cependant moins populaire que les réseaux cellulaires GSM et est principalement utilisé par les premiers intervenants, les pompiers, les militaires, la police, etc.

DonnéesTAC– une norme ouverte pour les communications sans fil à faible vitesse basée sur la commutation de paquets, de construction similaire à la norme Mobitex. Les gammes de fréquences autour de 800 MHz sont généralement utilisées pour la transmission, offrant des vitesses allant jusqu'à 19,2 Kbps. Principalement utilisés pour la transmission de données, par exemple, les réseaux de radiomessagerie au Canada sont organisés sur la base de DataTAC.

5.2. Communications mobiles de la génération 2G

GSM (Système mondial de communications mobiles)– la norme la plus répandue aujourd’hui pour les communications mobiles cellulaires numériques sans fil (octobre 2012). La norme appartient à la génération 2G et prévoit une séparation des canaux par temps et par fréquence. La transmission de données dans la norme est possible dans quatre gammes de fréquences : 450 MHz, 900 MHz, 1 800 MHz, 1 900 MHz. La gamme de fréquences utilisée dépend du type de téléphone et de la région dans laquelle il est utilisé. De nombreux téléphones prennent en charge plusieurs bandes en même temps, et certains prennent en charge les quatre bandes possibles.
Le réseau GSM se compose de stations de base, de centres de communication et des abonnés eux-mêmes - mobiles stations mobiles ou tout simplement en parlant de téléphones portables. Les stations de base sont situées aux sommets d'hexagones équilatéraux, couvrant d'hexagones toute la zone dans laquelle la communication cellulaire doit être assurée. Si vous regardez la disposition des stations de base, elle ressemblera à un nid d’abeilles. Le diamètre de chaque cellule hexagonale (le cercle dans lequel s'inscrit un hexagone équilatéral) peut atteindre jusqu'à 50 km. Théoriquement, le diamètre peut atteindre 120 km, mais cela nécessite des amplificateurs spéciaux et la qualité de la communication peut s'avérer inacceptable.
L'abonné transmet des données via l'une des stations de base, qui à son tour relaie les données via un réseau de stations de base vers un autre abonné, et lorsque l'abonné passe d'une cellule à une autre, le travail avec la nouvelle station de base est assuré sans interruption de la communication. .
Les centres de communication assurent l'interaction entre les abonnés en établissant des connexions et assurent l'interaction entre d'autres systèmes de communication radio.

TDMA (accès multiple par répartition dans le temps)– une norme de communication cellulaire sans fil basée sur l'accès multiple par répartition dans le temps. C'est-à-dire que tous les abonnés d'un réseau basé sur la norme TDMA fonctionnent dans la même gamme de fréquences, mais chaque abonné se voit attribuer un créneau horaire spécifique dans lequel la diffusion est autorisée. Cette couche est attribuée à tous les abonnés actifs un par un, en répétant ce processus de manière cyclique. À mesure que le nombre d'abonnés actifs augmente, la capacité du canal diminue. Les réseaux basés sur TDMA sont très populaires et sont utilisés dans plus de 70 pays à travers le monde et continuent de se développer, se classant au deuxième rang en termes de popularité après les réseaux GSM.

PDC (cellulaire numérique personnel)– une norme basée sur la norme TDMA et utilisée uniquement au Japon. En activité depuis 1993. La transmission du signal de la station de base à l'abonné s'effectue à une fréquence de 810-888 MHz et de l'abonné à la station de base à une fréquence de 893-958 MHz ou à une fréquence de 1477-1501 MHz et 1429-1453. MHz, respectivement. La largeur d'un canal est de 25 KHz. Le taux de transfert de données est de 11,2 Kbps dans la version standard à trois emplacements et de 5,6 Kbps dans la version à six emplacements. La norme est rapidement remplacée par les communications mobiles de troisième génération et le 31 mars 2012, le dernier service utilisant cette norme a été arrêté.

AMORTISSEURS– Norme de communications mobiles numériques sans fil à accès multiple par répartition dans le temps (TDMA) et à accès multiple par répartition en fréquence (FDMA). Des fréquences comprises entre 825 MHz et 890 MHz ont été utilisées pour la transmission. La largeur d'un canal pour la transmission de données est de 30 KHz. Les dernières modifications de la norme se rapprochent de la norme GSM dans leurs capacités, mais à l'heure actuelle, partout dans le monde, il y a une transition vers des réseaux plus rapides et plus volumineux qui fournissent un accès Internet haut débit, la possibilité d'effectuer des vidéoconférences, etc. . Cette norme est donc activement remplacée. Par exemple, en Russie, la gamme de fréquences occupée par cette norme est réservée à la télévision numérique, et depuis 2010, les réseaux standards DAMPS ont été désactivés. Le dernier réseau de ce type a été fermé en octobre 2012.

iDEN (réseau numérique amélioré intégré)- technologie de communication sans fil développée par Motorolla au milieu des années 90. La technologie est basée sur le réseau GSM et ne nécessite pas l'installation d'équipements supplémentaires autres que des unités centrales de contrôle. Il suffit d'installer un logiciel supplémentaire sur les stations de base du réseau GSM. iDEN est basé sur la norme TDMA (Time Division Multiple Access) - accès multiple par répartition dans le temps. La transmission s'effectue dans la gamme de fréquences 806-825/851-870 MHz, découpée en canaux d'une largeur de 25 KHz. Les données du canal sont transmises à intervalles de 90 ms. Ainsi, plusieurs abonnés peuvent communiquer simultanément non seulement sur des canaux de fréquences différents, mais également sur le même canal, en l'utilisant alternativement. La capacité du canal atteint 64 Kbps. Pour la transmission vocale, un système de codage basé sur l'algorithme VSELP est utilisé, ce qui permet d'obtenir un signal audio de haute qualité avec une faible charge sur le canal de communication.

5.3. Communications mobiles de génération 2,5G

GPRS (Service général de radiocommunication par paquets)– la technologie de radiocommunication par paquets, qui constitue un complément à la norme de communications mobiles cellulaires numériques sans fil GSM. Lors de l'utilisation de la technologie GPRS, les données sont collectées par paquets et ensuite transmises seulement, tandis que la vitesse théorique maximale peut atteindre 171,2 kbit/s avec une moyenne de 50 à 60 kbit/s, contrairement au réseau GSM, qui fournit un maximum de 14,4 kbit/s. kbit/s Avec. Le GPRS est principalement utilisé pour le transfert de données entre les appareils du réseau GSM et l'accès à Internet.

EDGE (débits de données améliorés pour GSM Evolution)– technologie de transmission de données sans fil pour les communications cellulaires, utilisée comme complément aux réseaux GSM. Grâce à un algorithme amélioré d'ajustement de la modulation adaptative et à des algorithmes supplémentaires de contrôle et de correction des erreurs, la vitesse et la fiabilité de la transmission des données sont augmentées et la sensibilité aux interférences est réduite. Ainsi, lors de l'utilisation de la technologie EDGE, une vitesse moyenne d'environ 75 à 130 Kbps est fournie. Dans le même temps, la vitesse théorique maximale peut atteindre 474 kbit/s avec le transfert de données par paquets.

HC-SDMA (accès multiple par division spatiale haute capacité) ou iBurst– technologie de transmission de données à large bande sans fil. Actuellement, la technologie offre des débits de transfert de données allant jusqu'à 1 Mbit/s pour des objets fixes et mobiles (se déplaçant à des vitesses allant jusqu'à 110 km/h). Le principe de construction est similaire à Réseaux GSM, prend également en charge l'itinérance entre les stations de base et offre une couverture réseau transparente (ininterrompue) aux abonnés mobiles. Cependant, grâce au système d'antenne adaptative « intelligent », la répartition des ressources du réseau entre les abonnés est utilisée beaucoup plus efficacement et la vitesse de transmission des données augmente. À l'heure actuelle (octobre 2012), iBurst est utilisé dans 13 pays : États-Unis, Canada, Afrique du Sud, Azerbaïdjan, Norvège, Irlande, Malaisie, Liban, Kenya, Tanzanie, Ghana, Mozambique et République démocratique du Congo. Cette technologie n’est pas encore utilisée en Russie.

CDMA (accès multiple par répartition en code)– un groupe de normes de communication cellulaire intermédiaires entre la deuxième (2G) et la troisième génération (3G), dite génération 2,5G. Les normes CDMA utilisent une technique d'accès multiple par répartition en code dans laquelle un signal à bande étroite est modulé avec une séquence numérique pseudo-aléatoire, ce qui donne un signal à large bande de type bruit. À la réception, le signal est démodulé et le signal original à bande étroite est obtenu. En modulant le signal avec différentes séquences, vous pouvez communiquer simultanément avec plusieurs abonnés.

5.4. Communications mobiles de la génération 3G

UMTS (Système Universel de Télécommunications Mobiles)– technologie de communication cellulaire de troisième génération (3G) utilisant la technologie d'accès multiple par répartition en code à large bande (WCDMA) pour la communication. L'UMTS offre une vitesse de pointe théorique allant jusqu'à 21 Mbit/s, mais en pratique, à l'heure actuelle (fin 2012), la vitesse est bien inférieure. Ainsi, des débits allant jusqu'à 7,2 Mbit/s sont fournis de la station de base à l'abonné, et seulement 384 Kbit/s de l'abonné à la station de base. Mais, en même temps, c'est bien plus que ce qui est proposé dans le réseau de deuxième génération (2G) - GSM, dans lequel la vitesse atteint à peine 14,4 Kbps. Pour la transmission de données, deux canaux d'une largeur de 5 MHz sont utilisés dans la plage 1885 MHz - 2025 MHz et 2110 MHz - 2200 MHz. De plus, la première plage est utilisée pour transmettre des données de l'abonné à la station de base et la seconde de la station de base à l'abonné. Étant donné que les plages attribuées selon la norme peuvent chevaucher celles déjà utilisées, elles peuvent différer dans certains pays, par exemple aux États-Unis, les plages 1 710 MHz - 1 755 MHz et 2 110 MHz - 2 155 MHz sont utilisées.

WCDMA (accès multiple par répartition en code à large bande)– une version large bande de la norme CDMA avec modulation par déplacement de phase hybride. La nouvelle norme prévoit des débits allant jusqu'à 2 Mbit/s pour les abonnés fixes à courte distance de la station de base, et jusqu'à 384 Kbit/s pour les objets mobiles se déplaçant à grande vitesse. Pour diffuser des données, la norme utilise deux bandes de fréquences d'une largeur de 5 MHz, l'une pour recevoir les données des stations de base, la seconde pour la transmission. L'utilisation d'une large bande passante, de nouveaux algorithmes de codage et d'un nouveau codec vocal (AMR) rend la norme WCDMA plus rapide, de meilleure qualité et plus fiable par rapport à son prédécesseur, CDMA.

AMRC 2000– poursuite du développement de la norme de communication sans fil CDMA. CDMA 2000 se compose de plusieurs révisions : CDMA2000 1X, CDMA2000 1X EV-DO, CDMA2000 1X EV-DO Rev.A, CDMA2000 1X EV-DO Rev.B et autres. CDMA2000 1X est la première version de la norme. Il offrait des vitesses allant jusqu'à 153 kbit/s et appartenait aux communications mobiles de deuxième génération. CDMA2000 1X EV-DO offrait déjà des vitesses allant jusqu'à 2,4 Mbit/s lors de la transmission des données de la station de base à l'abonné et jusqu'à 153 kbit/s dans le sens opposé et appartenait déjà à la génération 3G. Dans la révision CDMA2000 1X EV-DO Rev.A, la vitesse de transmission a encore été augmentée et s'élève à 3,1 Mbit/s de la station de base à l'abonné et à 1,8 Mbit/s en retour. Dans la révision B, les débits étaient déjà de 4,9 Mbit/s et 2,4 Mbit/s, tandis que la possibilité de combiner plusieurs canaux de fréquence a été introduite, ce qui pourrait théoriquement offrir des débits de 73,5 Mbit/s à l'abonné et de 27 Mbit/s à partir de l'abonné. . Le groupe de normes est devenu très répandu et comporte de nombreuses modifications qui diffèrent par les méthodes de division des canaux, la vitesse de transmission, le type de codage, etc.

5.5. Communications mobiles de la génération 3,5G

HSPA (accès aux paquets haut débit)– une technologie de transmission de données par paquets sans fil à large bande (5 MHz), qui complète les réseaux mobiles de troisième génération (WCDMA/UMTS) et peut augmenter considérablement leur vitesse de base. La technologie WCDMA vous permet d'obtenir une vitesse de pointe théorique de l'abonné à la station de base jusqu'à 5,7 Mbit/s, et de la station de base à l'abonné - 14,4 Mbit/s. Dans la pratique, les vitesses sont bien inférieures, non seulement en raison de la congestion du réseau, mais également en raison des limitations des équipements. Ainsi, de nombreux appareils d'abonnés prennent en charge une vitesse maximale de réception de données de seulement 7,2 Mbit/s. Avec une nouvelle amélioration de la norme, les développeurs ont annoncé des débits allant jusqu'à 42 Mbit/s depuis la station de base et jusqu'à 12 Mbit/s depuis l'abonné.

5.6. Communications mobiles de la génération 4G

LTE (évolution à long terme)– technologie permettant de construire un réseau sans fil de nouvelle génération, fondamentalement différent des réseaux cellulaires des générations 2G et 3G. Les réseaux LTE utilisent la technologie de commutation de paquets et la technologie d'accès multiple par répartition orthogonale de la fréquence (OFDMA), offrant des avantages considérables par rapport aux réseaux de génération précédente grâce aux technologies d'accès multiple à commutation de circuits et à répartition de code. Ainsi, le débit théorique de la station de base à l'abonné atteindra 300 Mbit/s, et de l'abonné à la station de base - jusqu'à 75 Mbit/s. Cela vous permettra d'obtenir une qualité de communication fondamentalement nouvelle et vous permettra de fournir des services auparavant indisponibles : visionnage de vidéos en ligne, multi-utilisateurs Jeux en ligne, organisation de vidéoconférences de masse, systèmes de surveillance, etc.

5.7. Autres réseaux sans fil mondiaux

MMDS (Système de Distribution Multicanal Multipoint)– technologie de transmission de données sans fil utilisée pour organiser la diffusion télévisuelle. Le signal est transmis dans la gamme de fréquences 2 686-2 500 MHz, ce qui fournit une largeur de canal de 186 MHz et permet la transmission simultanée de jusqu'à 24 canaux analogiques (en Russie, 8 MHz sont utilisés par canal analogique). Selon les normes modernes, le nombre de chaînes est faible et en Russie, ils ont cessé de délivrer des licences pour la diffusion dans la gamme de fréquences 2,5-2,7 GHz, mais il existe encore plusieurs centres de diffusion MMDS. Initialement, MMDS assure une communication unidirectionnelle (uniquement la transmission d'un signal de télévision), mais un échange bidirectionnel peut également être configuré, mais cela nécessite des coûts supplémentaires comparables aux coûts de l'organisation principale de transmission de données et réduit considérablement la capacité du réseau.

6. Les communications par satellite comprennent :

Inmarsat- système communications par satellite, développé en 1979 et utilisé à ce jour, pour organiser les communications dans les zones reculées et peu peuplées, dans les transports maritimes, pour déterminer la position des abonnés, la transmission de données, etc. Il s'agit du premier système de communications mobiles par satellite accessible au public. La constellation de satellites du système Inmarsat est composée de neuf satellites situés en orbite géostationnaire (dont 4 principaux et 5 de secours) et assure une couverture de la quasi-totalité du globe, à l'exception des pôles. Les diffusions par satellite sont effectuées dans la gamme de fréquences de 1,5 GHz pour la transmission depuis le satellite et de 1,6 GHz pour la transmission vers le satellite. La gamme de fréquences, le débit de transmission, le codage, etc. sont décrits plus en détail dans les normes, qui sont actuellement au nombre de six : Inmarsat-A, Inmarsat-C, Inmarsat-D/D+, Inmarsat-M, Inmarsat-C. téléphone mini-M, Inmarsat-M4, etc.

Étoile mondiale– un système de communication par satellite conçu pour organiser les communications par satellite en conjonction avec les réseaux cellulaires standards, en les complétant et en assurant la communication avec les régions du globe difficiles d'accès. Le système Global Star se compose de 48 satellites principaux et de 4 satellites de réserve en orbite basse situés sur des orbites circulaires à une altitude d'environ 1 414 km. Le système Global Star offre une couverture au sol de 70° de latitude sud à 70° de latitude nord. Global Star comprend également des segments terrestres qui assurent l'interaction des terminaux d'abonnés avec les réseaux cellulaires. Lors de la transmission de données ou de voix, un signal d'un abonné qui ne se trouve pas dans la zone de couverture du réseau cellulaire est transmis à un satellite, d'où il est relayé vers la station au sol la plus proche, où le signal est transmis au destinataire via réseaux cellulaires standards.

Thuraya est un système régional de communications par satellite développé par Boeing Satellite Systems et couvrant environ 40 % du globe (principalement l'Afrique, l'Europe et l'Asie), qui comprend environ 99 pays avec une population totale d'environ 2,5 milliards d'habitants. De plus, le système ne comprend que 2 satellites, assurant une transmission simultanée de données sur 13 750 canaux. L'objectif principal du système Thuraya est de fournir des communications téléphoniques par satellite, et les terminaux d'abonnés sont de taille comparable aux téléphones portables ordinaires et fonctionnent à la fois dans les réseaux cellulaires et dans le système de communication par satellite Thuraya. Autrement dit, si l'abonné se trouve dans la zone de couverture d'un réseau cellulaire standard, alors le réseau cellulaire sera utilisé pour diffuser la conversation et les données ; dès que l'abonné quitte la zone de couverture du réseau cellulaire, le Le mode de transmission des données et de la voix via les satellites du système Thuraya sera activé. De plus, grâce au réseau satellite Thuraya, vous pouvez déterminer la position de l'abonné, c'est-à-dire utiliser le système pour la navigation.

Iridium– Système de satellites Wigeon composé de 66 satellites en orbite basse assurant une couverture à 100 % de la Terre, mais dans certains pays, le système ne fonctionne pas, par exemple en Hongrie, en Pologne, en Corée du Nord et dans certains autres pays. Le système assure la communication téléphonique, la transmission de données et les messages courts. Les terminaux d'abonné sont de petite taille, comparables aux téléphones portables standards et fournissent commutation automatique entre les communications cellulaires et satellites lorsque vous quittez la zone de couverture des réseaux cellulaires et revenez.

OIC- un système de communication par satellite développé par ICO Global Communications et opérationnel depuis 2002. Le système de communication par satellite assure une transmission de données et de voix en duplex intégral à des vitesses allant jusqu'à 9,6 Kbps. Le système ICO se compose de dix satellites situés sur une orbite à une altitude d'environ 10 390 km. Les terminaux d'abonnés sont légèrement plus grands en taille et en poids qu'un téléphone portable.

Euteltracs– un système de communication par satellite dont l'objectif principal est de gérer et de contrôler les opérations de transport en Europe. Dans son architecture et son objectif, les Euteltracs sont similaires au système satellite américain Omnitracs. Le système Euteltracs repose sur la transmission de messages courts (jusqu'à 1900 caractères), comprenant les données nécessaires à l'organisation du transport. Le système Euteltracs se compose d'une constellation de satellites, d'une station centrale au sol, d'une station de routage au sol et de terminaux de communication mobiles. L'échange d'informations est centralisé et réalisé via une station centrale au sol située en France. Parallèlement, il est possible d'entretenir 45 000 véhicules dans 15 pays, dont la Russie.

Omnitracs– système de communication par satellite pour la gestion et le contrôle des transports, développé aux États-Unis et mis en service en 1989. L'objectif et la conception sont similaires au système de communication par satellite Euteltracs utilisé en Europe. Le système est géré de manière centralisée et s'effectue à partir d'un seul centre de contrôle au sol qui traite quotidiennement plusieurs millions de messages.

Produit- système de communication par satellite pour les objets au sol. Le système utilise des algorithmes et des technologies pour réduire l'influence du terrain sur la qualité du signal transmis. Le système est opérationnel depuis 1992. Les terminaux d'abonnés sont très encombrants et se composent de trois parties : une unité externe avec une antenne omnidirectionnelle d'un diamètre supérieur à un mètre, une unité de communication et un terminal utilisateur de la taille d'un ordinateur portable.

Odyssée– un système de communication par satellite qui assure une couverture de 65° de latitude sud à 75° de latitude nord et assure une diffusion quasiment 24 heures sur 24. Les principaux types de services Odyssey : communications vocales, transmission de messages courts, e-mail et localisation des abonnés. Cependant, l'erreur dans la détermination des coordonnées est très importante (jusqu'à 15 km) et est nettement inférieure à celle des systèmes de navigation par satellite. Le système Odyssey est constitué d'une constellation de satellites (12 satellites en orbite moyenne altitude, à une altitude d'environ 10 354 km), de stations de base au sol et de terminaux utilisateurs. Il convient de noter que le relais des données entre satellites est impossible, toutes les transmissions s'effectuent via des stations de base.

ACeS (Système cellulaire asiatique)– un système régional de communication par satellite géostationnaire, créé début 1996. Le système utilise un seul satellite en orbite basse - Garuda 1, lancé en 2000 avec une zone de couverture de l'Asie du Sud-Est et de l'Inde. Le satellite est capable de desservir plus d'un million d'abonnés avec 11 000 connexions téléphoniques simultanées. Il est à noter que la durée de vie du satellite Garuda-1 est d'environ 14 ans.

Orbcom– un système de communication par satellite en orbite basse conçu pour transmettre des messages courts. Le premier satellite du système Orbcom a été lancé en 1991, il existe désormais 36 satellites (en 2000). Les satellites Orbcom couvrent toute la surface de la Terre. En plus du système de satellites orbitaux, Orbcom comprend : des stations au sol hub associées aux centres de contrôle régionaux et aux terminaux utilisateurs. Le transfert de données s'effectue comme suit. Les messages sont transmis du terminal utilisateur au satellite le plus proche. S'il existe une station pivot à portée du satellite, celui-ci lui transmettra les données, d'où elles seront transmises au centre régional, où sera établi un itinéraire pour transmettre le message à l'abonné, notamment en utilisant réseaux cellulaires, et la transmission proprement dite de ce message sera organisée. S'il n'y a pas de station nœud dans la zone satellite, le message sera enregistré et transmis lorsque la station nœud entrera dans la zone de couverture, ce qui peut se produire plusieurs heures après la transmission du message.

Messenger-D1M– un système de communication et de transmission de données par satellite, composé de trois satellites en orbite basse (1 400 km) : deux satellites de première génération « Gonets-D1 » et un satellite modernisé « Gonets-M », avec une période orbitale de 114 minutes. Le système comprend également une infrastructure au sol, composée d'un centre de contrôle du système, d'un centre de contrôle du complexe de communications, de stations centrales et régionales, d'un centre de contrôle de vol et d'un centre balistique. Il existe 4 stations régionales au sol situées à Moscou, Jeleznogorsk (territoire de Krasnoïarsk), Ioujno-Sakhalinsk et sur la péninsule de Tiksi. À l'heure actuelle, le système de communications par satellite assure une couverture sur tout le territoire de la Russie et la capacité du système, sous réserve de la mise en œuvre du programme et en portant la constellation orbitale de satellites à 14 unités, sera suffisante pour assurer les communications dans des régions difficiles d'accès. atteindre des régions de Russie jusqu'à 200 000 abonnés. En 2012, 5 autres satellites Gonets-M étaient censés être lancés, mais je ne connais pas les résultats. D'ici 2015, il est prévu d'étendre la composition des satellites de communication à 14 pièces.

étoile polaire– système de communication par satellite développé par OJSC Gazprom Space Systems. Le système Polar Star est conçu pour fournir des communications mobiles à large bande en Russie et dans les régions polaires. Certes, il sera principalement utilisé pour fournir la communication et l'accès à Internet aux objets mobiles et distants de Gazprom OJSC. À l'heure actuelle (2012), la constellation orbitale de satellites comprend quatre engins spatiaux situés sur une orbite hautement elliptique.

Glonass– Système de navigation par satellite russe, composé de 31 satellites situés sur des orbites à une altitude de 19 100 km, dont 24 satellites sont utilisés aux fins prévues, les satellites restants sont en réserve ou en phase de maintenance et un satellite est en cours de test étape (fin 2012) . Le système satellite Glonass permet de déterminer les coordonnées avec une précision de 3 à 6 mètres à l'aide de 7 à 8 satellites. Les appareils de navigation des abonnés peuvent, simultanément avec les satellites du système de navigation Glonass, utiliser les données des satellites du système de navigation GPS dans un nombre total de 14 à 19 satellites, tandis que la précision de détermination des coordonnées sera de 2 à 3 mètres.
Les satellites inclus dans le système Glonass produisent un signal de manière synchrone. Les appareils des abonnés, recevant les signaux des satellites, enregistrent l'heure de réception d'un signal de chaque satellite. Connaissant les positions des satellites (les satellites se déplacent sur des orbites connues à une vitesse connue) et les délais entre les réceptions de leurs signaux (plus le satellite est éloigné, plus le signal synchrone sera reçu tard), un système d'équations est compilé (au moins un signal doit être reçu de quatre satellites) à partir duquel la position de l'appareil de l'abonné est calculée . Plus le calcul implique de satellites, plus les coordonnées de l’abonné seront déterminées avec précision.

GPS- un système de navigation par satellite créé par le département américain de la Défense. Le GPS se compose de 30 satellites en orbite autour de la Terre sur des orbites circulaires à une altitude d'environ 20 200 km. En fait, le nombre de satellites est plus important, mais certains d'entre eux sont en maintenance, mais seulement 30 satellites sont utilisés (fin 2012). Le système GPS offre une précision de détermination des coordonnées de 2 à 4 mètres lors de l'utilisation de 6 à 11 satellites. Les principes de fonctionnement des systèmes GPS et Glonass sont similaires, mais la création du système satellite GPS a commencé plus tôt. Ainsi, le premier satellite du système GPS a été lancé le 14 juillet 1974, et le premier satellite du système Glonass n'a été mis en orbite que le 12 octobre 1982. De plus, le système GPS comprend plus de satellites et le GPS permet d'obtenir une plus grande précision dans la détermination des coordonnées que le système Glonass.

C'est ici que je terminerai l'examen des technologies, des normes et des systèmes de communication sans fil existants. Bien entendu, cette liste n’est pas exhaustive, mais elle fournit des exemples des types de communications sans fil les plus populaires et les plus fréquemment utilisés. J'espère que cette revue vous aidera à naviguer plus facilement dans un segment aussi vaste et diversifié de la science et de la technologie, dans le monde des technologies sans fil, qui remplace rapidement et en toute confiance les technologies de communication filaires obsolètes, peu pratiques et imprésentables.

Les outils d'information technique sont constamment améliorés et les fabricants s'efforcent d'y investir le plus de confort possible pour le consommateur. De nos jours, presque tous les appareils électroniques disposent d’au moins une interface pour le transfert de données. Grâce à cela, ils peuvent être connectés à un réseau local commun à l'intérieur de l'appartement.

Examinons un bref aperçu de ses capacités et des conseils qui permettront à l'artisan à domicile de créer plus facilement des canaux de communication filaires et sans fil, fourniront fonctionnement fiable tous les appareils de votre réseau Internet domestique.

Objectif du réseau domestique

Les avantages de combiner divers appareils électroniques en un seul Système d'Information Vous et moi utilisons constamment, sans même nous en rendre compte, lorsque :

• Nous recherchons des informations sur Internet à partir d'appareils électroniques ;
• regarder un film ou une émission de télévision à la télévision via Internet ;
• imprimez des photos directement depuis votre smartphone vers une imprimante ;
• en l'absence du propriétaire de l'appartement ;
• Nous analysons en temps réel les événements se produisant dans l'appartement à l'aide de caméras IP ;
• ou effectuer d'autres opérations.

Cette liste incomplète des opportunités que nous offre l'intégration de divers appareils dans un seul réseau peut être considérablement élargie.

Types de réseaux domestiques

En pratique, deux types d'échange d'informations sont utilisés :

1. canal radio (connexion sans fil) ;
2. câble spécial (réseau Ethernet filaire).

Il est possible d'utiliser les deux types dans un seul réseau, où un équipement fonctionne sans fil et l'autre en connectant un câble conçu à cet effet.

Chaque type de communication possède ses propres avantages et inconvénients.

Connexion sans fil

Les technologies suivantes sont utilisées pour transmettre des informations via des canaux radio à l'intérieur de la maison :

• Wifi.

Ils ont des capacités différentes.

La spécification Bluetooth permet une communication radio sans fil entre des appareils portables prenant en charge ce type de communication.

La technologie de transmission implique l’utilisation d’ondes radio avec une fréquence non constante et évoluant rapidement, que seuls l’émetteur et le récepteur connaissent.

Cela garantit à la fois la protection contre les interférences résultant du fonctionnement de plusieurs appareils proches et la sécurité de la transmission des données.

À la maison, le Bluetooth est le plus souvent utilisé pour connecter des casques, des souris ou des claviers à des appareils portables, et moins souvent des imprimantes, des appareils photo et autres équipements compatibles.

Le Wi-Fi comme alternative à Ethernet

La connexion Wi-Fi sans fil est devenue de plus en plus répandue ces derniers temps en raison du manque de connexion filaire.

Presque tous les appareils modernes disposent d’équipements intégrés permettant d’utiliser les technologies sans fil.

Les principales différences dans la transmission de données via une connexion Ethernet filaire avec des canaux radio sans fil Wi-Fi sont résumées dans le tableau.

Comme le montre le tableau, les distances de transmission des signaux et les vitesses d'échange de données utilisant la technologie sans fil sont pires. Mais les valeurs des deux caractéristiques sont tout à fait suffisantes pour les travaux en intérieur.

Du point de vue de la sécurité de la transmission des informations, le Wi-Fi sans fil présente également des problèmes. Cependant, la protection de votre réseau domestique n’est pas toujours une priorité absolue. Par conséquent, certains utilisateurs n'abordent même pas cette question, soit par ignorance, soit simplement en croyant qu'ils n'ont rien à protéger.

En général Wi-Fi sans fil ses caractéristiques sont inférieures à celles de l'Ethernet filaire, mais sa commodité et sa mobilité garantissent une utilisation généralisée parmi les appareils électroniques domestiques.

Connexion filaire

Cette méthode nécessite des coûts plus élevés pour l'achat d'équipements supplémentaires et la pose de câbles dans les chemins de câbles, ce qui affecte.

Il convient de garder à l'esprit que les fils situés à proximité de l'équipement peuvent s'emmêler les uns dans les autres, créer de la confusion et réduire la sécurité de fonctionnement.

Cependant, une manière originale de transmettre des informations a été inventée. Il utilise les canaux d'un réseau électrique domestique 220V en y connectant un modem CPL. Cette technique vous permet d'économiser de l'argent sur l'installation des câbles. Mais pour plusieurs raisons, cela ne s’est pas développé.

Accès à Internet dans un appartement, une maison privée et un bureau

Dans les réseaux domestiques et professionnels, les connexions réseau via des canaux filaires utilisant la technologie Ethernet sont le plus souvent utilisées. Les fournisseurs (organisations qui fournissent aux clients un accès à Internet) fournissent généralement leur équipement (routeur ou modem) aux abonnés pour une installation sur site.

Il diffère par sa conception et peut avoir :

• un seul port (connecteur de câble) ou plusieurs ;
• possibilité technique de transmission Wi-Fi ou sans ;
• fonctions supplémentaires (connexion à Internet TV, et autres).

Grâce à cet équipement, nous avons accès à Internet dans notre appartement. Pour s'y connecter via Wi-Fi, il suffit de préciser sur l'appareil électronique récepteur :

• nom de réseau;
• clé (mot de passe) pour accéder à votre réseau.

Ces deux paramètres sont enregistrés dans le modem.

Pour un réseau filaire, le plus souvent les paramètres de l'équipement sont automatiquement détectés et connectés (pour cela le protocole DHCP doit être activé). Cependant, dans certains cas, vous devrez peut-être les configurer.

En général, un réseau local informatique ne doit pas nécessairement avoir accès à Internet. Mais étant donné les tarifs de connexion relativement bon marché et les grandes possibilités d'expansion fonctions personnalisées En raison de l'accès au World Wide Web à la maison, de tels réseaux deviennent rares.

Technologie de connexion Internet du fournisseur à l'abonné

Organisation de l'accès commuté (Dial-UP)

Il s’agit d’une méthode de connexion plutôt « ancienne » qui fonctionne sur réseaux téléphoniques avec des centraux téléphoniques automatiques à coordonnées obsolètes. La communication via Internet est créée par un modem qui connecte l'équipement de la station et commute avec lui.

La vitesse de connexion pour une telle connexion dépend grandement de la qualité de la connexion et des interférences qui en résultent. Il dépasse rarement 32-56 Kbps. La ligne téléphonique elle-même est occupée et ne peut pas être utilisée pour une conversation.

RNIS (réseau numérique à intégration de services)

Un tel réseau permet la transmission simultanée de voix et de données numériques.

Contrairement à l'accès commuté, le téléphone ne sera pas occupé lorsqu'il sera connecté à Internet et sa vitesse sera beaucoup plus élevée.

PON (réseau optique passif)

Le câble conventionnel est progressivement remplacé par la fibre optique qui, malgré l'augmentation du coût, ouvre des possibilités complètement différentes.

La technologie PON permet de transférer des données à haut débit depuis les équipements de l'entreprise de télécommunications vers l'abonné. La qualité du signal transmis via la fibre optique est d'un ordre de grandeur supérieure à celle via un câble conventionnel.

WiMAX

Type de communication sans fil capable de transmettre des informations sur des distances de plusieurs kilomètres à grande vitesse. Fourni par les entreprises de télécommunications pour l'accès à Internet à leurs clients, à travers l'installation de stations de base et de terminaux Équipement WiMAX. Cette technologie gagne en popularité.

Internet par satellite

L'organisation d'un canal d'accès par satellite nécessite :

1. installation d'équipements satellitaires spécifiques adaptés au satellite - antennes « paraboliques » ;
2. inscription auprès d'un fournisseur fournissant un accès à Internet via le satellite spécifié.

Il est à noter qu'il existe deux options pour utiliser Internet par satellite :

1. organisation asymétrique du canal de communication ;
2. canal symétrique.

La première méthode est moins chère pour l’utilisateur. Les demandes de colis sortantes passent par un canal distinct. C'est très peu de trafic et il suffit d'utiliser l'Internet mobile, payé séparément.

La réception des données demandées s'effectue via un canal satellite. La vitesse de réception et le trafic reçu du satellite sont nettement supérieurs à ceux des paquets sortants.

La deuxième option est beaucoup plus chère. Il permet l'échange de trafic entrant et sortant directement via satellite. L'avantage indéniable de ce type de connexion est la possibilité d'organiser l'accès à Internet depuis n'importe où dans le monde si l'équipement nécessaire est utilisé.

En règle générale, il est utilisé lorsqu'il est nécessaire d'avoir accès à Internet et qu'il n'existe aucune autre option pour le connecter.

Technologie DOCSIS ou connexion via câble TV

Certains opérateurs utilisent ce type de connexion télévision par câble. Le principe de fonctionnement de ce schéma est assez simple. Un câble coaxial amené dans les appartements des abonnés via un diviseur se branche en deux sorties :

1. une chaîne fonctionne directement sur le téléviseur ;
2. la deuxième sortie est connectée via un modem utilisant la technologie DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Spécifications).

Ce modem distribue ensuite Internet aux appareils électroniques récepteurs. Et dans le cas le plus simple, vous pouvez même utiliser une carte informatique spéciale (tuner TV) prenant en charge cette technologie.

Cette méthode n'est pas largement utilisée en raison d'inconvénients importants :

• la largeur du canal dépend fortement du nombre d'abonnés connectés utilisant la connexion Internet ;
• faible vitesse de transfert d'informations.

Cependant, les câblo-opérateurs peuvent profiter de cette opportunité pour fournir des services supplémentaires à leurs clients.

Internet mobile

Le principal avantage de cette méthode est qu'Internet est toujours à portée de main, mais il est limité par le réseau actuel de l'opérateur mobile. La connexion s'effectue via le modem intégré d'un appareil mobile (téléphone, smartphone, communicateur, tablette) ou via le fonctionnement d'un modem USB séparé.

L'Internet mobile utilise l'un des types de technologies suivants :

• GPRS,
• BORD,

Même si faible vitesse transfert d'informations (GPRS - jusqu'à 40 Kbps, EDGE - jusqu'à 236 Kbps, 3G - jusqu'à 3,6 Mbps et seulement 4G - environ 100 Mbps), ce type d'accès Internet est populaire.

La liste envisagée des méthodes de transfert de données répond le mieux aux intérêts du maître de maison en assurant la communication via Internet. Les méthodes restantes sont plus adaptées aux organisations de bureau.