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Le point sur... Les réseaux de desserte sans fil

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21 février 2011
Les technologies sans fil sont bien adaptées à la mise en place de réseaux de desserte car elles permettent une capillarité maximale et une disponibilité entravée seulement par les obstacles aux ondes radio. Leur mise en œuvre repose sur deux architectures : une collecte de tous les points d’accès par un réseau de hiérarchie supérieure ou bien un maillage dans lequel les points d’accès sont directement interconnectés les uns aux autres, sans infrastructure supplémentaire. L’avantage essentiel des réseaux sans fil réside dans les usages nomades ou mobiles qu’ils permettent. On peut également les déployer pour couvrir des zones blanches de l’ ADSL.

Les réseaux de desserte sans fil

Les réseaux de communications électroniques sont organisés en trois niveaux : le transport, à l’échelle des pays et des continents, la collecte, à l’échelle des régions et des grandes agglomérations et la desserte à l’échelle de la commune, du quartier.

Le niveau desserte est caractérisé par une capillarité importante due au besoin de raccordement individuel des usagers. En revanche, les débits nécessaires sont moins élevés qu’en collecte et en transport car chaque branche du réseau transporte les données de quelques utilisateurs seulement. Par ailleurs, les distances à parcourir sur un même lien sont assez réduites, allant de quelques dizaines de mètres à quelques kilomètres.

Pour ces trois raisons, les technologies de réseau sans fil sont bien adaptées à la desserte. Leurs performances en termes de portée et de débit sont assez limitées en comparaison des réseaux filaires, le débit est souvent partagé entre plusieurs utilisateurs, mais la transmission radio permet une capillarité inégalable. Le réseau est accessible partout autour d’un point de desserte (hors zones d’ombre générées par des obstacles éventuels) : l’utilisateur s’affranchit de la contrainte d’avoir son terminal relié par un câble.

Un peu de vocabulaire

- point d’accès : équipement central émettant et recevant les ondes. On parle aussi de station de base ou de relais.

- terminal : équipement de l’utilisateur connecté au réseau (ordinateur portable équipé en Wi-Fi, téléphone mobile...).

- antenne : équipement passif relié au point d’accès (ou au terminal) afin d’améliorer la portée du signal radio.

- cellule : zone couverte par un point d’accès. En théorie, la cellule est un disque centré sur l’antenne ; en réalité sa forme dépend du profil de l’antenne et des obstacles (relief, bâtiment...) à la propagation des ondes radioélectriques.

Les principales technologies

Les principales technologies sans fil utilisées pour la desserte sont les suivantes :

- le Wi-Fi : le principal avantage du Wi-Fi est son faible coût (équipements très répandu, bandes de fréquence libre d’usage, faible puissance d’émission) ; par contre, débit et portée sont limités. Cf. la fiche dédiée au Wi-Fi pour plus de précision.

- le WiMAX : standard très récent et plus coûteux que le Wi-Fi (équipements moins répandus, nécessité d’une licence d’utilisation de fréquence), mais offrant de meilleures performances en termes de débit, portée, traitement différencié des données. Voir la fiche dédiée au WiMAX pour plus de précisions.

- les solutions de boucle locale radio sans licence : plusieurs équipementiers proposent des solutions proches du WiMAX mais opérant dans une bande de fréquence libre (5,4 GHz). Les performances approchent celles du WiMAX, mais émetteur et récepteur doivent provenir du même constructeur (manque d’interopérabilité).

- les technologies de téléphonie mobile : avec la convergence numérique, ces technologies sont de plus en plus utilisées pour accéder à internet. De la 2G (GSM pour la voix, adapté pour l’accès internet avec GPRS puis Edge) à la 3G (UMTS, adapté au haut débit mobile avec HSDPA) et bientôt la pré-4G (LTE en précurseur du très haut débit), elles ont l’avantage d’être fiables et robustes (protocoles sophistiqués, bandes de fréquences protégées). En revanche, elles sont coûteuses et assez complexes à mettre en œuvre, ce qui les réserve à des services à forte valeur ajoutée et les limite, pour les plus perfectionnées, aux zones les plus denses.

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Positionnement des technologies

Desserte sans fil et territoires

Mise en oeuvre

On distingue deux architectures différentes.

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Desserte avec collecte distincte

Le premier schéma consiste à relier chaque point d’accès par un lien de collecte qui s’appuie sur une autre technologie. Cela revient à déployer parallèlement, sur un même territoire, deux réseaux distincts : collecte et desserte. On trouvera ainsi des stations WiMAX desservies par un réseau de fibres optiques, des stations Wi-Fi desservies en DSL... En téléphonie mobile, on utilise souvent des faisceaux hertziens (lien radio directionnel, dans des fréquences protégées, permettant de transmettre des dizaines de Mbit/s sur des dizaines de km) pour relier les stations au réseau de transport national.

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Desserte maillée

Le second schéma est le réseau maillé (mesh network), dans lequel les différents points d’accès communiquent entre eux, sans infrastructure parallèle. Seuls quelques points d’accès sont reliés directement au réseau régional. Cette architecture présente plusieurs avantages :

- réduction du nombre de liens de collecte nécessaires, et donc du coût de construction et d’exploitation du réseau ;
- consolidation et optimisation du réseau : il existe plusieurs chemins pour relier deux points (possibilités de redirection du trafic en cas de panne d’un élément, possibilités de répartition de charge) ;
- facilité d’extension du réseau : il suffit d’ajouter des point d’accès en bordure de la zone déjà couverte.

Les réseaux maillés sont généralement basés sur le Wi-Fi.

Dans tous les cas, le déploiement d’un réseau de desserte sans fil s’appuie sur des points hauts (pylônes, bâtiments de grande hauteur...), sur lesquels sont placées les antennes afin d’augmenter la portée du signal et de limiter les zones d’ombre dans lesquelles il ne peut pas être reçu.

Territoires et usages

Les réseaux de desserte sans fil sont utilisés pour trois grandes catégories de besoins :

- la mobilité : l’utilisateur peut se connecter depuis différents lieux et rester connecté pendant un déplacement. Ceci nécessite que la connexion puisse être maintenue lorsqu’un terminal change de cellule (hand-over), y compris à grande vitesse (l’utilisateur peut être dans un train, une voiture). La couverture est généralement très étendue car l’utilisateur attend d’un réseau mobile un accès omniprésent et continu. Les technologies les plus adaptées sont naturellement les technologies de téléphonie mobile (GSM, 3G...) ; le nouveau standard WiMAX mobile (802.16e) permet également la mobilité, mais les licences actuelles n’autorisent pas cette fonctionnalité.

- le nomadisme : avec un réseau nomade, on peut se connecter depuis différents endroits mais on ne peut pas maintenir la connexion en cours de déplacement. Les réseaux de téléphonie mobile permettent bien sûr le nomadisme, ainsi que le Wi-Fi et le WiMAX, avec le concept de hotspots : des cellules Wi-Fi ou WiMAX ponctuelles, placées en des lieux à fortes concentrations d’utilisateurs potentiels (gares, hôtels, quartiers d’affaires...).

- la couverture des zones blanches ADSL : dans les zones peu denses, la desserte haut débit par les réseaux filaires n’est pas toujours assurée. Dans ce cas-là, le Wi-Fi, le WiMAX et la boucle locale radio (BLR ) libre sont des solutions possibles, car bien adaptées à la couverture rapide de zones où la clientèle est dispersée.

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En savoir plus

Liens
- « Wi-Fi et Sans fil » sur InternetActu (analyse, approfondissements)
- Canard WiFi Blog dédié au Wi-Fi et aux technologies d’accès sans fil en général

Le point sur...
- Le WiMAX
- Le Wi-Fi
- Gestion des fréquences radio
- Zones blanches et zones grises
- Les infrastructures d’accueil de réseaux sans fil
- Le réseau internet : présentation technique
- Les réseaux : demain

Contact
Groupe Aménagement Numérique des Territoires - CETE de l’Ouest


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Commentaires sur l'article
  •  Aimer le WIFI, ou pas, par Wireless , le 31 octobre 2011 à 16h09
    J’ai hâte que ce dossier sur la technologie wifi soit à jour et qu’on sache désormais si le sans-fil pose un problème de santé public. En attendant je monte mon réseau avec cet excellent tuto sur le wifi (http://www.dslvalley.com/dossiers/wifi/wifi1.php).

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