Chapitre 4 : Optimisation d'antennes imprimées pour les normes
4.1 Présentation du réseau local sans fil Wi-Fi
Le mot générique Wi-Fi signifiant Wireless Fidelity (Fidélité sans fil) est apparu depuis 1999. Cette nouvelle technologie de réseau sans fil, permet une utilisation dans divers domaines, et particulièrement l'accès à Internet haut débit et sans fil. Mais l'engouement vers le Wi-Fi tient aussi à son aspect financier. A la différence des réseaux de téléphonie mobile, les licences d'exploitation à l'extérieur sont gratuites. La mise en place d'un réseau Wi-Fi, en intérieur, est libre et ne nécessite pas d'autorisation préalable.
Le Wi-Fi est un réseau local de type Ethernet à accès sans fil. Actuellement, les débits sont de 2 à 11 Mbps dans la bande de fréquence de 2,4 GHz. Des évolutions de cette norme sont en cours, pour permettre des transferts plus importants sur la même bande et celle des 5 GHz.
4.1.2
Présentation des réseaux sans fil
Un réseau sans fil est un réseau qui permet de faire communiquer des équipements distants sans liaison filaire. Ces réseaux sans fils sont basés sur des liaisons utilisant des ondes radioélectriques (radios et infrarouges).
Outre la mobilité qui est introduite, l’autre avantage de ce type de réseau est principalement la mise en oeuvre simplifiée par rapport à des installations filaires qui demandent des aménagements dits ''lourds''.
Ce type de réseau présente aussi des inconvénients. Les transmissions radioélectriques servent à beaucoup d’applications dans divers domaines et sont sensibles à des interférences, d’où la nécessité d’une réglementation pour pouvoir utiliser ces ondes. De plus, apparaît le problème de la sécurité lié à la transmission par ondes hertziennes, d’où la nécessité de mettre en place des outils de sécurisation.
Il existe une réglementation internationale et une réglementation dans chaque pays, en fonction des plages de fréquences utilisées (comme la FM par exemple).
Il existe plusieurs normes de réseaux sans fil en fonction de la fréquence, du débit et de la portée (distance) :
• Réseaux personnels sans fil WPAN (Wireless Personal Area Network).
• Réseaux locaux sans fil WLAN (Wireless Local Area Network).
• Réseaux métropolitains sans fil WMAN (Wireless Metropolitan Area Network).
• Réseaux étendus sans fil : WWAN (Wireless Wide Area Network).
4.1.2.1 Réseaux personnels sans fil : WPAN (Wireless Personal Area
Network)
Ce type de technologie concerne les réseaux sans fil utilisant des fréquences hertziennes ou infrarouges, d’une faible portée, quelques dizaines de mètres. Ce type de
réseau sert généralement à relier des périphériques à des ordinateurs (imprimante, PDA...). Il existe plusieurs technologies utilisées pour ce type de réseau, la plus connue est Bluetooth (norme IEEE 802.15.1) initiée par Ericsson, qui propose un débit de 1 Mbps pour une portée maximale de 30 mètres et une basse consommation énergétique.
4.1.2.2 Réseaux locaux sans fil : WLAN (Wireless Local Area Network).
Cette technologie a été conçue initialement pour construire des réseaux locaux Ethernet sans fil utilisant des fréquences hertziennes, pour une portée d’une centaine de mètres.
Tout l’intérêt de cette technologie réside dans le fait qu’on peut connecter par le biais de ce standard des types de matériels différents tels que ordinateurs, périphériques, PAD,.. et Internet.
Il existe plusieurs technologies dont les deux principales sont :
• Wi-Fi (norme IEEE 802.11) pour un débit de transmission pouvant aller jusqu’à 54 Mbps.
• HiperLan2 (norme européenne ETSI) pour un débit de transmission pouvant aller jusqu’à 54 Mbps.
4.1.2.3 Réseaux métropolitains sans fil : WMAN (Wireless Metropolitan Area Network)
Ce type de réseau est aussi appelé Boucle Locale Radio (BLR). Il est basé sur la norme IEEE 802.16. Il vise des entreprises ou des collectivités ayant des besoins en débits permettant de concurrencer les lignes spécialisées à moindre coût d'exploitation. Cependant les contraintes restent là encore liées à l'éloignement d'un relais (3 à 10 Km). Seules les grandes agglomérations sont actuellement dotées des antennes nécessaires. Les débits garantis s'échelonnent de 128 kbps à 4 Mbps. Au forfait de connexion s'ajoute un coût d'installation de l'antenne de réception des données.
4.1.2.4 Réseaux étendus sans fil : WWAN (Wireless Wide Area Network)
• GPRS (General Packet Radio Service)
• UMTS (Universal Mobile Telecommunication System)
4.1.3
Norme 802.11 : Wi-Fi
Ce standard adopté par l’IEEE en 1999 est défendue par l’Alliance pour la Compatibilité de l’Ethernet sans fil (WECA, Wireless Ethernet Compatibility Alliance). Cet organisme est chargé de maintenir l’interopérabilité entre les matériels répondant à la norme 802.11 b.
Le Wi-Fi permet la mise en place de réseaux locaux entre de nombreux utilisateurs, avec un débit de transfert théorique de 11 Mbits/s pour un rayon d’action de quelques dizaines de mètres dans la bande de fréquence de 2,4 GHz. Il peut être étendu si on rajoute des relais.
Des évolutions de la norme 802.11b sont en cours de standardisation par l’IEEE :
• Le standard 802.11a doit permettre le débit de transmission à 54 Mbits/s, mais dans la gamme de fréquence des 5 GHz
• Le standard 802.11g doit permettre d’élever la vitesse de transmission à 54 Mbits/s, tout en restant dans la bande de fréquence des 2,4 GHz
• Le standard 802.11h doit permettre la mise en conformité avec le standard européen HIPERLAN2 (HIgh PErformance Radio LAN version 2) pour un fonctionnement dans les bandes de fréquence de 5 GHz.
Le Tableau 4.1 suivant présente les différentes révisions de la norme 802.11 et leur signification concernant leur occupation dans la gamme de fréquence [49-51].
Nom de la norme Appellation Description
802.11a Wi-Fi 5
La norme 802.11a (baptisé le Wi-Fi 5) permet d'obtenir un haut débit (54 Mbps théoriques, 30 Mbps réels). Le norme 802.11a spécifie 8 canaux radio dans la bande de fréquence des 5 GHz.
802.11b Wi-Fi
La norme 802.11b est la norme la plus répandue actuellement. Elle propose un débit théorique de 11 Mbps (6 Mbps rééls) avec une portée pouvant aller jusqu'à 300 mètres dans un environnement dégagé. La plage de fréquence utilisée est la bande des 2,4 GHz, avec 3 canaux radio disponibles.
802.11g
La norme 802.11g offrira un haut débit (54 Mbps théoriques, 30 Mbps réels) sur la bande de fréquence des 2,4 GHz. Cette norme n'a pas encore été validée, le matériel disponible avant la finalisation de la norme risque ainsi de devenir obsolète si celle-ci est modifiée ou amendée. La norme 802.11g a une compatibilité ascendante avec la norme 802.11b, ce qui signifie que des matériels conformes à la norme 802.11g pourront fonctionner en 802.11b
802.11h
La norme 802.11h vise à rapprocher la norme 802.11 du standard Européen (HIPERLAN 2, d'où le h de 802.11h) et être en conformité avec la réglementation européenne en matière de fréquence et d'économie d'énergie.
Tableau 4.1 : Différentes normes de la grande famille 802.11