Wireless-ch02a-RFFundamentals-Propagation des Ondes

Wireless Networks
Réseaux sans-fil
Radio Frequency (RF) : Fondamentaux
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Radio Frequency (RF)
Fondamentaux

Gains & pertes (Loss)







Réflexion
Réfraction
Absorption
Diffraction
Scattering
Taux d’ondes stationnaires (TOS/VSWR)
Amplifications & atténuations
Le sans fil
Un même besoin: la liberté!


Un même besoin
 Voiturée télécommandée
 Alarme domestique
 Télécommande de
télévision/magnétoscope
 Télécommande de porte de
garage, portails
 Mobilité avec un PC, un PDA
Des technologies différentes
 Radio commande 27 Mhz
 Infrarouge
 Radio 433-434 MHz
 Bluetooth
 802.11, Hiperlan
Global Wireless Standards
WAN
3GPP, EDGE
(GSM)
IEEE 802.20
(proposed)
IEEE 802.16
WirelessMAN
IEEE 802.11
WirelessLAN
IEEE 802.15
Bluetooth
MAN
LAN
PAN
ETSI HiperMAN &
HIPERACCESS
ETSI
HiperLAN
ETSI
HiperPAN
Radio fréquences  une image à
garder en tête
Onde électromagnétique
se propageant dans le vide
http://www.radioamateur.org/formation/index1.html
Spectre : la longueur d’onde
Le Wifi utilise une fréquence d’approximativement 2,45 Ghz (de
2412 Mhz à 2472 Mhz)  une longueur d’onde de 12,24 cm
Vitesse de propagation


La vitesse de propagation d’une onde électromagnétique est en
tout point identique à la vitesse de propagation de la lumière (sauf
la fréquence).
On peut donc en déduire grâce à l’équation suivante, la fréquence
pour une transmission dans un milieu « parfait » (dans le vide).
F = C/ λ
Notes :

• F = Fréquence en Hz

• C = Célérité (m/s)

• λ = Longueur d’onde (m)

C : correspondant à la vitesse de propagation de l’onde est
variable et dépend du milieu traversé (l’air, l’eau, un milieu boisé,
…).

Certains matériaux et milieux laisseront en effet plus facilement
passer les ondes que d’autres.
Le gain
Les pertes (loss)
Phénomènes - L’atténuation


Il faut aussi prendre en compte
l’atténuation, en effet une onde n’est pas
envoyée à l’infini, plus on va s’éloigner
de la source plus la qualité du signal
diminuera, le phénomène en cause est la
dispersion spatiale, qui s’applique lui
aussi à la lumière.
Prenez une lampe torche par exemple,
vous remarquerez que plus le faisceau
sera étroit plus vous verrez loin, mais
vous n'éclairerez qu’une faible surface,
et inversement si vous agrandissez votre
faisceau, vous ne verrez pas très loin
mais vous couvrirez une plus grande
surface (ce point sera approfondi dans la
partie sur les antennes).
Phénomènes - L’atténuation
Ploss = 10 Log (4 ∏ d / λ) ^2


d : distance en m
Lambda : longueur d’onde en m
Phénomènes - L’absorption





L'onde électromagnétique qui voyage rencontre des
électrons qu'elle va exciter. Ceux-ci vont réémettre à leur
tour du rayonnement ce qui perturbera le signal et donc
l’atténuera.
Il est important de noter que plus la fréquence est élevée
plus ce phénomène d’absorption est élevé donc plus la
distance de couverture est faible.
C’est pour cela que les communications radio se font sur
des fréquences d’une centaine de Mhz. Il est à noter aussi
que plus la fréquence est élevée, plus la vitesse de
transmission de données peut être importante.
En wireless, par exemple on peut difficilement faire plus de
5km avec du matériel « classique ».
Note : le matériau absorbant le plus le signal est l’eau. Par
conséquent le signal aura tendance à être légèrement
moins bon les jours de pluie.
Absorption
Phénomènes - La réfraction

Une onde
électromagnétique
traversant différents
milieux change de
direction et ce
proportionnellement à
l’indice de réfraction
des milieux traversés.
Phénomènes - La réflexion


Les ondes électromagnétiques peuvent être
réfléchies totalement ou en partie, exactement de
la même manière que pour la lumière, mais ce
phénomène est plus utilisé par les radio amateurs
que pour les transmissions wireless.
En effet, à la fréquence
de fonctionnement du
wireless, les obstacles
auront davantage
tendance à absorber les
ondes qu’à les réfléchir.
Chemins multiples
La réflexion

Le signal est réfléchi par l’objet qu’il rencontre

Le signal perd de sa puissance à chaque réflexion

Le métal réfléchit fortement le signal

La réflexion crée des chemins différents pour le même signal
Wall
Reflected Path
Direct Path
Reflected Path
Paroie de bureau
Interférences MultiPath
Chemins multiples
Les antennes du point d’accès



Deux antennes
 Diversity
Copies du signal
envoyées avec une
puissance différente
Signal2
Signal1
Les copies les plus
faibles sont rejetées
Une antenne peut être
dans une zone d’ombre,
mais pas les deux
Secondary

Eviter les interférences
Primary

Receiver
Signal3
MultiPath dans un bureau
Multichemins
TX
Chemin direct
RX
tables
Armoires
metalliques
Phénomènes - La diffraction

La diffraction est
une zone
d’interférence
entre l’onde directe
d’une source et
l’onde réfléchie par
un obstacle, en
quelque sorte
l’onde s’interfère
elle-même.
Chemins multiples
Diffraction

Plusieurs copies du
signal arrivent à
destination

Les copies du
signal créent des
interférences et
même des zones
d’ombre
Nulls
Diffraction
Scattering/Dispersion

Quand l’onde rencontre des objets dont la
taille n’est plus négligeable comparativement à la longueur d’onde du signal.
Voltage Standing Wave Ratio
Taux d’ondes stationnaires
 Toujours utiliser du matériel avec l’impédance préconisée sous
peine de destruction de l’émetteur !
Expression du VSWR

S'exprime sous forme d'un ration

1,4:1

1,3:1


1:1  idéal, adaptation d'impédance parfaite: « perfect
match »
Toujours utiliser du matériel « adapté »

câble

antenne

...

de même impédance (50 Ohms)