Réseaux sans fil - La propagation des ondes radio

Propagation des ondes radio

Il est nécessaire d'avoir une culture minimum sur la propagation des ondes hertziennes afin de pouvoir mettre en place une architecture réseau sans fil, et notamment de disposer les bornes d'accès (point d'accès) de telle façon à obtenir une portée optimale.

Les ondes radio (notées RF pour Radio Frequency) se propagent en ligne droite dans plusieurs directions. La vitesse de propagation des ondes dans le vide est de 3.10⁸ m/s.

Dans tout autre milieu, le signal subit un affaiblissement dû à

• La réflexion
• La réfraction
• La diffraction
• L'absorption

Absorption des ondes radio

Lorsqu'une onde radio rencontre un obstacle, une partie de son énergie est absorbée et transformée en énergie, une partie continue à se propager de façon atténuée et une partie peut éventuellement être réfléchie.

On appelle atténuation d'un signal la réduction de la puissance de celui-ci lors d'une transmission. L'atténuation est mesurée en bels (dont le sympbole est B) et est égale au logarithme en base 10 de la puissance à la sortie du support de transmission, divisée par la puissance à l'entrèe. On préfère généralement utiliser le décibel (dont le symbole est dB) correspondant à un dixième de la valeur en Bels. Ainsi un Bel représentant 10 décibels la formule devient :

R (dB) = (10) * log (P2/P1)

Lorsque R est positif on parle d'amplification, lorsqu'il est négatif on parle d'atténuation. Dans le cas des transmissions sans fil il s'agit plus particulièrement d'atténuations.

L'atténuation augmente avec l'augmentation de la fréquence ou de la distance. De plus lors de la collision avec un obstacle, la valeur de l'atténuation dépend fortement du matériau composant l'obstacle. Généralement les obstacles métalliques provoquent une forte réflexion, tandis que l'eau absorbe le signal.

Réflexion des ondes radio

Lorsqu'une onde radio rencontre un obstacle, tout ou partie de l'onde est réfléchie, avec une perte de puissance. La réflexion est telle que l'angle d'incidence est égal à l'angle de réflexion.

Par définition une onde radio est susceptible de se propager dans plusieurs directions. Par réflexions successives un signal source peut être amené à atteindre une station ou un point d'accès en empruntant des chemins multiples (on parle de multipath ou en français cheminements multiples).

La différence de temps de propagation (appelées délai de propagation) entre deux signaux ayant emprunté des chemins différents peut provoquer des interférences au niveau du récepteur car les données reçues se chevauchent.

Ces interférences deviennent de plus en plus importantes lorsque la vitesse de transmission augmente car les intervalles de temps entre les données sont de plus en plus courts. Les chemins de propagations multiples limitent ainsi la vitesse de transmission dans les réseaux sans fil.

Pour remédier à ce problème les cartes Wi-Fi et points d'accès embarquent deux antennes par émetteur. Ainsi, grâce à l'action de l'AGC (Aquisition Gain Controller), qui commute immédiatement d'une antenne à l'autre suivant la puissance des signaux, le point d'accès est capable de distinguer deux signaux provenant de la même station. Les signaux reçus par ces deux antennes sont dit décorrélés (indépendants) si ils sont séparés de Lambda/2 (6,25 cm à 2.4GHz).

Propriétés des milieux

L'affaiblissement de la puissance du signal est en grande partie du aux propriétés des milieux traversés par l'onde. Voici un tableau donnant les niveaux d'atténuation pour différents matériaux :

Matériaux	Affaiblissement	Exemples
Air	Aucun	Espace ouvert, cour intérieure
Bois	Faible	Porte, plancher, cloison
Plastique	Faible	Cloison
Verre	Faible	Vitres non teintées
Verre teinté	Moyen	Vitres teintées
Eau	Moyen	Aquarium, fontaine
Etres vivants	Moyen	Foule, animaux, humains, végétation
Briques	Moyen	Murs
Plâtre	Moyen	Cloisons
Céramique	Elevé	Carrelage
Papier	Elevé	Rouleaux de papier
Béton	Elevé	Murs porteurs, étages, piliers
Verre blindé	Elevé	Vitres pare-balles
Métal	Très élevé	Béton armé, miroirs, armoire métallique, cage d'ascenseur

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