Wireless Networks Réseaux sans-fil. Radio Frequency (RF) : Fondamentaux [email protected]

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1 Wireless Networks Réseaux sans-fil Radio Frequency (RF) : Fondamentaux [email protected]

2 Antennes Rôle: Amplification du signal Gain à l émission à la réception Ex: Antenne filaire ¼ onde Dimensions: proportionnelles à la longueur d onde/fréquence

3 Antennes Omnidirectionnelles

4 Antennes Directionelles Antenne parabole e.g. antenne de 14 db avec 40 d'ouverture Antenne panneau Antenne hélicoïdale

5 Line of Sight (LOS) Apparemment une ligne droite entre émetteur et récepteur

6 Zone de Fresnel Radio Line Of Sight Visual Line of Sight

7 Zone de Fresnel Série d ellipses concentriques autour du LOS d=distance du lien en miles f=frequence en Ghz r=en feet Ex, pour 5 miles (8,35km), à 2,4 Ghz le rayon est de 31,25feet (9,52m)

8 Quelques conversions mètre = feet x km = miles x r=43.3*sqrt(d/4f) avec d en miles, f en Ghz et r en feet r=17,32*sqrt(d/4f) avec d en km, f en Ghz et r en m

9 Exemples

10 Exercice Une zone de Fresnel est le volume d'espace enfermé par un ellipsoïde dont les deux antennes forment les foyers. Un lien radio aura la première zone de Fresnel dégagée (first Fresnel zone clearance) si il n'y a pas d'objet à l'intérieur capable de causer suffisamment de diffraction. En pratique, il suffit d'avoir 60% de la première zone de Frenel dégagée. En dessous, les perturbations vont être significatives... Le rayon maximal (c'est un ellipsoïde) de la première zone de Fresnel est donné par : r=17,32*sqrt(d/4f) avec d en km (distance entre les deux antennes), f en GHz et r en m. "Exemples : Pour une distance entre deux antennes de 10 km à 2,412GHz (canal 1), nous avons r = 17,63 m. Pour information, voici les rayons en fonction de la distance 1 km -> 3.3 m 3 km -> 5,9 m 4 km -> 6,7 m 5 km -> 7,5 m

11 Exercice Cependant, les obstacles ne sont pas toujours situés au milieu de la LOS optique... On a besoin de calculer le rayon de l'ellipsoïde au niveau de l'obstacle afin, ensuite, de savoir si cette première zone de Fresnel est dégagée à au moins 60% On l'obtient avec la formule suivante : h=17,32*\sqrt{\frac{d1*d2}{f(d1+d2)}} avec, f en GHz et d1, d2 les distances à partir du sommet de l'obstacle vers les deux antennes en km et h en m. "Exemple : Nous avons 10 km entre deux points (en ligne de vue) pour lesquels nous souhaitons faire un lien à 2,4 Ghz. Un immeuble de 18 m est situé à 3 km d'un des points. La zone de Fresnel est-elle suffisamment libre? On a ici f=2,4 GHz, d1=3 km et d2=7 km (inutile d'appliquer le théorème de Pythagore, on a 18 m à 3000 m, c'est négligeable, sinon prendre d1=3000,05399 m! De plus la formule donnant h est déjà approchée) On obtient : h = 16,2 m et ça ne marche pas, la zone de Fresenl n'est pas assez dégagée! Un immeuble de 13 m aurait été préférable... Attention, cette formule n'est pas valide dans le cas d'obstacles proches des antennes et ne tient pas compte de la courbure de la terre (ici, au milieu, la hauteur est de 1,96 m en prenant 6378,13 km pour le rayon de la Terre)

12 Equivalent Isotropic Radiated Power (EIRP) PIRE en français C est la puissance effectivement émise par l antenne Elle tient donc en compte le gain apporté par l antenne C est la valeur qui est règlementée Intentional radiator

13 Sur la France Le wifi sur la bande du 2.4GHz est libre d'emploi en intérieur et exterieur, une limitation des puissances du matériels est en place : En intérieur : 100mW de PIRE sur tout la bande. En extérieur : 100mW de PIRE sur la plage MHz 10mW de PIRE sur la plage MHz La mise en place de liaison entre node est autorisé après l'envoi d'un dossier auprès de l'art.

14 Les risques sanitaires Effets Thermiques Le phénomène de résonance : Les effets thermiques, peuvent être amplifiés si les fréquences auquelles le corps est soumis, est proche des fréquences de résonance du corps. Pour un adulte : 70 MHz isolé du sol 35 MHz sur la terre Fréquence de résonance d'un cerveau ~ 400 MHz Puissance d émission: WiFi: <100mW DCS : < 1W GSM : < 2W Antennes GSM : 20 à 50 W Emetteur de la tour Eiffel : 6 MW!