2. et la couche bande de base.
Ces couches prennent en charge les tâches matérielles comme le contrôle du saut de fréquence et la synchronisation des horloges.
1. La couche radio
La couche radio (la couche la plus basse) est gérée au niveau matériel. C'est elle qui s'occupe de l'émission et de la réception des ondes radio. Elle définit les caractéristiques telles que la bande de fréquence et l'arrangement des canaux, les caractéristiques du transmetteur, de la modulation, du récepteur, etc.
Le système Bluetooth opère dans les bandes de fréquences ISM (Industrial, Scientific and Medical) 2,4 GHz dont l'exploitation ne nécessite pas de licence vu la faible puissance d'émission et le risque faible d'interférences. Cette bande de fréquences est comprise entre 2 400 et 2 483,5 MHz. Un transceiver à sauts de fréquences est utilisé pour limiter les interférences et l'atténuation.
Deux modulations sont définies : une modulation obligatoire utilise une modulation de fréquence binaire pour minimiser la complexité de l'émetteur ; une modulation optionnelle (mode EDR) utilise une modulation de phase (PSK à 4 et 8 symboles). La rapidité de modulation est de 1 Mbaud pour toutes les modulations. La transmission duplex utilise une division temporelle.
Les 79 canaux RF sont numérotés de 0 à 78 et séparés de 1 MHz en commençant par 2 402 MHz.
Le codage de l'information se fait par sauts de fréquences et la période est de 625 µs, ce qui permet 1 600 sauts par seconde.
Il existe trois classes de modules radio Bluetooth sur le marché :
3 Wireless Local Area Network (WLAN) 3.1 Wi-Fi
Le Wi-Fi est un ensemble de protocoles de communication sans fil régis par les normes du groupe IEEE 802.11 (ISO/CEI 8802-11). Un réseau Wi-Fi permet de relier par ondes radio plusieurs appareils informatiques (ordinateur, routeur, téléphone intelligent, etc.) au sein d'un réseau informatique afin de permettre la transmission de données entre eux.
Les normes IEEE 802.11 (ISO/CEI 8802-11), qui sont utilisées internationalement, décrivent les caractéristiques d’un réseau local sans fil (WLAN). La marque déposée « Wi-Fi » correspond initialement au nom donné à la certification délivrée par la Wi-Fi Alliance (« Wireless Ethernet
Compatibility Alliance », WECA), organisme ayant pour mission de spécifier l’interopérabilité entre les matériels conformes à la norme 802.11 et de vendre le label « Wi-Fi » aux matériels répondant à ses spécifications. Pour des raisons de facilité d’usage (et de marketing) le nom de la norme se confond aujourd’hui avec le nom de la certification (c’est le cas en France, en Espagne, au Canada, en Suisse, en Tunisie…). Ainsi, un réseau Wi-Fi est en réalité un réseau répondant à une des normes IEEE 802.11. Dans d’autres pays (en Allemagne, aux États-Unis par exemple) de tels réseaux sont aussi nommés par le terme générique WLAN : Wireless LAN (réseau local sans fil).
Grâce aux normes Wi-Fi, il est possible de créer des réseaux locaux sans fil à haut débit. En
pratique, le Wi-Fi permet de relier des ordinateurs portables, des machines de bureau, des assistants personnels (PDA), des objets communicants ou même des périphériques à une liaison haut débit : de 11 Mbit/s théoriques ou 6 Mbit/s réels en 802.11b, à 54 Mbit/s théoriques ou environ 25 Mbit/s réels en 802.11a ou 802.11g, 600 Mbit/s théoriques pour le 802.11n2,3, et 1,3 Gbit/s4 théoriques pour le 802.11ac normalisé depuis décembre 2013.
La portée atteint plusieurs dizaines de mètres en intérieur (généralement entre une vingtaine et une cinquantaine de mètres). Ainsi, des fournisseurs d’accès à Internet peuvent établir un réseau Wi-Fi connecté à Internet dans une zone à forte concentration d’utilisateurs (gare, aéroport, hôtel, train…).
Ces zones ou points d’accès sont appelés bornes Wi-Fi ou points d’accès Wi-Fi ou « hot spots ».
a) Les normes IEEE 802.11
Norme Description
802.11a Wireless network bearer operating in the 5 GHz ISM band with data rate up to 54 Mbps
802.11b Wireless network bearer operating in the 2.4 GHz ISM band with data rates up to 11 Mbps
802.11e Quality of Service enhancements for wireless LAN applications : Voice over Wireless LAN and streaming multimedia
802.11f Provides wireless access point communications among multivendor systems (handover)
802.11g Wireless network bearer operating in 2.4 GHz ISM band with data rates up to 54 Mbps
802.11h Spectrum and Transmit Power Management Extensions 802.11i Authentication and encryption
802.11j Wireless LAN operation in the 4.9 to 5 GHz band to conform to the Japanese rules for radio operation for indoor, outdoor and mobile applications
802.11k Defines and exposes radio and network information to facilitate the management and maintenance of a mobile Wireless LAN
802.11n Wireless network bearer operating in the 2.4 and 5 GHz ISM bands with data rates up to 600 Mbps
802.11 p Wireless access in vehicular environments (WAVE) 802.11r
Permit continuous connectivity aboard wireless devices in motion, with fast and secure handoffs from one base station to another managed in a seamless manner
802.11s Mesh networking
802.11ac Wireless network bearer operating below 6GHz to provide data rates of at least 1Gbps for multi-station operation and 500 Mbps on a single link 802.11ad Wireless network bearer providing very high throughput at frequencies up
to 60GHz
La connectivité sans fil pour les ordinateurs est maintenant bien établi et pratiquement tous les nouveaux ordinateurs portables contiennent une capacité Wi-Fi. Parmi les solutions WLAN qui sont disponibles à la norme IEEE 802.11, souvent appelée Wi-Fi, est devenue le standard de facto. Avec des vitesses de fonctionnement des systèmes utilisant les normes de l'ordre de 54 Mbps étant monnaie courante IEEE 802.11, la connexion Wi-Fi est en mesure de bien rivaliser avec les systèmes câblés. En raison de la flexibilité et la performance du système, les connexions Wi-Fi sont très répandues et d'usage courant. Ceux-ci permettent aux gens d'utiliser leurs ordinateurs portables, tablettes et téléphones intelligents comme ils attendent dans les hôtels, salons d'aéroport, des cafés, et de nombreux autres endroits en utilisant un lien sans-fil plutôt que de devoir utiliser un câble.
Outre les normes 802.11 utilisés pour les connexions temporaires, et pour des applications de réseau sans fil temporaire de réseau local sans fil, ils peuvent également être utilisés pour des installations plus permanentes. Dans les bureaux, les équipements WLAN peuvent être utilisés pour fournir des solutions WLAN semi-permanents. Voici l'utilisation des équipements WLAN dans les bureaux qui permet d’être mise en place sans la nécessité de câblage permanent, ce qui peut fournir une
économie considérable. L'utilisation d'équipements WLAN permet des changements à apporter dans le bureau sans avoir à re-câblage.
En conséquence, la norme Wi-Fi, IEEE 802.11 est largement utilisé pour fournir des solutions WLAN à la fois pour les connexions temporaires dans les points chauds dans les cafés, aéroports, hôtels et autres lieux semblables ainsi que dans des scénarios de bureau.
Tous les normes 802.11 Wi-Fi fonctionnent dans les bandes de fréquences ISM (Industrial, Scientific and Medical). Ceux-ci sont partagés par une variété d'autres utilisateurs, mais aucune licence n’est requise pour le fonctionnement dans ces fréquences. Cela les rend idéales pour un système général ou pour une utilisation généralisée.
Il y a un certain nombre de normes qui sont d'usage courant. Ce sont les normes 802.11a, 802.11b, 802.11g et la norme 802.11n est la dernière offrant des taux de données brutes jusqu'à 600 Mbps.
Chacune des différentes normes a des caractéristiques différentes et elles ont été lancées à des moments différents. La première norme 802.11 WLAN 802.11b était acceptée. Elle a utilisé des fréquences 2,4 GHz, une bande de fréquence industrielle et scientifique médial (ISM), avec des débits de données de 11 Mbps en utilisant un schéma de modulation connu comme Modulation par codes complémentaires (CCK) ainsi que le soutien Direct-Sequence Spread Spectrum ou DSSS, de la spécification l'original 802.11. Presque en parallèle avec celle-là, une seconde norme a été définie.
C’était la 802.11a qui a utilisé une technique de modulation différente, Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) et permet d’utiliser une autre bande ISM à 5 GHz. Des deux normes, que la variante 802.11b a été tirée. C’est principalement parce que les puces électroniques pour la bande ISM basse fréquence à 2,4 GHz étaient plus disponibles et moins coûteuses à fabriquer que celles à 5 GHz.
802.11a 802.11b 802.11g 802.11n
largeur de canal (MHz)
nominal 20 20 20 20, ou 40
Les largeurs de bande de 20 MHz nominales sont généralement citées, bien que la bande passante réelle est généralement admise est de 22 MHz.(Mbps = Méga bits par seconde)
Les réseaux IEEE 802.11
Il existe deux types de réseau WLAN qui peuvent être formés: réseaux d'infrastructures; et les réseaux ad-hoc.
L'application de l'infrastructure vise à zones de bureaux ou de fournir un "hotspot". L'équipement WLAN peut être installé à la place d'un système filaire, et peut fournir des économies de coûts considérables, en particulier lorsqu'ils sont utilisés dans les bureaux établis. Un réseau fédérateur filaire est toujours nécessaire et est relié à un serveur. Le réseau sans fil est ensuite subdivisée en un certain nombre de cellules, chacune desservie par une station de base ou du point d'accès (AP) qui agit comme un dispositif de commande pour la cellule. Chaque point d'accès peut avoir une
fourchette comprise entre 30 et 300 mètres et dépend de l'environnement et l'emplacement du point d'accès.
L'autre type de réseau qui peut être utilisé est appelé un réseau Ad-Hoc. Ces réseaux sont formés quand un certain nombre d'ordinateurs et de périphériques sont réunis. Ils peuvent être nécessaires lorsque plusieurs personnes se réunissent et ont besoin de partager des données ou s’ils ont besoin d'accéder à une imprimante sans la nécessité d'avoir à utiliser des connexions filaires. Dans ce cas, les utilisateurs ne communiquent pas entre eux et pas avec un grand réseau câblé. En conséquence, il n’y a point d'accès et des algorithmes spéciaux dans les protocoles sont utilisés pour permettre à l'un des périphériques de prendre en charge le rôle de maître (Master) pour contrôler le réseau et les autres agissant comme esclaves (Slave).
Canaux Wi-Fi / WLAN, les fréquences, les bandes et bandes passantes
Les normes Wi-Fi / WLAN IEEE 802.11 définissent les attributs pour les différents canaux qui peuvent être utilisés.
Ces attributs permettent à différents modules Wi-Fi pour échanger (parler) les uns les autres et configurer efficacement un réseau WLAN.
Bandes ISM et Wi-Fi
Le Wi-Fi est destiné à une utilisation dans le spectre sans licence. Cela permet aux utilisateurs d'accéder au spectre radioélectrique, sans la nécessité pour les règlements et restrictions qui pourraient être applicables ailleurs. L'inconvénient est que ce spectre est également partagée par de nombreux autres utilisateurs et par conséquent le système doit résister aux interférences.
Il existe un certain nombre de bandes de fréquences sans licence dans une variété de régions du spectre radioélectrique. Souvent ceux-ci sont considérés comme des bandes ISM - industriel, scientifique et médical, et ils sont utilisées par les fours à micro-ondes pour les communications radio. Beaucoup de ces bandes, y compris les deux utilisées pour le Wi-Fi sont à dotations globales, bien que les restrictions locales peuvent s’appliquer pour certains aspects de leur utilisation.
Les principales bandes utilisées pour la réalisation d'une connexion Wi-Fi sont ceux dans le tableau ci-dessous:
Souvent considéré comme la bande des 2,4 GHz, ce spectre est le plus largement utilisé des bandes disponibles pour le Wi-Fi. Utilisé par 802.11b, g, et n. Il peut transporter un maximum de trois canaux sans chevauchement.
5725 5875
Cette bande des 5 GHz ou 5,8 GHz offre une bande passante supplémentaire, et étant à une fréquence plus élevée, les coûts d'équipement sont légèrement plus élevés, bien que l'utilisation, et donc des interférences sont moindres. Il peut être utilisé par 802.11a et n. Il peut transporter jusqu'à 23 canaux sans chevauchement, mais donne une portée plus courte que 2,4 GHz.
Canaux 802.11 à 2,4 GHz
Il y a un total de quatorze canaux définis pour une utilisation par Wi-Fi 802.11 pour la bande ISM 2,4 GHz. Pas tous les canaux sont admis dans tous les pays: 11 sont autorisés par la FCC et utilisés dans ce qu'on appelle souvent le domaine en Amérique du Nord, et 13 sont acceptés en Europe où les chaînes ont été définies par l'ETSI. Les canaux WLAN / Wi-Fi sont espacées 5 MHz en dehors (à l'exception d'un espacement de 12 MHz entre les deux derniers canaux).
Les normes WLAN 802.11 spécifient une bande passante de 22 MHz et un canal de séparation de 25 MHz, bien que les chiffres nominaux pour la bande passante de 20 MHz sont souvent donnés. La largeur de bande et le canal de séparation 20/22 MHz de 5 MHz signifie que des canaux adjacents se chevauchent et des signaux sur des canaux adjacents interfèrent les uns avec les autres.
La bande passante de canal 22 MHz est valable pour toutes les normes même si la norme WLAN 802.11b peut fonctionner à des vitesses variées: 1; 2; 5,5 ou 11 Mbps et la norme 802.11g plus récente peut fonctionner à des vitesses allant jusqu'à 54 Mbps. Les différences se produisent dans le schéma de modulation RF utilisé, mais les canaux WLAN sont identiques sur l'ensemble des normes applicables 802.11.
Lorsque vous utilisez Wi-Fi 802.11 pour fournir des solutions WLAN pour les bureaux, l'utilisation hotspots générales ou pour les applications WLAN, il est nécessaire de veiller à ce que les paramètres tels que les canaux sont correctement définies pour assurer que les performances requises soient atteintes.
Canaux de fréquences 2,4 GHz Wi-Fi
Le tableau ci-dessous fournit les fréquences pour le total de quatorze canaux Wi-Fi 802.11 qui sont disponibles dans le monde entier. Tous ces canaux ne sont pas disponibles pour une utilisation dans tous les pays.
Numéro de
Chevauchement des canaux Wi-Fi à 2,4 GHz et la sélection
Les canaux utilisés pour le Wi-Fi sont séparés par 5 MHz dans la plupart des cas mais avec une bande passante de 22 MHz. En conséquence les canaux se chevauchent et on peut voir qu'il est possible de trouver un maximum de trois canaux sans chevauchement. Par conséquent, s’il y a des pièces adjacentes de l'équipement WLAN qui doivent travailler sur les chaînes non-ingérence, il y a seulement une possibilité de trois. Il y a cinq combinaisons de canaux disponibles de non
chevauchement et sont donnés ci-dessous:
Chevauchement et canaux Wi-Fi et ceux qui peuvent être utilisés comme des ensembles.
D'après le diagramme ci-dessus, on peut voir que les canaux Wi-Fi 1, 6, 11, ou 2, 7, 12 ou 3, 8, 13 ou 4, 9, 14 (si cela est autorisé) ou 5, 10 (et, éventuellement, 14 si autorisé) peuvent être utilisés ensemble comme des ensembles. Souvent les routeurs Wi-Fi sont mis sur le canal 6 par défaut, et donc l'ensemble des canaux 1, 6 et 11 est peut-être le plus largement utilisé.
Comme certains l'énergie des signaux s’étale encore en dehors de la bande passante nominale, si seulement deux canaux sont utilisés, plus ils sont éloignés l’un de l'autre meilleure, meilleure est la performance.
On constate que lorsque l'interférence existe, le débit du système est réduite. Il est préférable donc de réduire les niveaux d'interférence pour améliorer la performance globale de l'équipement WLAN.
Avec l'utilisation de la norme IEEE 802.11n, il existe la possibilité d'utiliser des largeurs de bande de signal de chacune des 20 MHz ou 40 MHz. Lorsque la bande passante de 40 MHz est utilisée pour obtenir le débit de données plus élevé, ce qui réduit évidemment le nombre de canaux qui peuvent être utilisés.
802.11n capacité du canal 40 MHz
Le diagramme ci-dessus montre les signaux 802.11n 40 MHz. Ces signaux sont désignés par leurs numéros de canal central équivalentes.
Réseaux WLAN 2,4 GHz et disponibilité des canaux Wi-Fi
Compte tenu des différences dans les attributions de fréquences dans le monde entier et des
exigences différentes pour les autorités réglementaires, tous les canaux WLAN sont disponibles dans tous les pays. Le tableau ci-dessous donne une indication générale de la disponibilité des différents canaux Wi-Fi dans les différentes parties du monde.
Numéro de canal
Europe (ETSI)
Amérique du Nord
(FCC) Japon
1 ✔ ✔ ✔
2 ✔ ✔ ✔
3 ✔ ✔ ✔
4 ✔ ✔ ✔
5 ✔ ✔ ✔
6 ✔ ✔ ✔
7 ✔ ✔ ✔
8 ✔ ✔ ✔
9 ✔ ✔ ✔
10 ✔ ✔ ✔
11 ✔ ✔ ✔
12 ✔ Aucun ✔
Ce tableau est seulement fournit une vue d'ensemble, et il peut y avoir des variations entre les différents pays. Par exemple, certains pays de la zone européenne l'Espagne ont des restrictions sur les canaux qui peuvent être utilisés (France: les canaux 10 à 13 canaux et l'Espagne 10 et 11) l'utilisation du Wi-Fi et ne permettent pas un grand nombre de canaux qui pourraient être considérés à être disponible, bien que la position est susceptible de changer.
Réseaux Wi-Fi à 3,6 GHz
Cette bande de fréquences ne est autorisée que pour une utilisation dans les États-Unis en vertu d'un régime connu sous le nom 802.11y. Ici stations alimentés élevés peuvent être utilisés comme liaison terrestre pour les réseaux, etc.
Numéro
Remarque: la fréquence centrale de canal dépend de la bande passante utilisée. Ceci explique le fait que la fréquence centrale pour différents canaux est différente si différentes largeurs de bande de signaux sont utilisés.
Canaux Wi-Fi à 5 GHz et fréquences
Comme la bande 2,4 GHz devient plus encombré, de nombreux utilisateurs optent pour utiliser la bande des 5 GHz ISM. Cela fournit non seulement plus de spectre, mais il ne est pas aussi
largement utilisé par Wi-Fi ainsi que de nombreux autres appareils, y compris des éléments tels que les fours à micro-ondes, etc.
Numéro de