Les réseaux locaux radio-électriques utilisent des ondes radio ou infrarouges afin de
transmettre des données.
La technique utilisée à l’origine pour les transmissions radio est appelé 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 suffisantes.
Ces contraintes sont notamment :
Le partage de la bande passante entre les différentes stations présentes dans une
même cellule.
La propagation par des chemins multiples d’une onde radio.
Un onde radio peut en effet se propager dans différentes direction et éventuellement être réfléchie ou réfractés par des objets de l’environnement physique, si bien qu’un récepteur peut être amené 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 dûs 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.
La technique à bande étroite
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.
Les techniques d’étalement de spectre
La norme IEEE 802.11 propose deux techniques de modulation de fréquence pour la
transmission de données issues des technologies militaires.
Ces techniques, appelées étalement de spectre (en anglais spread spectrum) consistent à utiliser une bande de fréquence large pour transmettre des données à faible puissance.
On distingue deux techniques d’étalement de spectre :
- La technique de l’étalement de spectre à saut de fréquence,
- La technique de l’étalement de spectre à séquence directe
La technique de saut de fréquence
La technique FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum, en français étalement de spectre par saut de fréquence ou étalement de spectre par évasion de fréquence) consiste à découper la large bande de fréquence en un minimum de 75 canaux (hops ou sauts d’une largeur de 1MHz), puis de transmettre en utilisant une combinaison de canaux connue de toutes les stations de la cellule.
Dans la norme 802.11, la bande de fréquence 2.4 - 2.4835 GHz permet de créer 79 canaux de 1 MHz.
La transmission se fait ainsi en émettant successivement sur un canal puis sur un autre pendant une courte période de temps (d’environ 400 ms), ce qui permet à un instant donné de transmettre un signal plus facilement reconnaissable sur une fréquence donnée.
L’étalement de spectre par saut de fréquence a originalement été conçue 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.
Aujourd’hui les réseaux locaux utilisant cette technologie sont standards ce qui signifie que la séquence de fréquences utilisées est connue de tous, l’étalement de spectre par saut de fréquence n’assure donc plus cette fonction de sécurisation des échanges.
En contrepartie, le FHSS est désormais utilisé dans le standard 802.11 de telle manière à réduire les interférences entre les transmissions des diverses stations d’une cellule.
Etalement de spectre à séquence directe
La technique DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum, étalement de spectre à séquence directe) consiste à transmettre pour chaque bit une séquence Barker (parfois appelée bruit pseudo-aléatoire ou en anglais pseudo-random noise, noté PN) de bits.
Ainsi chaque bit valant 1 est remplacé par une séquence de bits et chaque bit valant 0 par son complément.
La couche physique de la norme 802.11 définit une séquence de 11 bits (10110111000) pour représenter un 1 et son complément (01001000111) pour coder un 0.
On appelle chip ou chipping code (en français puce) chaque bit encodé à l’aide de la séquence.
Cette technique (appelée chipping) revient donc à moduler chaque bit avec la séquence barker.
Grâce au chipping de l’information redondante est transmise, ce qui permet d’effectuer des contrôles d’erreurs sur les transmissions, voir de la correction d’erreurs.
Dans le standard 802.11b, la bande de fréquence 2.400-2.4835 GHz (d’une largeur de 83.5 MHz) a été découpée en 14 canaux séparés de 5MHz, dont seuls les 11 premiers sont utilisables aux Etats-Unis.
Seuls les canaux 10 à 13 sont utilisables en France.
Toutefois, pour une transmission de 11 Mbps correcte il est nécessaire de transmettre sur une bande de 22 MHz car, d’après le théorème de Shannon, la fréquence d’échantillonnage doit être au minimum égale au double du signal à numériser.
Ainsi certains canaux recouvrent partiellement les canaux adjacents, c’est la raison pour laquelle des canaux isolés (les canaux 1, 6 et 11) distants les uns des autres de
25MHz sont généralement utilisés.
Ainsi, si deux points d’accès utilisant les mêmes canaux ont des zones d’émission qui se recoupent, des distortions du signal risquent de perturber la transmission.
Ainsi pour éviter toute interférence il est recommandé d’organiser la répartition des points d’accès et l’utilisation des canaux de telle manière à ne pas avoir deux points d’accès utilisant les mêmes canaux proches l’un de l’autre.
Le standard 802.11a utilise la bande de fréquence 5.15GHz à 5.35GHz et la bande 5.725 GHz à 5.825 GHz, ce qui permet de définir 8 canaux distincts d’une largeur de 20Mhz chacun, c’est-à-dire une bande suffisamment large pour ne pas avoir de parasitage entre canaux.
La technologie infrarouge
Le standard IEEE 802.11 prévoit également une alternative à l’utilisation 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 uni-directionnelle, soit en "vue directe" soit par réflexion.
Le caractère non dissipatif des ondes lumineuses offre un niveau de sécurité plus élevé.
Il est possible grâce à la technologie infrarouge d’obtenir des débits allant de 1 à 2 Mbit/s en utilisant une modulation appelé 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 Mbps est obtenu avec une modulation de 16-PPM, tandis que le débit de 2 Mbps est obtenu avec une modulation 4-PPM permettant de coder deux bits de données avec 4 positions possibles
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