Principes radio Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk Sommaire • • • • • • • • • • • Organismes Les Bandes (ISM, U-NII) L’accès au media La ligne de vue Les ondes réfléchies La modulation Bande Large - bande étroite Rappel.
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Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
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•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
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Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
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Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
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•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
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Bande ISM
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Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
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5,825
L’accès au média
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L’accès au média
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La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
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E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
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La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
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0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
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La modulation
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La modulation
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La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
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Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
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Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
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La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
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Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
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Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
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Les antennes
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Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
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Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
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La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
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Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
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La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
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Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
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Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
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Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
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Datasheet carte Orinoco
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Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
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Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
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Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
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Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
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Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
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Bande ISM
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Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
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Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
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L’accès au média
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L’accès au média
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La ligne de vue
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Les ondes réfléchies
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Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
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B riq u e
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M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
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Informations
reçues
La modulation
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La modulation
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La modulation
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La modulation
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Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 4
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 5
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 6
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 7
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
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La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
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Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
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La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
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Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
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Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
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Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
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Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
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Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 8
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 9
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
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La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
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Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
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La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
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Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
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Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
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Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
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Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
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Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 10
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
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Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
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5,825
L’accès au média
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L’accès au média
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La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
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Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
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La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 11
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 12
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 13
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 14
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
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La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
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Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
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La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
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Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
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Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
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Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
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Datasheet carte Orinoco
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Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
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Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
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Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
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Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
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Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
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Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
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La ligne de vue
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Les ondes réfléchies
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Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 16
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
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Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
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La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
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Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
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Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
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Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 17
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 18
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 19
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
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Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
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La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
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Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
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Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
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Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 20
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 21
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
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Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
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5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
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Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
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Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
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Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
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La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
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Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
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La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
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Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
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Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
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Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
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Datasheet carte Orinoco
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Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
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Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
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Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
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Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
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Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
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Bande ISM
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Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
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Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
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L’accès au média
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L’accès au média
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La ligne de vue
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Les ondes réfléchies
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Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
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0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
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La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
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Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
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Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
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La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 23
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 24
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 25
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 26
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
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Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
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La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
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Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
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La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
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Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
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Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
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Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
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Datasheet carte Orinoco
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Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
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Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
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Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 27
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
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Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
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Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
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La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
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Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 28
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
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La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
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Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
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La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
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Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 29
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
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Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
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5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
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La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 30
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 31
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 32
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 33
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
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Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
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La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
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Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
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La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
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Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
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Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
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Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
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Datasheet carte Orinoco
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Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
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Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
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Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 34
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
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5,825
L’accès au média
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L’accès au média
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La ligne de vue
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Les ondes réfléchies
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Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 35
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 36
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 37
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 38
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
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La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
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Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
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La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
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Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
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Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
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Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
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Datasheet carte Orinoco
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Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
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Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
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Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 39
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
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Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
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Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 40
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
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La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
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Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
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La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
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Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
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Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
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Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
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Datasheet carte Orinoco
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Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
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Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
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Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 41
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
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Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
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Bande ISM
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Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
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5,825
L’accès au média
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L’accès au média
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La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 42
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 43
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 2
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
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La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
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Les antennes
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Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
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La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
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Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
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La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
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Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
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Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
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Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
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Datasheet carte Orinoco
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Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
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Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
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Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
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Sommaire
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•
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•
•
•
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Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
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Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
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Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
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Bande ISM
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Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
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Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
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L’accès au média
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L’accès au média
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La ligne de vue
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Les ondes réfléchies
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Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
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La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
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0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
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La modulation
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La modulation
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La modulation
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Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
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Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 4
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 5
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 6
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 7
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
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Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
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La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
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Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
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La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
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Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
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Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
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Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
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Datasheet carte Orinoco
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Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
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Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
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Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 8
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
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Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
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Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 9
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
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La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
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Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
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La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
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Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
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Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
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Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
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Datasheet carte Orinoco
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Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
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Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
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Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 10
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
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Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
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Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
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5,825
L’accès au média
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L’accès au média
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La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 11
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
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La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
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Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
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Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 12
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
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Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
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La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
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Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
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Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
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Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 13
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 14
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
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La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
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Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
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La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
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Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
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Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
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Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
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Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
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Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
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Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
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Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
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Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
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Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
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La ligne de vue
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Les ondes réfléchies
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Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 16
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
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La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
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Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
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Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 17
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 18
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 19
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
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La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
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Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
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Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
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Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
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Datasheet carte Orinoco
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Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
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Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
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Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 20
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
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Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
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Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 21
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
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5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
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La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
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Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
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La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
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Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
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Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
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Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
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Datasheet carte Orinoco
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Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
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Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
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Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 22
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
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Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
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Bande ISM
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Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
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5,825
L’accès au média
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L’accès au média
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La ligne de vue
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Les ondes réfléchies
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Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
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B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
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Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
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La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 23
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 24
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 25
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 26
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
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Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
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La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
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Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
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La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
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Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
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Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
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Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
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Datasheet carte Orinoco
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Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
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Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
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Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
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Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
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Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
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Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
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Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
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La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
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Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
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La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
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La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 28
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
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La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
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La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
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Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
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Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
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La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
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Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
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La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
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Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
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Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
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Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
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Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 29
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
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Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
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Bande ISM
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Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
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Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
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5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
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Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
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La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 30
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 31
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 32
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 33
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
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La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
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Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
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La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
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Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
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Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
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Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
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Datasheet carte Orinoco
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Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
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Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
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Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 34
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
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5,825
L’accès au média
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L’accès au média
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La ligne de vue
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Les ondes réfléchies
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Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
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Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 35
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 36
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 37
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 38
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
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La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
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Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
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La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
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Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
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Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
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Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
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Datasheet carte Orinoco
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Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
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Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
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Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 39
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
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Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 40
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
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La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
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Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
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La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
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Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 41
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 42
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Slide 43
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk
Sommaire
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Organismes
Les Bandes (ISM, U-NII)
L’accès au media
La ligne de vue
Les ondes réfléchies
La modulation
Bande Large - bande étroite
Rappel d’unités
Les antennes
Termes autour du Wifi
Les différentes topologies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Organismes
• L’allocation des ressources radio gérée par un
organisme au niveau de chaque état
• USA : FCC Federal Communication Commission
• Europe : ETSI European Telecommunications Standards
Institue
• France : ARCEP Autorité de régulation des communications
électroniques et des postes : http://www.art-telecom.fr/
• Japon : MKK (Kensa-Kentei Kyokai)
• L’espace radio est fragmenté en différentes
plages de fréquences appelées « bandes radio »
• Soumises à licences
• Libre d’accès
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
• ISM Industrial Scientific and Medical
• Ensemble de plages de fréquences non
soumises à payement de licences
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande ISM
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
• U-NII (Unlicensed-Nationnal Information
Infrastructure)
• Sans licence, située dans les 5 Ghz
• Moins encombrée que la bande des 2,4
Ghz, offre une largeur de bande de 300
Mhz
• Divisée en 3 sous bandes de 100 Mhz en
fonction de la puissance autorisée
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande U-NII
Domaine
Puissance
Bande UNII
Fréquences (Ghz) 5,15
Intérieur
50 mW
250 mW
UNII-1
UNII-2
5,20
5,25
5,30
Extérieur
1W
UNII-3
5,35
5,725
5,775
• Plus ou moins libre d’accès à travers le
monde
• France UNII-1 et 2 Interieur, UNII-3 ?
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
5,825
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
L’accès au média
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La ligne de vue
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les ondes réfléchies
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Effets de l’environnement
M atière
Pour la bande 2,4 Ghz :
D eg rés d ’attén u atio n
B o is
F aib le
P lastiq u e
F aib le
S yn th étiq u e
F aib le
A m ian te
F aib le
V erre
F aib le
E au
M o yen
B riq u e
M o yen
M arb re
M o yen
P ap ier
H au t
B éto n
H au t
V erre b lin d é
H au t
M étal
T rès H au t
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
• Signal numérique à transmettre à travers les ondes
•
•
•
hertziennes
Onde électromagnétique servant de support au transport
de l’information : la porteuse
Modulation: modifie les paramètres de la porteuse afin
de coder l’info à transmettre
Niveau physique du modèle OSI
Porteuse
Informations
à transmettre
0 ou 1
Modulateur
Démodulateur
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
0 ou 1
Informations
reçues
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La modulation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande Large
Appelé aussi « étalement de spectre »
La puissance du signal est répartie sur une large
bande de fréquence
Utilisation non optimale du spectre radio
Performant vis à vis du bruit et interférence
Puissance
Puissance
Fréquence
Bande étroite
Fréquence
Bande large
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Bande étroite ( Norrow band)
TV, Radio AM/FM
Concentre la puissance d’émission sur une gamme
de fréquences étroite
Utilisation optimale du spectre radio (fréquence)
Altération de l’ensemble du signal si une interférence
ou un autre réseau sur même fréquence
Coordination de l’assignation des fréquences
Généralement soumis à licence d’utilisation
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Bande Large– Bande étroite
• Effet d’une perturbation
Puissance
Emission bande étroite
Bruit, interférence
Emission bande large
Fréquence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La longueur d’onde
• Wavelength and frequency:
f=c/λ or λ=c/f
f: frequency in Hertz
λ: wavelength is m
c: speed of light (3.108m/s)
• At 2.45 GHz, λ=12.24cm
• At 5.775 GHz, λ=5.19cm
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Permet de quantifier un écart par rapport à une
•
•
référence ( un gain, une atténuation)
http://perso.wanadoo.fr/f5zv/RADIO/RM/RM23/RM23m/RM
23m02.html
G (dB) = 10 LOG (Ps/Pe)
• Ps = puissance de sortie
• Pe = Puissance d’entrée
• 3 dB : doubler
• 6 bB : Quadrupler
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Le dB ( Dixième de Bel)
• Câble RG58 (1dB par mètre) si câble de 3 mètres signal
divisé par deux
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
• Exprime une puissance par rapport à une référence : le
•
milliwatt sur une impédance de 50 ohms
Carte WiFi Orinoco : puissance émission 33mw:15.2 dBm
• http://www.swisswireless.org/wlan_calc_fr.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
P (mW)
PdBm=10.log10(PmW)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le dBm (Decibel par rapport au milliwatt)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Gain :
en dBi Décibels isotropiques ( antenne rayonnant avec la meme
puissance dans toutes les directions … n’existe pas)
En dBi sur-estimation du gain par rapport à la pratique
Achat antenne gain de 5dBi rapport environ 2
En dBd : gain par rapport à un aérien dipole demi-onde
dBd correspond à une réalité physique
0 dBd = 2.14 dBi , gain de référence
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Polarisation :
Verticale, horizontale, circulaire
Omni directionnel : polarisation verticale
Yagi : polarisation horizontale
• Plus le gain est élevé, plus l’antenne est directive
• Gain identique en émission et réception
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• Depending on the radiation pattern
required, different antennas can be used:
Patch antennas (sector)
Yagi antennas (directional)
Dish/grid antennas (directional, high gain)
Dipole (omnidirectional)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les antennes
• http://www.oreillynet.com/cs/weblog/view/wlg/448
• http://www.paris-sansfil.fr/AntenneRicore
Gain 12 Db
45 mn de bricolage
http://www.turnpoint.net/wireless/cant
ennahowto.html
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La PIRE
• PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Effective
• EIRP : Effective Isotropic Radiated Power :
• Tient compte de l’ensemble de l’installation
• Puissance émise par l’antenne
• S’exprime en dBm
• PIRE ( dBm) = puissance émetteur– perte du câble +
•
gain antenne
Limite légale pour les WLAN : 100 mW soit 20 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les pertes
• Free space loss Lp (dB)
Each meter in the air attenuates the radio signal
Lp=n×10.log10(d)
d: distance in the air (m)
n: attenuation factor (>2, depends on materials)
Open space n=2; House n=4.5; Open Office n=3,3
Typical attenuation of wall and floors are ply-wood 4dB,
concrete 10-15dB
• Loss for antenna to air conversion La (dB)
La=-20.log10(c/4πf)
f: radio frequency (Hz)
La=41dB at 2.4GHz, 47dB at 5GHz
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
La sensibilité de réception
• Les cartes Wifi ont des seuils de sensibilité qui
•
•
déterminent une puissance minimale devant être reçue
pour avoir un certain débit
Avantage : utiliser des cartes avec des seuils de
sensibilité de réception le plus bas possible
Voir datasheet des cartes Wifi ( pas toujours indiqué)
–82 dBm = 0,0000000063 mW
11 Mbit/s
5,5 Mbit/s
2 Mbit/s
1 Mbit/s
Orinoco
-82 dBm
-87 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Cisco
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
- 94 dBm
Lynksys
-82 dBm
-85 dBm
-89 dBm
-91 dBm
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
• La sensibilité de réception ne fait pas tout
• Différence minimum de puissance entre le signal et le
•
•
•
•
bruit
Rapport signal/bruit( dB) = 10Log(P signal(W)/ P
bruit(W))
Si le signal plus puissant que le bruit : rapport positif
Si le bruit est plus puissant que le signal : rapport négatif
Vitesse en fonction rapport signal/bruit :
• 11 Mbit/s 16 dB ( 40) - 5.5 Mbit/s 11 dB (12)
• 2 Mbit/s 7 dB (5) – 1 Mbit/s (2,5)
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Le rapport signal /Bruit
+2000
+150
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Delay spread
• Les ondes se réfléchissent sur les obstacles
• Récepteur reçoit l’onde directe + ondes réfléchies
• Égaliseur pour contrebalancer ce défaut
• Capacité limitée, valeur limite de temps
• Valeur limite fonction de la vitesse
• Vitesse de la lumière 300 000 Km/s
• 50 ns de délai correspond à une différence de 15 m
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Datasheet carte Orinoco
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Point à Point
Entre deux bâtiments, deux sites
Le signal radio est concentré en un faisceau
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Les différentes topologies
• Cellulaire
Le signal radio est diffusé autour de l’émetteur
formant ainsi une cellule
La cellule radio : media de communication
partagé par les mobiles se trouvant dans la
zone de couverture
Janvier 2006 – Dominique Skrzypezyk
Principes radio
Décembre 2006– Dominique Skrzypezyk