Etude portant sur l'implantation d'un réseau sans fil (wifi ). Cas de Green Wispot S. P. R. L

II.8. Les sites d'exploitations du réseau Green Wispot

Green Wispot constitue plusieurs sites d'exploitation ou des point d'accès au réseau par exemples :

> Commune de BARUMBU ; > Commune de NGALIEMA ; > Commune de LIMETE ;

> Commune de NDJILI ; > Commune de Gombe.

Toutes les sites ci-dessus sont parmis les plus grandes stations de d'exploitation du signal d'Internet fournis par Green Wispot.

II.8.1. Technique de transmission

Les ondes radio, c'est une technique le plus utilisée dans le monde de télécommunication. C'est ainsi pour rendre le réseau plus fiable GREEN WISPOT à bien songer d'exploiter ces ondes.

a) Propagation des ondes radio

notamment disposer les bornes d'acées ( point d'acées, en pratique votre modemrouteur WiFi) de telle façons à obtenir une portée optimale.

Les ondes radio (notées RF pour radio Frequency) se propagent en ligne droite dans plusieurs directions. La vitesse de propagation des ondes dans le vide st de 3.10⁸m/s.

L'onde électromagnétique est formée par le couplage de deux champs, électrique et magnétique. La longueur d'onde (ë) est définie par le rapport entre la célérité (C) et la fréquence f :

~

ë= ~

[II.1]

Donc ë est exprimée en m, c en m/s et f en Hz

Le Wifi opérant à une fréquence f=2.4 GHz et C étant à 3×10⁸ m/s, la longer d'onde est donc 0,12248 m soit de 12,248 cm.

Dans tout autre milieu, le signal subit un affaiblissement dû à :

- la réflexion ; - la réfraction ; - la diffraction ; - l'absorption. b) Calcul de force d'un signal Wi-Fi

La puissance d'émission d'un système sans fil est estimée en deux points d'un système sans fil. Le premier porte le nom de radiateur intentionnel (IR, intentional radiator). Celui-ci comprend l'émetteur en tout le câblage et les connecteurs, hormis l'antenne. Le second point est la puissance réellement irradiée par l'antenne, désignée par le terme PIRE ou puissance isotrope rayonnée équivalente (EIRP, Equivalent Isotropically Radiated Power).

Pour mesurer à la fois la puissance de l'énergie émise et la sensibilité de réception, il est employé comme unité de mesure les milliwatts (mW) ou les décibels (dB) égaux à un dixième de bel (B).

Les décibels possèdent une relation logarithmique avec les milliwatts :

P dBm = 10log PmW [II.2]

L'aspect logarithmiques des décibels fait que toute modification de 3dB double ou divise par deux la puissance, tandis qu'une valeur négative reste possible :

Le gain de puissance obtenu a l'aide d'antennes et d'amplificateurs ainsi que la perte due a la distance, aux obstacles, a la résistivité électrique des câbles, aux connecteurs, aux prises parafoudres, aux fiches multiples et aux atténuateurs sont mesurés en dBm. Le « m » de dBm correspond à la référence à 1 milliwatt :

[II.4]

1mW

= 0dBm

Le gain de puissance dû à l'antenne est destiné en dBi (le « i » signifiant isotrope), est

employé de la même façon que dBm.

La sensibilité de réception des périphériques sans fil est évaluée de la même façon. Pour calculer les valeurs PIRES d'un ensemble sans fil, on additionne toutes les valeurs dBm des périphériques et connecteurs impliqués. La PIRE est légalement limitée dans la communauté européenne par L'ENT (Institut Européen des Normes de Télécommunication) à un maximum de 100 mW (20 dBm).

c) Absorption des ondes radios

Lorsqu'une onde radio rencontre un obstacle, une partie de sons énergie est absorbé et transformée en énergie, une partie continue à se propager de façon atténuée et une partie peut éventuellement être réfléchie.

L'atténuation d'un signal est la réduction de la puissance de celui-ci lors d'une transmission. L'atténuation R est généralement mesurée en décibels (dB) et est égale a 10fois le logarithme en base 10 de la puissance P2 a la sortie du support de transmission, divisé par la puissance P1 à l'entrée. Ainsi 1 Bel représentant 10 décibels, la formule devient :

P1

R (dB) = (10) ×log

[II.5]

On parle d'amplification lorsque R est positif, et d'atténuation lorsqu'il est négatif .Dans le cas des transmissions sans fil il s'agit plus particulièrement d'atténuations telles que nous le monte la figure II.2.

Paroi

AP

S1=100mw S2=50mw

Figure : II.2 l'atténuation et l'augmentation de signal

R (Db) = 10log (S2/S1) + -3Db

[II.6]

L'atténuation croit avec l'augmentation de fréquence ou de la distance. En outre, alors de la collision avec un obstacle, la valeur de l'atténuation dépend fortement du matériau composant l`obstacle. Généralement les obstacles métalliques provoquent une forte réflexion, tandis que l'eau absorbe le signal. Lorsqu'une onde radio rencontre un obstacle, tout ou une partie de l'onde est réfléchie, avec une perte de puissance. La réflexion est, telle que l'angle d'incidence, est égale à l'angle de réflexion, exactement comme pour la lumière. Indique la figure II.3. Illustre l'onde indentée et réfléchie.

Onde indenté onde réfléchie

Figure II.3 Onde indenté, onde réfléchie

Par définition, une onde radio est susceptible de se propager dans plusieurs directions. Par réflexions successives un signal source peut être amené à atteindre une station ou un point d'accès en empruntant des chemins multiples illustre la figure II.4.

Figure : II.4. Propagation multiple de l'onde radio

La différence de temps de propagation appelée délai de propagation entre deux signaux ayant emprunté des chemins différentes peut provoquer des interférences au niveau du récepteur, les données reçues se chevauchant. Ces interférences deviennent de plus en plus importantes avec l'augmentation de la vitesse de transmission, les intervalles de temps entre les données étant de plus en plus courts. Les chemins de propagations multiples limitent la vitesse de transmission dans les réseaux sans fil.

Pour remédier à ce probleme, les cartes et les points d'accès WiFi possèdent souvent deux antennes par émetteur. Ainsi, grâce à l'action de l'AGC(Acquisition Gain Controller), qui commute immédiatement d'une antenne a l'autre suivant la puissance des signaux, le point d'accès est capable de distinguer deux signaux, provenant de la même station. Les signaux reçus par ces deux antennes sont dits decorélés indépendants s'ils sont séparés de ë/2 (6.25 cm à 2.4 GHz).

d) Interférences

Des nombreuses sources peuvent provoquer des interférences et dégrader la qualité du signal. Il peut s'agir de bien évidement d'autres réseaux sans fil 802.11, 082.15 ou non compatibles 802, mais également de téléphones sans fil 2,4Ghz, d'appareils de surveillances d'enfants, de cameras de surveillance sans fil, des fours a micro-ondes.

Il est d'ailleurs assez ironique de constater que le canal 6 802.11b/g (2.437 #177; 0.011Ghz) employé par défaut par des nombreuse point d'accès recouvre largement une des sources d'interférence les plus fréquentes, les fours à micro-ondes. Le magnétron d'un four à micro-ondes émet théoriquement à 2,445 #177; 0.01Ghz, mais possède en pratique un modèle d'irradiation bien large.

Un phénomène de diffraction peut également être rencontré et une zone d'interférence entre l'onde directe d'une source et l'onde réfléchie par un obstacle. Autrement dit, une interférence de l'onde avec elle-même.

e) Propriétés des milieux

L'affaiblissement de la puissance du signal est en grande partie dû aux propriétés des milieux traversées par l'onde.

La perte en espace libre est normalement la plus grande cause de perte d'énergie sur le réseau sans fil. Elle se produit en raison de l'élargissement du front de l'onde radio et de la dispersion du signal transmis, l'onde électromagnétique qui voyage rencontre ses électrons, qu'elle va exciter. Ceux-ci vont émettre à leur tour du rayonnement, ce qui perturbe le signal et donc l'atténue.

De ce fait, plus la fréquence est élevée, plus la distance de couverture est faible mais plus la vitesse de transmission des données est forte. La perte en espace libre dépend de la fréquence. Pour un signal de fréquence 2.4GHz la formule est :

á (dB) = 100+20log [distance (km)]

[II.7]

soit 60 dB au bout de 10m, et 100 au bout de 1km

A fortiori, tout obstacle affaiblit de façon significative la force du signal radio, par combinaison d'absorption et de réflexion en proportion variable. Une simple baie vitrée diminue la puissance d'un signal environs 2 dBm.

En soustrayant la perte en espace libre et les pertes estimées en raison des obstacles de la force de du signal, nous devrions obtenir la force approximative résultante du signal à un endroit donné. Le tableau II.1 illustre les matériaux qui provoquent un affaiblissement du signal.

Tableau II.1. Matériaux causant l'affaiblissement du signal WiFi.

MATERIAUX	AFFAISBLISSEMENT	EXEMPLES
AIR	AUCUN	Espace ouvert, court intérieure.
BOIS	FAIBLE	Porte, planche, cloison.
PLASTIQUE		Faible cloison
VERRE		Vitres non tentées
VERRE TENTÉ	MOYEN	Vitres teintées
EAU		Aquarium
BRIQUE		Murs
PLATRE		Cloisons
CERAMIQUE	ELEVÉ	Carrelage
PAPIER		Rouleaux de papier
BETON		Murs porteur, étages, perliers
VERRE BLINDÉ		Vitres pare -balle
METAL		Béton armé, miroirs, armoire métallique.

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f) Canaux de transmission

On appelle canal de transmission une bande étroite de fréquence utilisable pour une communication. Dans chaque pays, le gouvernement est en général le régulateur de l'utilisation des bandes de fréquences, car il est souvent le principal consommateur pour des usages militaires.

Toutes les gouvernements proposent des bandes de fréquence pour une utilisation libre, c'est-à-dire ne nécessitant pas de licence de radiocommunication. Les organismes chargés de réguler l'utilisation de station des fréquences radios sont en Europe l'ETSI (European Telecommunications Standards Institute), aux Etats -Unis la FCC (Fédéral Communication Commissions) et au japon le MMK (Kensa-Kentei Kyokal).

En 1985 les Etats-Unis ont libéré trois bandes de fréquence à destination de l'industrie de la Science et de la Médecine. Ces bandes de fréquence, baptisées ISM (Industriel, Scientifique et Médical), sont les bandes 902-928 MHz, 2,400-2,4835 GHz.

En Europe la bande s'étalant de 890 à 915 MHz est utilisée pour les communications mobiles GSM, ainsi seules les bandes 2,400 à 2,4835 GHz et 5,725 à 5,850 GHz sont disponibles pour une utilisation radioamateur.

g) Technologie de transmission

Les réseaux locaux radioélectriques utilisent des ondes radio ou infrarouges afin de transmettre des informations radio est appelée transmission en bande étroite. Elle consiste à passer les différentes communications sur des canaux différents. Les transmissions radio sont toutefois soumises à de nombreuses contraintes rendant ce type de transmission non suffisant. Ces contraintes sont notamment :

- Le partage de la bande passante entre les différentes stations présentes dans une même cellule ;

- La propagation par de chemins multiples d'une onde radio. Une onde radio peut en effet se propager dans différentes directions et éventuellement physique, si bien qu'un récepteur peu être amené à recevoir à quelques instants d'intervalles deux mêmes informations ayant emprunté des cheminements différents par réflexions successives.

La couche physique de la norme 802.11 définit ainsi initialement plusieurs techniques de transmission permettant de limiter les problèmes dus aux interférences :

- La technique de l'étalement de spectre à saut de fréquence ; - La technique de l'étalement de spectre à séquence directe ; - La technologie infrarouge.

h) Technique à bande étroite

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La technique à bande étroite (narrow band) consiste à utiliser une fréquence radio spécifique pour la transmission et la réception de données. La bande de fréquence utilisée doit être aussi petite que possible afin de limiter les interférences sur les bandes adjacentes.

i) Technique d'étalement de spectre

La technique d'étalement de spectre (Spead Spectrum), consistent à utiliser une bande de fréquence large pour transmettre des données a faible puissance. On distingue deux techniques d'étalement de spectre, à saut de fréquence et a séquence directe :

La technique FHSS (Frequency Hopping Spead Spectrum, en français étalement de spectre par saut de fréquence ou étalement de spectre de fréquence) consiste à découper la large bande de fréquence en minimum de 75 canaux de 1MHz (hops ou sauts d'une largeur de 1 MHz), puis de transmettre en utilisant une combinaison de canaux connue de toutes les stations de cellule.

L'étalement de spectre par saut de fréquence a originalement été conçu dans un but militaire afin d'empêcher l'écoute des transmissions radio. En effet, une station ne connaissant pas la combinaison de fréquence à utiliser ne pouvait pas écouter la communication car il lui était impossible dans le temps imparti de localiser la fréquence sur laquelle le signal était émis puis de chercher la nouvelle fréquence.

La technique DSSS (Direct Séquence Spead Spectrum, étalement de spectre à séquence directe) consiste à transmettre pour chaque bit une séquence Barker parfois appelle bruit pseudo-aléatoire ou en anglais pseudo-random noise, note PN de bits. Ainsi chaque bit valant 1 est remplace par une séquence de bits et chaque bit valant 0 par son complément.

j) Technologie infrarouge

Le standard IEEE 802.11 prévoit également une alternative à l'utilisé des ondes radio : la lumière infrarouge. La technologie infrarouge a pour caractéristique principale d'utiliser une onde lumineuse pour la transmission de données. Ainsi les transmissions se font de façon unidirectionnelle, soit en « vue directe » soit par réflexion. Le caractère non dissipatif des ondes lumineuses offre un niveau de sécurité plus élevée.

Il est possible grâce à la technologie infrarouge d'obtenir des débits allant de 1 à 2 Mbits en utilisant une modulation appelle PPM (Pulse Position Modulation).

La modulation PPM consiste à transmettre des impulsions à amplitude constante. Et à coder l'information suivant la position de l'impulsion. Le débit de 1 Mbits est obtenu avec une modulation de 16-PPM, tandis que les débits de 2 Mbits sont obtenus avec une modulation 4-PPM permettant à coder deux bits de données avec positions possibles :