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Concepts de base des réseaux sans fil
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Qu'est-ce qu'un réseau sans fil ?
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Un réseau sans fil (en anglais wireless network) est, comme son nom
l'indique, un réseau dans lequel au moins deux terminaux (ordinateur
portable, PDA, etc.) peuvent communiquer sans liaison filaire.
Grâce aux réseaux sans fil, un utilisateur a la possibilité de rester
connecté tout en se déplaçant dans un périmètre géographique plus ou
moins étendu, c'est la raison pour laquelle on entend parfois parler
de "mobilité".
.. note:: *Remarque concernant l'orthographe des réseaux sans fil*
Malgré l'utilisation de "sans fil", communément admise, les
orthographes exactes sont « sans fil » et « sans-fil » On parle
ainsi de « réseau sans fil » ou bien « du sans-fil ». Les réseaux
sans fil sont basés sur une liaison utilisant des ondes
radio-électriques (radio et infrarouges) en lieu et place des
câbles habituels. Il existe plusieurs technologies se distinguant
d'une part par la fréquence d'émission utilisée ainsi que le débit
et la portée des transmissions.
Les réseaux sans fil permettent de relier très facilement des
équipements distants d'une dizaine de mètres à quelques kilomètres. De
plus l'installation de tels réseaux ne demande pas de lourds
aménagements des infrastructures existantes comme c'est le cas avec
les réseaux filaires (creusement de tranchées pour acheminer les
câbles, équipements des bâtiments en câblage, goulottes et
connecteurs), ce qui a valu un développement rapide de ce type de
technologies.
En contrepartie se pose le problème de la réglementation relative aux
transmissions radio-électriques. En effet, les transmissions
radio-électriques servent pour un grand nombre d'applications
(militaires, scientifiques, amateurs, ...), mais sont sensibles aux
interférences, c'est la raison pour laquelle une réglementation est
nécessaire dans chaque pays afin de définir les plages de fréquence et
les puissances auxquelles il est possible d'émettre pour chaque
catégorie d'utilisation.
De plus les ondes hertziennes sont difficiles à confiner dans une
surface géographique restreinte, il est donc facile pour un pirate
d'écouter le réseau si les informations circulent en clair (c'est le
cas par défaut). Il est donc nécessaire de mettre en place les
dispositions nécessaires de telle manière à assurer une
confidentialité des données circulant sur les réseaux sans fil.
Les catégories de réseaux
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On distingue plusieurs catégories de réseaux sans fil, selon le
périmètre géographique offrant une connectivité. (appelée zone de
couverture).
Deux organismes principaux gèrent la normalisation des réseaux et les
bandes de fréquences attribuées aux réseaux sans fil.
L'organisme Américain — **IEEE**
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Le centre **IEEE** (*Institute of Electrical and Electronics
Engineers*), associé à la **FCC** ; l'organisme européen est
L'**ETSI** (*European Telecommunications Standards Institute*). Une
fois les normes établies, des commissions distribuent ces fréquences
aux utilisateurs selon la taille du réseau créé.
Il distingue les catégories suivantes :
* **PAN** : Personal Area Network
* **LAN** : Local Area Network
* **MAN** : Metropolitan Area Network
* **WAN** : Wide Area Network
* **RAN** : Rural Area Network
L'organisme Européen — **CEPT**
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Du côté européen, pour les mêmes types de réseaux, la **CEPT**
(*Conférence Européenne des Postes et Télécommunications*) organise
les fréquences de cette manière :
* **PAN** : Personal Area Network
* **LAN** : Local Area Network
* **MAN** : Metropolitan Area Network
* **WAN** : Wide Area Network
En France c'est l'ARCEP qui gère la distribution et la vente
éventuelle des fréquences radio.
.. image:: _static/reseaux-sans-fil/wireless-images-wpan-wlan-wman-wwan.png
Réseaux personnels sans fil (WPAN)
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Le *réseau personnel sans fil* (appelé également *réseau individuel
sans fil* ou *réseau domestique sans fil* et noté **WPAN** pour *Wireless
Personal Area Network*) concerne les réseaux sans fil d'une faible
portée : de l'ordre de quelques dizaines mètres. Ce type de réseau
sert généralement à relier des périphériques (imprimante, téléphone
portable, appareils domestiques, ...) ou un assistant personnel (PDA)
à un ordinateur sans liaison filaire ou bien à permettre la liaison
sans fil entre deux machines très peu distantes. Il existe plusieurs
technologies utilisées pour les WPAN :
Bluetooth
*********
La principale technologie WPAN est la technologie **Bluetooth**, lancée
par Ericsson en 1994, proposant un débit théorique de 1 Mbps pour une
portée maximale d'une trentaine de mètres. Bluetooth, connue aussi
sous le nom *IEEE 802.15.1*, possède l'avantage d'être très peu
gourmande en énergie, ce qui la rend particulièrement adaptée à une
utilisation au sein de petits périphériques.
.. image:: _static/reseaux-sans-fil/wireless-images-bluetooth.gif
HomeRF
******
**HomeRF** (pour *Home Radio Frequency*), lancée en 1998 par le HomeRF
Working Group (formé notamment par les constructeurs Compaq, HP,
Intel, Siemens, Motorola et Microsoft) propose un débit théorique de
10 Mbps avec une portée d'environ 50 à 100 mètres sans
amplificateur. La norme HomeRF soutenue notamment par Intel, a été
abandonnée en Janvier 2003, notamment car les fondeurs de processeurs
misent désormais sur les technologies Wi-Fi embarquée (via la
technologie *Centrino*, embarquant au sein d'un même composant un
microprocesseur et un adaptateur Wi-Fi).
.. image:: _static/reseaux-sans-fil/wireless-images-homerf.gif
ZigBee
******
La technologie **ZigBee** (aussi connue sous le nom *IEEE 802.15.4*)
permet d'obtenir des liaisons sans fil à très bas prix et avec une
très faible consommation d'énergie, ce qui la rend particulièrement
adaptée pour être directement intégrée dans de petits appareils
électroniques (appareils électroménagers, hifi, jouets, ...). La
technologie ZigBee, opérant sur la bande de fréquences des 2,4 GHz et
sur 16 canaux, permet d'obtenir des débits pouvant atteindre 250 Kb/s
avec une portée maximale de 100 mètres environ.
.. image:: _static/reseaux-sans-fil/ZigBee.jpg
irDA
****
Enfin les liaisons infrarouges permettent de créer des liaisons sans
fil de quelques mètres avec des débits pouvant monter à quelques
mégabits par seconde. Cette technologie est largement utilisée pour la
domotique (télécommandes) mais souffre toutefois des perturbations
dues aux interférences lumineuses. L'association irDA (infrared data
association) formée en 1995 regroupe plus de 150 membres.
.. image:: _static/reseaux-sans-fil/irda.png
Réseaux locaux sans fil (WLAN)
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Le *réseau local sans fil* (noté **WLAN** pour *Wireless Local Area
Network*) est un réseau permettant de couvrir l'équivalent d'un réseau
local d'entreprise, soit une portée d'environ une centaine de
mètres. Il permet de relier entre-eux les terminaux présents dans la
zone de couverture. Il existe plusieurs technologies concurrentes :
Wifi
****
Le Wifi (ou IEEE 802.11) soutenu par l'alliance WECA (Wireless
Ethernet Compatibility Alliance) offre des débits allant jusqu'à
54Mbps sur une distance de plusieurs centaines de mètres.
.. image:: _static/reseaux-sans-fil/wireless-images-wifi.gif
HiperLAN2
*********
**HiperLAN2** (*High Performance Radio LAN 2.0*), norme européenne
élaborée par l'ETSI (*European Telecommunications Standards
Institute*). HiperLAN 2 permet d'obtenir un débit théorique de 54 Mbps
sur une zone d'une centaine de mètres dans la gamme de fréquence
comprise entre 5150 MHz et 5300 MHz.
.. image:: _static/reseaux-sans-fil/wireless-images-hiperlan2.gif
Réseaux métropolitains sans fil (WMAN)
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Le *réseau métropolitain sans fil* (**WMAN** pour `Wireless Metropolitan Area
Network`) est connu sous le nom de **Boucle Locale Radio** (BLR). Les WMAN
sont basés sur la norme *IEEE 802.16*. La boucle locale radio offre un
débit utile de 1 à 10 Mbit/s pour une portée de 4 à 10 kilomètres, ce
qui destine principalement cette technologie aux opérateurs de
télécommunication.
La norme de réseau métropolitain sans fil la plus connue est le WiMAX,
permettant d'obtenir des débits de l'ordre de 70 Mbit/s sur un rayon
de plusieurs dizaines de kilomètres.
WiMAX
*****
**WiMAX** (*Worldwide Interoperability for Microwave Access*), IEEE
802.16 c'est un label délivré par le *WiMAX forum* aux équipements
respectants la norme.
Le WiMAX a été créé par les sociétés Intel et Alvarion en 2002.
Réseaux étendus sans fil (WWAN)
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Le *réseau étendu sans fil* (**WWAN** pour *Wireless Wide Area
Network*) est également connu sous le nom de *réseau cellulaire
mobile*. Il s'agit des réseaux sans fil les plus répandus puisque tous
les téléphones mobiles sont connectés à un réseau étendu sans fil. Les
principales technologies sont les suivantes :
* GSM (2G) : 9,05 Kbps
* GPRS (2.5G) : 171,2 Kbps
* EDGE (2.75G) : 383 Kbps
* UMTS (3G) : 1.9 Mbps
* HSDPA (3G+) : 14.4Mbps
* LTE-Advanced (4G) : 1Gbps / 100Mbps