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Un réseau sans fil est un réseau informatique qui utilise des connexions de données sans fil entre ses nœuds . Les réseaux sans fil permettent aux habitations, aux réseaux de télécommunications et aux installations commerciales d'éviter les coûts liés à l'installation de câbles dans un bâtiment ou entre différents équipements. L'administration des réseaux de télécommunications repose généralement sur la communication radio . Cette implémentation se situe au niveau physique (couche) de l' architecture réseau du modèle OSI .
Les ordinateurs sont très souvent connectés à des réseaux via des liaisons sans fil, par exemple des réseaux WLAN.
Communication par micro-ondes terrestres – Les communications par micro-ondes terrestres utilisent des émetteurs et des récepteurs terrestres semblables à des antennes paraboliques. Les micro-ondes terrestres fonctionnent dans la gamme des basses fréquences (gigahertz), ce qui limite les communications à la visée directe. Les stations relais sont espacées d'environ.
Les systèmes cellulaires et PCS utilisent plusieurs technologies de radiocommunication. Ces systèmes divisent la zone de couverture en plusieurs zones géographiques. Chaque zone est équipée d'un émetteur de faible puissance ou d'une antenne relais radio permettant de relayer les appels d'une zone à l'autre.
Technologies radio et à spectre étalé – Les réseaux locaux sans fil (WLAN) utilisent une technologie radio haute fréquence similaire à celle des réseaux cellulaires numériques et une technologie radio basse fréquence. Les WLAN utilisent la technologie à spectre étalé pour permettre la communication entre plusieurs appareils dans une zone limitée. La norme IEEE 802.11 définit une variante courante de la technologie radio sans fil à normes ouvertes connue sous le nom de Wi-Fi .
Les réseaux personnels sans fil (WPAN) connectent des appareils dans une zone relativement restreinte, généralement à portée de main. Par exemple, les technologies Bluetooth et infrarouge permettent de créer un WPAN pour connecter un casque à un ordinateur portable. Zigbee prend également en charge les applications WPAN. Les réseaux personnels sans fil Wi-Fi se généralisent (2010) à mesure que les concepteurs d'équipements intègrent le Wi-Fi dans divers appareils électroniques grand public. Les fonctionnalités « My WiFi » d'Intel et « Wi-Fi virtuel » de Windows 7 ont simplifié la mise en place et la configuration des réseaux personnels sans fil Wi-Fi.
Réseau local sans fil
Les réseaux locaux sans fil (WLAN) sont souvent utilisés pour se connecter aux ressources locales et à Internet.
Un réseau local sans fil (WLAN) relie deux appareils ou plus sur une courte distance grâce à une méthode de distribution sans fil, généralement en fournissant une connexion Internet via un point d'accès. L'utilisation des technologies à spectre étalé ou OFDM permet aux utilisateurs de se déplacer dans une zone de couverture locale tout en restant connectés au réseau.
Les produits utilisant la norme WLAN IEEE 802.11 sont commercialisés sous l' appellation Wi-Fi . La technologie sans fil fixe établit des liaisons point à point entre des ordinateurs ou des réseaux situés à deux endroits distants, généralement grâce à des faisceaux micro-ondes dédiés ou des faisceaux laser modulés en visibilité directe . Elle est fréquemment utilisée en milieu urbain pour interconnecter les réseaux de deux bâtiments ou plus sans installation de câble. Pour se connecter au Wi-Fi avec un appareil mobile, il est possible d'utiliser un routeur sans fil ou la fonction de partage de connexion d'un autre appareil mobile.
réseau ad hoc sans fil
Un réseau ad hoc sans fil, également appelé réseau maillé sans fil ou réseau ad hoc mobile (MANET), est un réseau sans fil composé de nœuds radio organisés selon une topologie maillée. Chaque nœud transmet des messages pour le compte des autres et assure le routage. Les réseaux ad hoc peuvent s'auto-réparer, en réacheminant automatiquement le trafic autour d'un nœud hors tension. Différents protocoles de couche réseau sont nécessaires à la mise en œuvre des réseaux mobiles ad hoc, tels que le routage par vecteur de distance séquentiel (DSDR), le routage basé sur l'associativité ( ABR), le routage par vecteur de distance à la demande (ODR) et le routage dynamique à la source (DSR) .
MAN sans fil
Les réseaux métropolitains sans fil sont un type de réseau sans fil qui connecte plusieurs réseaux locaux sans fil (WLAN).
WiMAX est un type de réseau métropolitain sans fil et est décrit par la norme IEEE 802.16 .
WAN sans fil
Les réseaux étendus sans fil ( WWAN) couvrent généralement de vastes zones, comme entre villes voisines ou entre une ville et sa banlieue. Ils peuvent servir à connecter les succursales d'une entreprise ou à fournir un accès Internet public. Les liaisons sans fil entre les points d'accès sont généralement des liaisons micro-ondes point à point utilisant des antennes paraboliques sur les bandes 2,4 GHz et 5,8 GHz, contrairement aux antennes omnidirectionnelles utilisées pour les réseaux plus restreints. Un système typique comprend des stations de base, des points d'accès et des relais de pontage sans fil. D'autres configurations existent, comme les systèmes maillés où chaque point d'accès fait également office de relais. Associés à des systèmes d'énergies renouvelables, tels que des panneaux solaires photovoltaïques ou des éoliennes, ils peuvent fonctionner de manière autonome.
Réseau cellulaire
Réseaux LTE/5G privés
Les réseaux LTE/5G privés utilisent un spectre sans fil sous licence, partagé ou sans licence grâce aux stations de base des réseaux cellulaires LTE ou 5G, aux petites cellules et à d'autres infrastructures de réseau d'accès radio (RAN) pour transmettre la voix et les données aux dispositifs périphériques (smartphones, modules embarqués, routeurs et passerelles).
Le 3GPP définit les réseaux privés 5G comme des réseaux non publics qui utilisent généralement un déploiement à plus petite échelle pour répondre aux besoins d'une organisation en matière de fiabilité, d'accessibilité et de maintenabilité.
Source libre
Les réseaux privés open source sont basés sur des logiciels collaboratifs et communautaires qui s'appuient sur l'évaluation par les pairs et la production pour utiliser, modifier et partager le code source.
Réseau régional mondial
Un réseau global (GAN) est un réseau utilisé pour prendre en charge les utilisateurs mobiles sur un nombre quelconque de réseaux locaux sans fil (WLAN), de zones de couverture satellite, etc. Le principal défi des communications mobiles consiste à assurer le transfert des communications des utilisateurs d'une zone de couverture locale à l'autre. Dans le cadre du projet IEEE 802, cela implique une succession de réseaux locaux sans fil terrestres .
Réseau spatial
Les réseaux spatiaux sont des réseaux utilisés pour la communication entre les engins spatiaux, généralement à proximité de la Terre. Le réseau spatial de la NASA en est un exemple .
Utilisations
Parmi les exemples d'utilisation, citons les téléphones portables, qui font partie intégrante des réseaux sans fil du quotidien et facilitent les communications personnelles. Autre exemple : les réseaux intercontinentaux utilisent des satellites radio pour communiquer à travers le monde. Les services d'urgence , comme la police, ont également recours aux réseaux sans fil pour communiquer efficacement. Particuliers et entreprises utilisent les réseaux sans fil pour envoyer et partager rapidement des données, que ce soit dans un petit immeuble de bureaux ou à l'autre bout du monde.
Propriétés
Général
D’une manière générale, les réseaux sans fil offrent une grande variété d’utilisations aux entreprises et aux particuliers.
« Aujourd’hui, l’industrie accepte un certain nombre de technologies sans fil différentes. Chaque technologie sans fil est définie par une norme qui décrit des fonctions uniques aux niveaux physique et liaison de données du modèle OSI . Ces normes diffèrent notamment par leurs méthodes de signalisation, leurs portées géographiques et leurs utilisations de fréquences. Ces différences peuvent rendre certaines technologies plus adaptées aux réseaux domestiques et d’autres plus adaptées aux réseaux de grandes organisations. »
Performance
Chaque norme présente une portée géographique différente, ce qui rend certaines normes plus adaptées que d'autres, selon l'objectif visé avec un réseau sans fil. Les performances des réseaux sans fil répondent à diverses applications, telles que la voix et la vidéo. L'utilisation de cette technologie permet également des évolutions, comme le passage de la 2G à la 3G , puis à la 4G et enfin à la 5G , qui correspondent aux quatrième et cinquième générations de normes de communication mobile pour la téléphonie cellulaire. Avec la généralisation des réseaux sans fil, leur sophistication s'accroît grâce à la configuration du matériel et des logiciels réseau, permettant ainsi d'envoyer et de recevoir plus de données, plus rapidement. Actuellement, les réseaux sans fil fonctionnent en LTE, une norme de communication mobile 4G. Les utilisateurs d'un réseau LTE bénéficient de débits de données dix fois supérieurs à ceux d'un réseau 3G.
Espace
L'espace est une autre caractéristique des réseaux sans fil. Ces derniers offrent de nombreux avantages pour la communication dans des zones difficiles à câbler, comme de l'autre côté d'une rue ou d'une rivière, dans un entrepôt situé à l'autre bout d'un bâtiment ou dans des bâtiments physiquement séparés mais fonctionnant comme un seul ensemble. Les réseaux sans fil permettent aux utilisateurs de définir un espace spécifique au sein duquel le réseau pourra communiquer avec d'autres appareils.
L'espace est également libéré dans les habitations grâce à l'élimination des câbles encombrants. Cette technologie offre une alternative à l'installation de supports de réseau physiques tels que les prises TP , les câbles coaxiaux ou la fibre optique , qui peuvent également s'avérer coûteux.
Maison
Pour les particuliers, la technologie sans fil est une option efficace par rapport à l'Ethernet pour partager imprimantes, scanners et connexions Internet haut débit. Les réseaux sans fil (WLAN) permettent de réduire les coûts et les délais d'installation des câbles, et offrent une plus grande mobilité aux appareils connectés au réseau. Les réseaux sans fil sont simples et ne nécessitent qu'un seul point d'accès sans fil connecté directement à Internet via un routeur .
Éléments de réseau sans fil
Le réseau de télécommunications au niveau de la couche physique est également constitué de nombreux éléments de réseau filaires interconnectés (NE). Ces NE peuvent être des systèmes ou des produits autonomes, fournis par un seul fabricant ou assemblés par le fournisseur de services (utilisateur) ou l'intégrateur système à partir de pièces provenant de plusieurs fabricants différents.
Les NE sans fil sont les produits et appareils utilisés par un opérateur sans fil pour assurer le support du réseau de liaison ainsi que d'un centre de commutation mobile (MSC).
Un service sans fil fiable dépend de la protection des éléments de réseau au niveau de la couche physique contre tous les environnements et applications opérationnels (voir GR-3171, Exigences génériques pour les éléments de réseau utilisés dans les réseaux sans fil – Critères de la couche physique ).
Les éléments de réseau (NE) situés entre le pylône de téléphonie mobile et l'armoire de la station de base (BS) sont particulièrement importants. Les fixations, le positionnement de l'antenne, ainsi que les boîtiers et câbles associés doivent présenter une résistance, une robustesse et une étanchéité à la corrosion adéquates, et être adaptés aux intempéries (vent, tempêtes, givrage, etc.). Les exigences relatives à chaque composant (fixations, câbles, connecteurs, boîtiers) doivent tenir compte de la structure sur laquelle ils sont fixés.
Problèmes
Ingérence
Comparativement aux systèmes filaires, les réseaux sans fil sont fréquemment sujets à des interférences électromagnétiques . Celles-ci peuvent être causées par d'autres réseaux ou d'autres types d'équipements générant des ondes radio dans ou à proximité des bandes de fréquences utilisées pour la communication. Les interférences peuvent dégrader le signal ou entraîner une panne du système.
Absorption et réflexion
Certains matériaux absorbent les ondes électromagnétiques, les empêchant d'atteindre le récepteur. Dans d'autres cas, notamment avec les matériaux métalliques ou conducteurs, une réflexion se produit. Cela peut créer des zones blanches où aucune réception n'est possible. L'isolation thermique par feuilles d'aluminium dans les maisons modernes peut facilement réduire les signaux mobiles intérieurs de 10 dB, ce qui entraîne fréquemment des plaintes concernant la mauvaise réception des signaux cellulaires longue distance en zone rurale.
Évanouissement multitrajet
Dans le cas de l'évanouissement multitrajet, deux ou plusieurs itinéraires différents empruntés par le signal, en raison de réflexions, peuvent entraîner l'annulation mutuelle du signal à certains endroits et son renforcement à d'autres endroits ( affaiblissement vers le haut ).
Problème de nœud caché
Dans un problème de nœud caché, la station A peut communiquer avec la station B. La station C peut également communiquer avec la station B. Cependant, les stations A et C ne peuvent pas communiquer entre elles, mais leurs signaux peuvent interférer au niveau de la station B.
Le spectre radioélectrique est une ressource limitée et partagée par tous les nœuds situés à portée de leurs émetteurs. L'allocation de bande passante se complexifie avec la multiplication des utilisateurs. Souvent, ces derniers ignorent que les débits annoncés (par exemple, pour les équipements IEEE 802.11 ou les réseaux LTE ) ne correspondent pas à leur capacité individuelle, mais à une capacité partagée avec tous les autres utilisateurs. Le débit individuel est donc bien inférieur. Face à la demande croissante, la saturation du spectre est de plus en plus probable. L'approche « User-in-the-loop » (UIL) pourrait constituer une solution alternative au déploiement systématique de nouvelles technologies pour le surdimensionnement .
Capacité
Canal
Les points d'accès sans fil sont souvent situés à proximité des habitations, mais la puissance du signal diminue rapidement avec la distance, suivant la loi de l'inverse du carré de la distance . L' Agence britannique de protection de la santé (HPA) estime que « l'exposition aux radiofréquences (RF) du Wi-Fi est probablement inférieure à celle des téléphones mobiles ». Elle considère également qu'« il n'y a aucune raison pour que les écoles et autres établissements ne puissent pas utiliser d'équipements Wi-Fi ». En octobre 2007, la HPA a lancé, pour le compte du gouvernement britannique, une nouvelle étude systématique sur les effets des réseaux Wi-Fi afin d'apaiser les craintes apparues dans les médias ces derniers temps. Le Dr Michael Clark, de la HPA, affirme que les recherches publiées sur les téléphones mobiles et les antennes-relais ne constituent pas une condamnation du Wi-Fi.
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