Les différentes technologies sans fil Les technologies sans fil : mis e en garde garde
Il existe aujourd'hui de nombreuses technologies
(De
sans fil standardisées. Il n'existe pas de technologie
communications) à Tozeur (Tunisie) en mai 2003 :
parfaite et chacune d'elle représente un équilibre
http://www.fing.org/index.php?num=3869,2.. http://www.fing.org/index.php?num=3869,2
entre différents facteurs (portée, débit, etc.). Le
Une première distinction entre les réseaux sans fils
choix d'une technologie sans fil dépend donc de
dépend de leur champ d'action. Suivant leur portée,
l'usage que l'on souhaite en faire. Les recherches
ils pourront permettre la mise en place de réseaux
ont cependant permis d'augmenter significativement
personnels (WPAN,
la performance des réseaux. Aussi les réseaux les
Network), locaux (WLAN, Wireless Local Area
plus récents, et ceux qui seront mis en œuvre dans
Network),
les prochains mois, ouvrent la voie à de nouvelles
Metropolitan Area Network) ou même distants
possibilités et de nouveaux usages.
(WWAN, Wireless Wide Area Network). Bien sûr,
Cette fiche présente les différents types de réseaux
une
sans fil existants et quelques critères pour choisir
équipements d'une personne au réseau mondial
celui ou ceux les plus adaptés. On pourra se référer
sera constituée de différents types de réseaux. A
également au document "quel type de réseau
chaque niveau d'échelle, du personnel au global, les
choisir",
données pourront passer sur des réseaux sans fils
synthèse
effectuée
à
partir
des
présentations de l'université de printemps du Dnac
nouvelles
architectures
Wireless
métropolitains
architecture
pour
Personal
(WMAN,
permettant
de
les
Area
Wireless
relier
les
ou filaires.
Pour bien comprendre les différences entre les grands types de réseaux, il est important de faire une deuxième distinction, cette fois entre les réseaux avec ou sans signalisation :
•
Les réseaux avec signalisation ont été mis en œuvre par les opérateurs de télécommunication pour le téléphone. Ces réseaux permettent également aujourd'hui d'échanger des données en particulier avec les téléphones mobiles de nouvelle génération (3G) ;
•
Les réseaux locaux de type Ethernet sont appelés sans signalisation. Internet utilise principalement des réseaux de ce type.
Les réseaux avec signalisation permettent de
réseau de transfert de paquets détermine en
garantir une bande passante dans le cas d’une
général un circuit virtuel). Dans les réseaux sans
commutation de circuits et donnent des possibilités
signalisation, les paquets échangés entre tout le
de garantie pour un transfert de paquets (une fois
monde se partagent la bande passante. Ce dernier
établie,
est
type de réseau rend plus difficile de garantir un
deux
débit mais est beaucoup plus simple et moins chers
une
entièrement
connexion dédiée
à
de
type
l'échange
circuit entre
correspondants mais une connexion dans un
à mettre en œuvre.
Les réseaux sans fils personnels (WPAN) Les réseaux personnels servent à relier différents
apparaissent : l'une permettant le haut débit - UWB
appareils dans un rayon réduit. Aujourd'hui, le
-, et l'autre la connexion d'équipements très peu
réseau personnel sans fil le plus connu est
chers - Zigbee.
Bluetooth.
Deux
nouvelles
technologies
Bluetooth
Harald Blåtand dit "la dent bleue" a été roi du
liaisons
Danemark de 940 à 981. Il a donné son nom à la
périphériques ou interconnecter deux appareils
technologie Bluetooth, mise au point par le Suédois
(assistant
Ericsson.
ordinateur…).
Cette
technologie
permet
de
faire
point
à
point
personnel,
pour
connecter
téléphone,
les
micro-
communiquer un appareil maître avec 7 autres
Bluetooth est aujourd'hui standardisé sous le nom
appareils esclaves, elle est principalement prévue
IEEE 802.15.1. Il permet des débits jusqu'à 750
pour remplacer les câbles qui relient les appareils et
Kb/s dans un rayon de moins de 10 mètres. Il utilise
périphériques entre eux. Il est possible de constituer
la bande de fréquence des 2,4 GHz également
dans un même rayon d'action un maximum de 10
utilisée par Wi-Fi et … les fours à micro-ondes.
groupes (soit 80 appareils en théorie). Ce type de
Cette bande de fréquence ne nécessite pas de
liaison est plutôt dédié au remplacement des
licence.
Ultra Wide Band - UWB UWB
L'Ultra Wide Band utilise une grande partie du
quelques dizaines de mètres (lorsque l'on agrège
spectre pour échanger des données. Le signal pour
les 6 systèmes UWB qui peuvent agir dans le même
chaque bande de fréquence est donc très faible et
rayon avec chacun un débit maximum de 50 Mb/s).
ne perturbe pas les autres signaux qui se trouvent
Des travaux récents devraient permettre d'étendre
sur leur propre bande (Wi-Fi, etc.). L'UWB répond
la
au
concurrencer les réseaux locaux sans fils.
standard
transmettre
IEEE
plusieurs
802.15.3
et
centaines
permet
de
Mb/s
sur
de
portée
d'UWB
lui
permettant
de
venir
Zigbee Zigbee
est
essentiellement
un les
réseau
pour
commandes
transporter et
non
des
personnels sans fils en étoile à très bas coûts. Il existe deux versions de Zigbee :
données. Il permet la mise en place de réseaux •
IEEE 802.15.4 qui permet de communiquer à 250 Kb/s jusqu'à 10 mètres pour relier au maximum 255 appareils (bande de fréquence des 2,4 GHz)
•
IEEE 802.15.4a qui est limité à 20 Kb/s mais permet une portée jusqu'à maximum 75 mètres pour relier au maximum 65 000 appareils (bande de fréquence des 900 KHz)
Zigbee
est
particulièrement
adapté
à
la
même peux chers. L'autonomie peut être de deux
communication d'objet à objet qui ne nécessite pas
ans avec des piles alcalines standards. L'objectif de
de grands débits mais dont le coût doit permettre
Zigbee est qu'il soit rentable de rendre une simple
son intégration dans un grand nombre d'objets
ampoule communiquante.
RFID Il peut sembler étonnant de placer les puces Radio
systèmes
Fréquences dans la liste des réseaux personnels
Speedpass) et la baisse des prix des réseaux
sans fils. Bien qu'elles ne comportent en général
Zigbee. La technologie RFID permet une portée de
que très peu de puissance de calcul, les étiquettes
3 m dans le cas de puces passives (ne nécessitant
RFID permettent cependant une communication
pas d'alimentation).
avec les objets à un prix extrêmement bas. Les
Les RFID sont en cours de standardisation dans le
protocoles utilisés sont aujourd'hui différents des
consortium EPCglobal avec un premier standard
autres réseaux. Les puces RFID n'ont pas de pile
EPC 1.0 publié en septembre 2003 (Electronic
IP,
Product Code). Voir aussi "Rfid : entre mythes et
mais
transmettent
un
simple
identifiant.
de
paiement
comme
Navigo
Cependant on pourrait voir à terme la fusion des
réalités"
deux mondes avec la montée en puissance des
http://www.fing.org/index.php?num=4560,2
ou
:
puces RFID (qui devrait être utilisé dans les
Les réseaux locaux sans fils (WLAN) La percée de Wi-Fi ces dernières années a fait
quelques mètres, montre des velléités de briser les
connaître les réseaux sans fil. La famille Wi-Fi
barrières (ce fut le cas avec les annonces de
s'agrandit peu à peu. Dans le domaine des réseaux
Bluetooth
locaux sans fil, seul l'Hiperlan II tente de le
évolutions d'UWB). A l'inverse, Wi-Fi a été utilisé au
concurrencer. Cependant la montée en puissance
niveau métropolitain du fait du manque jusqu'à
des réseaux personnels jusqu'à présent limités à
présent de réseaux sans fil plus appropriés.
2.0
ou
plus
récemment
avec
les
Wi-Fi La famille des standards Wi-Fi permet d'établir un
Les réseaux de type Wi-Fi bien adaptés au
réseau sans fil sur des distances courtes (réseau
nomadisme, sont mal adaptés aux réseaux mobiles
local). Ces standards sont parfois associés à des
(appareil en déplacement). Au-delà de quelques
antennes directionnelles pour établir des liaisons
kilomètres par heure, ils décrochent.
point à point (par exemple pour interconnecter des hot spots Wi-Fi en attendant l'arrivée de WiMAX).
Il existe plusieurs types de réseaux Wi-Fi : •
IEEE 802.11 peut être cité à titre historique comme le premier standard de la série (débit théorique de 2
Mb/s) ; •
IEEE 802.11b : débit théorique 11 Mb/s - portée de 100 m à maximum quelques centaines de mètres -
bande des 2,4 GHz. Ce standard a permis l'essor des réseaux sans fils ces dernières années ; •
IEEE 802.11a : débit théorique 54 Mb/s (mais décroît avec la distance plus vite que 802.11b) - portée
d'une trentaine de mètres - sur la bande des 5 GHz ; •
IEEE 802.11g : débit théorique 54 Mb/s - portée d'une centaine de mètres - bande des 2,4 GHz ;
•
IEEE 802.11n : débit théorique 320 Mb/s - une trentaine de mètres - utilise les deux bandes 2,4 et 5
GHz. Le 802.11n intègre en base la qualité de service (le standard IEEE 802.11e). Ce standard devrait voir le jour en 2005 ou 2006.
Les extensions : •
IEEE 802.11e : extension pour un réseau avec signalisation et Qualité de Service ;
•
: extension pour le handover (passage (passage d'une cellule à l'autre sans coupure) ; IEEE 802.11f :
•
IEEE 802.11i : extension sécurité.
Les réseaux sans fils métropolitains (WMAN) et réseaux mobiles de 3e génération Les réseaux sans fils adaptés à la couverture de villes et de villages arrivent quelques années après les réseaux locaux sans fils de type WiFi. Trois grandes familles devraient voir le jo ur : •
WiMax, bien adapté aux réseaux métropolitains fixes sans fils à très haut débit (ou par l a suite faiblement mobiles) ;
•
Les réseaux mobiles de 3e génération, bien que constituant un réseau national (pour chaque opérateur de téléphonie mobile), permettent la mise en place dans les villes qui seront équipées de réseaux mobiles ;
•
MBWA, qui dans quelques années pourrait permettre des réseaux mobiles à très haut débit.
WiMax WiMax est le nom d'une marque destinée à labéliser
Les premiers tests interviennent cette année avec
des équipements compatibles avec le standard
une disponibilité en volume pour 2005. Le WiMax
américain IEEE 802.16 et la norme européenne
peut être utilisé sur plusieurs bandes de fréquence
ETSI HiperMAN. Il permet un débit théorique de 70
dont certaines nécessitent une licence.
Mb/s sur un rayon de 50 km maximum.
Le
Le WiMax est particulièrement bien adapté pour
développement d'un standard sans fil pour les
interconnecter entre eux à l'échelle d'une ville des
réseaux métropolitains ("Air Interface for Fixed
hot spots plus locaux (par exemple en WiFi).
Broadband Wireless Access Systems"). Il a définit 3
comité
IEEE
802.16
est
en
charge
du
standards principaux :
•
IEEE 802.16 pour les fréquences entre 10 et 66 GHz, avec IEEE 802.16c qui propose plusieurs
profils (choix d'options) pour ce standard ; •
IEEE 802.16a pour les fréquences entre 2 et 11 GHz.
Une nouvelle révision de ces standards (appelée
de base au déploiement du WiMAX dans les
IEEE 802.16-REVd) doit être publiée en juin 2004.
prochaines années. La qualité de service est incluse
Elle consolide les trois précédents documents sans
en base dans le standard.
ajouter de nouvelles fonctionnalités. "Le texte
Une
originel est augmenté ou modifié pour améliorer les
802.16e) pour permettre la connexion de mobiles
performances,
la
ou
jusqu'à 60 Km/h (adapté à la mobilité urbaine mais
remplacer
contenu
ou
non à la mobilité dans n'importe quel véhicule
incomplet" (texte de la demande d'autorisation de
comme un train, etc.). Elle pourrait être publiée fin
projet - PAR). C'est cette version qui devrait servir
2004, début 2005.
le
facilité
de
déploiement,
incorrect,
ambigu
extension
est
également
prévue
(IEEE
Les réseaux mobil es de 3e génération Cette fois, l'objectif est de permettre l'utilisation du
téléphones mobiles numériques tels que le GSM) et
réseau en situation de mobilité (en déplacement)
l'arrivée du transport des données avec le GPRS
quelle que soit la vitesse du véhicule ou presque.
(parfois appelé 2,5e génération), les réseaux
Les réseaux mobiles de 3e génération sont avant
mobiles de 3e génération intègrent à la fois le
tout des réseaux nationaux mais dont la taille des
transport de la voix et des données à haut débit. La
cellules nécessite la mise en place d'équipements
normalisation
dans chaque ville concernée.
génération est coordonnée au sein de l'ensemble de
Après la première génération (les téléphones
normes IMT-2000 à l'Union Internationale des
mobiles analogiques), la deuxième génération (les
Télécommunications.
des
systèmes
mobiles
de
3e
Il existe plusieurs normes de téléphonie mobile de 3e génération : •
•
•
L'UMTS, suivi par le consortium 3GPP (3rd Generation Partnership Project), permet un débit théorique jusqu'à 2 Mb/s même si les premiers déploiements se feront plutôt à 384 Kb/s. Il existe en fait deux grands types d'UMTS, suivant l'interface radio utilisée : W-CDMA ou TD-CDMA. Malheureusement, les choix de l'Europe et du Japon d'une part et celui de la Chine sont incompatibles Le Cdma 2000, suivi par le consortium 3GPP2, permet également un débit théorique maximum de 2 Mb/s. Il est plutôt soutenu par les Américains (et certains groupements asiatiques). Il existe plusieurs évolutions telles que le 1X RTT et le 3X, mais ce sont surtout les versions qui prennent mieux en compte l'internet mobile qui offrent le plus de promesses : cdma2000 EV-DO (EVolution - Data Only) et EV-DV (EVolution - Data and Voice) EDGE (Enhanced Data rates for Global Evolutions) est une évolution du GPRS qui permet des débits de 384 ou 200 Kb/s suivant la version avec un maximum de 474 Kb/s. Il permet de conserver la compatibilité ascendante GSM/GPRS dans sa version "EDGE Classic". La version "EDGE Compact" permet d'utiliser des bandes de fréquences plus réduites (inférieures à 1 MHz)
MBWA
Le "Mobile Broadband Wireless Access" est un
de 4 Mb/s en descente et 1,2 Mb/s en montée pour
standard en cours de développement : IEEE
chaque utilisateur. Le MBWA est bien adapté à la
802.20. Il devrait permettre la mise en place de
mobilité voix et données avec des terminaux
réseaux métropolitains mobiles avec des vitesses
centrés sur les données (par rapport aux réseaux
allant jusqu'à 250 km/h. le but est de permettre le
mobiles de 3e génération qui sont adaptés à la
déploiement mondial de réseaux sans fils haut
mobilité voix et données avec des terminaux
débits à un coup accessible et disponible partout,
aujourd'hui centrés sur la voix). Le standard permet
en connexion permanente et interopérables entre
une faible latence pour les données. Il devrait
les vendeurs pour les marchés des entreprises et
utiliser des technologies aujourd'hui bien maîtrisées
des utilisateurs résidentiels.
(sauts
Le MBWA utilise des bandes de fréquences avec
adaptatives…).
licence en dessous des 3,5 GHz. Il permet des
Le standard IEEE 802.20 qui sera utilisé par MBWA
débits maximums par utilisateurs de 1 Mb/s en
en est encore à un stade très préliminaire. Il a été
descente et 300 Kb/s en montée (contrairement aux
initialisé en mars 2002. Les dernières discussions
autres technologies où l'ensemble de la bande
sur le planning du projet prévoient un premier vote
passante est partagé) avec des cellules d'un rayon
en juillet ou octobre 2005 et un standard publié en
de 2,5 km maximum. Des versions utilisant un canal
mai ou décembre 2006.
plus large de 5 MHz pourraient permettre des débits
de
fréquences,
OFDM,
antennes
Les réseaux sans fi ls à long ue dist ance (WWAN) (WWAN) Le satellite permet des cellules de la taille de plusieurs pays et facilite l'accès à l'internet dans les zones rurales non accessibles avec les méthodes traditionnelles filaires et sans fil.
L'Internet par satellite Suivant la hauteur où se trouve le ou les satellites utilisés, on trouve plusieurs types de réseaux : •
Les satellites géostationnaires (GEO) sont situés à 35 800 km de la terre et tournent à la même vitesse qu'elle. Ils restent donc à la même position dans le ciel. Après plusieurs services de diffusion simple de contenus IP. Il existe maintenant des satellites permettant un accès bidirectionnels utilisant la norme DVB-S pour le lien descendant et de plus en plus souvent la norme DVB-RCS pour le lien remontant. Les prix des équipements et de la bande passante sont très variables en fonction de la technologie utilisée (bandes de fréquences Ku, Ka ou plus tard la bande V, couverture multipinceaux, etc.). Les prix pourraient encore baisser grâce à une large diffusion qui permettra le développement de circuits intégrés spécifiques pour les équipements au sol et l'arrivé du routage directement à l'intérieur du satellite.
• •
L'utilisation des orbites basses (LEO) nécessite l'envoie d'une "constellation" de satellite pour permettre d'avoir une couverture complète de la surface de la terre. Après des débuts difficiles des premières constellations de satellites, les applications commerciales se développent. C'est le cas par exemple de la société des Emirats Arabes Unis, Thuraya ( http://www.thuraya.com http://www.thuraya.com)) qui a lancé il y a trois ans un service de téléphonie et de données par Satellite couche basse.
• •
Les satellites en orbite moyenne (MEO) pourraient constituer à terme un bon compromis entre la nécessité d'un nombre réduit de satellite et la proximité de la terre qui permet des puissances moindres et des temps de latence réduits.
Tablea Tableau u c omparatif omparatif des princi pales pales t echnologies de réseaux réseaux sans fil Le tableau suivant permet de comparer les réseaux sans signalisation personnels, locaux et métropolitains en terme de débit, portée et bandes de fréquences utilisées. Type
Nom commercial
Standard
Débit théorique
RFID
EPC 1.0 ISO 10536 et ISO 14443
106 Kb/s
3m
Bluetooth
IEEE 802.15.1
750 Kb/s
10 m
UWB
IEEE 802.15.3
Jusqu'à 50 Mb/s
Quelques dizaines de mètres
Zigbee
IEEE 802.15.4
250 Kb/s
10 m
2,4
ZigBee
IEEE 802.15.4a
20 Kb/s
75 m
0,9
Wi-Fi
IEEE 802.11b
11 Mb/s
Quelques centaines de mètres
Wi-Fi
IEEE
54 Mb/s
Environ 30
WPAN
WLAN
Portée Max (mètres)
Fréquence (GHz)
Remarques
divers
<135 Khz 6.7, 8, 13.5, 27, 433, 870, 900 MHz, 2.4 et 5.8 GHz
2,4
2,4
5,5
802.11a
m
Wi-Fi
IEEE 802.11g
54 Mb/s
Environ 100 m
2,4
Wi-Fi
IEEE 802.11n
320 Mb/s
Environ 30 m
2,4 & 5,5
WiMAX
IEEE 802.16a
70 Mb/s
50 km
MBWA
IEEE 802.20
1 Mb/s garanti
Quelques centaines de mètres
2-11
WMAN
<3,5
5,86 Ghz sans licence 2,5 et 3,5 GHz avec licence
