Types de protocoles sans fil

Les signaux sans fil sont l'une des options de communication les plus largement utilisées, de vos stations de télévision et de radio locales préférées à votre téléphone cellulaire. Certaines des technologies sans fil les plus cruciales, celles qui gèrent votre Internet domestique et le nombre croissant de nombre d'appareils intelligents sur l'Internet des objets ou l'IoT sont réglementés par une gamme de protocoles sans fil. Selon leur utilisation, leur portée peut être autant que plusieurs miles ou aussi peu que quelques pouces.

Si vous ne vivez pas dans une zone desservie par des fournisseurs d'accès Internet conventionnels, vos options sont généralement ont été limités à l'accès commuté ou au satellite, dont aucun n'est particulièrement bon pour l'Internet moderne et riche teneur. La technologie sans fil peut combler cette lacune de différentes manières, en fournissant un service là où il ne serait pas disponible autrement.

Dans les régions où l'Internet par câble et fibre n'est pas économique, la même LTE La technologie qui fournit une couverture Internet sur votre téléphone portable peut également être exploitée pour fournir une connexion Internet sans fil aux utilisateurs à domicile. Il peut être livré sur le réseau cellulaire existant par les principaux opérateurs ou par des fournisseurs de services indépendants qui choisissent d'installer leurs propres tours. Les vitesses varient selon les fournisseurs, avec la technologie actuelle de 4e génération, 4G, donnant des vitesses allant jusqu'à 100 Mbps respectables, tandis que le prochain 5G la technologie pourrait atteindre théoriquement 10 Gbps.

Services Internet en visibilité directe utiliser ce qui se résume à une version haute puissance du Wi-Fi conventionnel, qui transfère son signal d'un point à l'autre en utilisant antennes hautement directionnelles. Parce qu'il transmet ses signaux à un point étroitement focalisé, ce type de service est moins susceptible d'interférer avec d'autres appareils et peut utiliser un signal de puissance plus élevée qui serait autrement illégal en vertu de la FCC règlements. Les vitesses vont généralement jusqu'à 25 Mbps, ce qui est acceptable pour la plupart des utilisations, voire idéal.

Avec l'essor de l'Internet des objets et de sa horde d'appareils intelligents et semi-intelligents, il est également nécessaire de technologie sans fil qui peut fonctionner avec un grand nombre de ces appareils à faible puissance sur les grandes zones urbaines et suburbaines domaines. La technologie LTE peut également fonctionner pour ceux-ci, bien que sa consommation d'énergie soit relativement élevée. Une technologie compétitive est la Protocole de réseau étendu longue portée ou LoRaWAN avec une portée de quelques kilomètres en milieu urbain et jusqu'à trois fois celle dans les zones suburbaines moins denses.

Comme beaucoup de choses électriques, la technologie sans fil que vous utilisez dans votre maison est basée sur les spécifications de conception définies par l'Institute of Electrical and Electronic Engineers, ou IEEE. Dans ce cas, la spécification réelle est appelée 802.11, et il a été amélioré au fil des ans pour refléter – et encourager – les améliorations de la technologie. Ces changements sont décrits en ajoutant des lettres, telles que g, m ou ca après le numéro. Pour plus de commodité, ces variations dans les spécifications sont appelées sans fil g, sans fil m, ac sans fil etc.

Votre réseau Wi-Fi domestique est connu à juste titre comme un Réseau local sans fil ou WLAN, mais la plupart des gens l'appellent simplement Wi-Fi et en restent là. Un réseau Wi-Fi s'articule autour d'un périphérique réseau central, appelé point d'accès, qui fournit des communications bidirectionnelles avec chaque périphérique connecté au réseau. Chaque périphérique, à son tour, doit disposer d'une carte d'interface réseau sans fil, ou NIC, pour communiquer avec le point d'accès. Les protocoles sans fil qu'ils utilisent varient considérablement en termes de portée et de performances et s'améliorent à chaque génération.

La plupart des communications Wi-Fi se déroulent dans deux bandes distinctes de fréquences radio, la bande 2,4 GHz et la bande 5 GHz. Ces bandes sont peu réglementées et sont utilisées pour une variété d'appareils grand public, des moniteurs pour bébé aux téléphones sans fil. Ils sont bons dans différentes choses. Les fréquences de la bande 5 GHz peuvent transporter plus de données plus rapidement, mais celles de la bande 2,4 GHz ont une portée plus longue et elles traversent mieux les murs. Historiquement, 2,4 GHz a été utilisé dans plus d'appareils, mais cela signifie Les fréquences de 2,4 GHz sont plus encombrées et sujettes aux interférences.

Les premières versions de la spécification Wi-Fi 802.11 à atteindre le marché ont été sans fil un et b, qui ont été standardisés à la fin des années 90 et sont devenus des produits réels au début des années 2000. Chacun a utilisé une bande différente. Sans fil b utilisait la bande 2,4 GHz et était capable de se mettre en réseau à des vitesses allant jusqu'à 11 mégabits par seconde et à une portée allant jusqu'à 150 pieds. Sans filune utilisait la bande 5 GHz et avait un débit allant jusqu'à 54 Mbps, mais sa portée n'était que de 25 à 75 pieds. B sans filmeilleure portée et coût relativement bas en a fait le plus populaire des deux.

Le premier protocole Wi-Fi à connaître un grand succès sur le marché grand public a été 802.11g ou sans fil g. Il utilisait la même bande 2,4 GHz que sans fil b, il était donc compatible avec les anciens équipements utilisant cette norme, mais à 54 Mbps, il offrait désormais des performances comparables aux réseaux sans fil a. C'était assez bon pour la plupart des utilisateurs à domicile, et sans fil g était extrêmement populaire durant la première décennie des années 2000.

À mesure que le Wi-Fi devenait plus utile et plus populaire, les utilisateurs avaient besoin de meilleures performances pour gérer le streaming vidéo et d'autres applications exigeantes. Les 802.11n la spécification, qui est arrivée en 2009, a abordé cela avec quelques ajustements techniques importants, tournant principalement autour de Antennes à entrées multiples et sorties multiples ou MIMO, ce qui permet des vitesses allant jusqu'à 300 Mbps. Il offrait également la liaison de canaux, la possibilité d'utiliser des canaux séparés pour le trafic en amont et en aval, ce qui débit potentiel augmenté - du moins en théorie - à 600 Mbps. Il utilisait à la fois les fréquences 2,4 et 5 GHz, il était donc rétrocompatible avec les appareils utilisant sans fil un, b, et g.

Les ac sans fil spécification, datant de 2014, a affiné davantage cette technologie grâce à l'utilisation de technologie MIMO multi-utilisateurs ou MU-MIMO. Cela fournit des vitesses de base allant jusqu'à 433 Mbps par canal, et avec la liaison de canal, il est théoriquement possible d'avoir le réseau sans fil atteint les gigabits, ou des milliers de Mbps. AC sans fil lui-même fonctionne uniquement dans la bande 5 GHz, mais de nombreux fabricants incluent sans fil m circuits ainsi pour garder leurs routeurs compatibles avec sans fil b, g et m.

Il existe quelques protocoles 802.11 qui ne sont pas utilisés pour les réseaux Wi-Fi à usage général, mais pour communications spécifiques d'appareil à appareil. Annonce sans fil, par exemple, utilise la bande 60 GHz et est en effet très rapide - potentiellement jusqu'à 6,7 GHz - mais dans une plage de seulement 10 ou 11 pieds. Il est préférable de l'utiliser dans des situations qui nécessitent un débit élevé entre des appareils proches les uns des autres. Ah sans fil, aussi connu sous le nom Wi-Fi HaLow, utilise la bande 900 MHz inférieure pour fournir une portée étendue avec un débit limité à un maximum de 347 Mbps. Il est destiné à fournir des signaux à plus longue portée pour les appareils à faible consommation tels que les appareils intelligents et autres applications IoT.

La demande d'amélioration des performances du réseau Wi-Fi ne disparaîtra pas de sitôt - bien au contraire - une nouvelle spécification IEEE arrive donc sur le marché. C'est appelé hache sans fil, et il utilise un tour de passe-passe numérique pour augmenter le débit. Il double la largeur de chaque canal sans fil disponible et permet aux signaux d'utiliser uniquement les portions de chaque canal dont ils ont besoin, ce qui rend l'ensemble du système plus efficace. Il offre jusqu'à quatre fois la portée et six fois la performance de l'ac sans fil, du moins en théorie, et –important pour l'IoT – prend en charge beaucoup plus d'appareils en même temps.

Bien que les spécifications utilisées pour le Wi-Fi soient définies par les ingénieurs de l'IEEE, le terme « Wi-Fi » lui-même et le logo Wi-Fi appartiennent à un consortium de fabricants connu sous le nom de Alliance Wi-Fi. Les ingénieurs peuvent être parfaitement heureux d'identifier les normes avec des lettres et des chiffres, mais les fabricants et leurs services marketing aiment garder les choses simples et mémorables. C'est pourquoi la Wi-Fi Alliance a annoncé une nouvelle image de marque, renommer le sans fil n en sans fil 4, ac en sans fil 5 et ax en sans fil 6. Ce type de système de numérotation est utilisé pour tout, des téléphones portables aux franchises de films, il devrait donc être plus facile pour les consommateurs de s'en souvenir.

Tous les protocoles sans fil ne sont pas destinés à couvrir de vastes zones ou à fournir des capacités de communication étendues. Certains des plus utiles sont les normes à courte portée destiné à aider les appareils à faible consommation d'énergie à interagir les uns avec les autres. Ceux-ci peuvent affecter la façon dont vous interagissez avec un ordinateur, un téléphone ou d'autres appareils, ou la façon dont les appareils communiquent directement entre eux.

Certaines des formes les plus simples de technologie sans fil, y compris une souris et un clavier sans fil standard, n'utilisent pas du tout de protocole sans fil formel. À la place, ils transmettent directement sur une fréquence radio prédéfinie. Les appareils plus anciens utilisent la fréquence 27 MHz, également utilisée pour les jouets radiocommandés. Il a une faible portée mais convient parfaitement aux appareils qui partagent un bureau. Les versions plus récentes utilisent la bande 2,4 GHz et peuvent être utilisées plus loin, ce qui est idéal si vous êtes assis loin d'un moniteur géant.

Les appareils RF ont besoin de leur propre récepteur pour fonctionner, mais pas Bluetooth, c'est pourquoi Technologie Bluetooth est plus polyvalent. Bluetooth est basé sur une autre spécification sans fil IEEE, 802.15.1, qui est décrite comme étant pour réseaux personnels. Les réseaux personnels sont destinés à remplacer les fils et les câbles dans et autour d'une seule personne ou d'un espace de travail. Bluetooth est une technologie utilisée dans ce type de réseau car il se connecte de manière fiable, utilise relativement peu d'énergie et peut prendre en charge jusqu'à huit appareils simultanément.

Bluetooth connecte les appareils sur une tranche de la bande 2,4 GHz. Lorsque les appareils sont connectés pour la première fois ou jumelé via Bluetooth, ils créent un code de sécurité unique comme une sorte de poignée de main secrète entre eux. Une fois jumelés, ils se reconnecter automatiquement à l'avenir et ne nécessitent aucune configuration supplémentaire. Le débit de données Bluetooth est relativement faible, il est donc principalement utilisé pour les périphériques d'entrée et de sortie tels que les souris et les claviers, les haut-parleurs, les microphones et les casques.

La faible consommation d'énergie a toujours fait partie de la spécification Bluetooth car les appareils sans fil sont fonctionne sur batterie par nécessité, mais même le Bluetooth standard utilise trop de batterie pour certains applications. Une version révisée, Bluetooth à faible consommation d'énergie ou BLE, s'adresse à ce segment du marché en réduisant la bande passante et la portée pour réduire la consommation d'énergie. Il est fréquemment utilisé dans les bracelets de fitness et les montres intelligentes, par exemple, et peut également être utilisé avec les appareils IoT.

Near Field Communications, ou NFC, est la portée la plus courte de tous les protocoles sans fil. Il fonctionne sur une distance de juste quelques pouces, en utilisant des puces de très faible puissance. Vous le connaissez comme la technologie utilisée dans les applications tap-to-pay pour votre téléphone, y compris Apple Pay, Google Pay et Samsung Pay. Il est également largement utilisé dans les cartes-clés de sécurité et les applications similaires.

D'autres protocoles sans fil font leur apparition pour répondre aux besoins des appareils intelligents individuels et de l'Internet des objets collectivement. Ceux-ci ne sont pas axés sur le consommateur en tant que tels, bien que les produits qu'ils permettent le soient certainement. Parmi les plus importants, citons :

• Fil: Ce protocole sans fil est entré dans le portefeuille de Google lorsqu'il a racheté Nest, leader de la domotique. Basé sur la norme sans fil 802.15.4 de l'IEEE, il est utilisé dans les détecteurs de fumée et les appareils d'automatisation de Nest. D'autres fournisseurs peuvent choisir d'utiliser Thread s'ils souhaitent être compatibles avec les produits de l'écosystème Nest.
  
• Zigbee et Zigbee Pro : Zigbee et Zigbee Pro fonctionnent sur les bandes 2,4 GHz et 900 MHz et peuvent potentiellement prendre en charge des milliers d'appareils à la fois sur un site donné. Contrairement à Thread, Zigbee est soutenu par un consortium de centaines de fabricants.
  
• ZWave et ZWave Plus : Un autre protocole important pour l'utilisation de l'IoT est ZWave, qui est similaire à Zigbee mais conçu pour être plus simple et moins coûteux à mettre en œuvre. Il fonctionne sur les bandes 800 et 900 MHz, qui offrent une bonne portée et moins d'interférences que la bande 2,4 GHz. Il a été créé par la société danoise Zensys mais bénéficie désormais d'un large soutien de la part des fabricants.
• MQTT : Le transport de télémétrie de file d'attente de messages est conçu pour les appareils à faible consommation et à faible débit tels que relativement capteurs « muets », qui n'ont pas besoin du type de débit de données requis pour l'IoT « intelligent » interactif dispositifs.