Eugénie Masclef Victoria Lenne Jérôme Tanghe 1SSI Thème : Avancées scientifiques et réalisations techniques Comment transmettre des données numériques sans fil? Application du système Wifi et application avec le robot Spykee
Comment transmettre des données numériques sans fil? Etude du système Wifi et application avec le robot Spykee Sommaire I. Qu est-ce que le Wifi et comment fonctionne-t-il? 1. Qu est-ce que le Wifi? 2. Le fonctionnement du Wifi La norme 802.11 Les structures Les canaux II. A quoi sert le Wifi? 1. L analyse du besoin 2. L analyse du système 3. Utilisation courante : les réseaux 4. Une utilisation spécifique : SPYKEE III. Les avantages et les inconvénients 1. L insatisfaction du filaire 2. Les avantages du Wifi 3. Les inconvénients du Wifi 2
Application d un système Wifi Qu est-ce que le Wifi et comment fonctionne-t-il? 1. Qu est-ce que le Wifi? 2. Le fonctionnement du Wifi : a. La norme 802.11 b. Les structures c. Les canaux 3
Comment transmettre des données numériques sans fil? Etude du système Wifi et application avec le robot Spykee Qu est-ce que le Wifi? Wifi est la contraction des termes «Wireless Fidelity» («fidélité sans fil» ou «fidélité au sans-fil»). C est la désignation commerciale de la norme 802.11. Ainsi, un réseau Wifi est un réseau qui répond à cette norme, qui permet alors le partage de fichiers numériques à l aide d ondes radio, donc sans fils (Wireless). Théoriquement, le débit du Wifi est de 300 Mbits/s et sa portée peut aller jusqu à 50 mètres en intérieur et jusqu à plusieurs centaines de mètres en extérieur. Nous verrons cependant que les conditions nécessaires à un tel débit et à une telle portée ne sont pas applicables à la réalité. Nous comparerons donc la théorie à la pratique. Il existe différents modes de mise en réseau, ainsi que différentes versions de la norme 802.11 (a, b, c, d, e, f, g, h, IR, j, n, s ). 4
Application d un système Wifi Le fonctionnement du Wifi La norme 802.11 802.11 est la norme initiale, offrant des débits de 1 à 2 Mbits/s. Des révisions ont depuis été apportées afin d améliorer ce débit, tandis que d autres ont pour but de spécifier des détails sur la sécurité. Norme Révisions apportées 802.11a Débit théorique de 54 Mbits/s, mais de 27 Mbits/s en pratique Portée de 10 mètres 52 canaux dans la bande de fréquences des 5 GHz 8 combinaisons non superposées utilisables pour le canal principal 802.11b Débit théorique de 11 Mbits/s (6 Mbits/s en pratique) Portée théorique de 300 mètres dans un environnement dégagé La plage de fréquences est la bande des 2,4 GHz En France, 13 canaux radio disponibles dont 3 non superposés maximum 802.11g Débit théorique de 54 Mbits/s (25 Mbits/s en pratique) Bande de fréquences de 2,4 GHz Les matériels conformes à cette norme sont compatibles avec la norme 802.11b 52 canaux Bande de fréquences de 2,4 GHz 14 canaux radio disponibles dont 3 non superposés maximum 5
Comment transmettre des données numériques sans fil? Etude du système Wifi et application avec le robot Spykee 802.11n Disponible depuis le 11 septembre 2009. Débit théorique de quasiment 1 Gbit/s Bandes de fréquences de 2,4 GHz ou 5 GHz 8 canaux non superposés 802.11s En cours d élaboration. Les informations cidessous peuvent changer en conséquence. Débit théorique de 10 à 20 Mbits/s actuellement Elle vise à implémenter la mobilité sur les réseaux Ad- Hoc : tout point recevant le signal sera capable de le retransmettre à son tour Les différences entre les débits théoriques et pratiques sont généralement dues aux interférences. La norme 802.11b est la plus répandue actuellement, exceptée dans le commerce où la norme 802.11g est la plus utilisée. Les structures La norme 802.11 s attache à définir les structures (ou couches) qui permettent une liaison sans fils utilisant des ondes électromagnétiques. Au total, il y en a sept, mais seules deux nous intéresseront ici : la couche physique et la couche de liaison de données. La couche physique Elle est chargée de transmettre des signaux électriques ou optiques entre les interlocuteurs. Son service est généralement limité à l émission et à la réception d un bit ou d un groupe de bits. Cette couche permet d engager une «conversation» entre bits et signaux électriques. En pratique, elle est réalisée par un circuit électrique spécifique. La couche de liaison de données Elle permet de transférer les données entre les nœuds adjacents d un réseau étendu ou entre les nœuds d un même segment sur le réseau local. 6
Application d un système Wifi Les canaux La norme Wifi, comme toutes les normes sans fil, doit utiliser une partie limitée de la bande de fréquences, afin de limiter le parasitage d autres équipements (poste de radio ). Chaque canal occupe une plage de 22 MHz autour de sa fréquence centrale. Le spectre débute ainsi à 2 400 MHz et se termine à 2483,5 MHz. 7
Comment transmettre des données numériques sans fil? Etude du système Wifi et application avec le robot Spykee A quoi sert le Wifi? 1. L analyse du besoin 2. L analyse du système 3. Utilisation courante : les réseaux 4. Une utilisation spécifique : SPYKEE 8
L analyse du besoin Application d un système Wifi Le Wifi est utile à tout internaute souhaitant échanger des informations numériques. Il agit donc sur l échange des fichiers numériques qui peut s effectuer n importe où et n importe quand, tant que c est dans une zone couverte par le Wifi. Cette norme permet ainsi de faciliter l échange des informations numériques sans l encombrement des fils. L analyse du système Fonction principale : permettre à l utilisateur d échanger des fichiers numériques Fonctions contrainte : o S adapter au PC o S adapter à l énergie locale o Ne pas être perturbé par des ondes externes et ne pas perturber celles-ci o Ne plus avoir de fils o Offrir de multiples possibilités d utilisation o Etre esthétique Pour «plaire» à l internaute, le Wifi doit veiller à pouvoir s adapter à l ordinateur, à permettre à l utilisateur l échange des données numériques sans perte et à contribuer ainsi au désencombrement de l environnement. Il faut également que le matériel utilisé soit esthétique et à ce qu il soit utilisable au moment où l on en a besoin. Enfin, le Wifi doit s adapter à l énergie locale qui lui est fournie. 9
Comment transmettre des données numériques sans fil? Etude du système Wifi et application avec le robot Spykee Utilisation courante : les réseaux Le réseau infrastructure Le réseau Wifi en mode infrastructure permet de connecter plusieurs ordinateurs entre eux via un ou plusieurs point d accès (abréviation : AP Access Point) qui agissent comme des concentrateurs. Ce mode, essentiellement utilisé dans les entreprises, a l avantage de garantir un passage obligatoire par le point d accès, ce qui permet de restreindre l accès au réseau aux seules personnes autorisées, mais a l inconvénient de devoir disposer des point d accès à des intervalles régulière pour couvrir toute la zone concernée, ce qui entraîne donc un coût et une restriction de déplacement très importante. De plus, les machines reliées à ce réseau doivent être configurées de manière très précise, ce qui rend l installation d un tel réseau compliqué pour un novice. Le réseau Ad-Hoc Le réseau Wifi en mode Ad-Hod (qui signifie en latin «qui va là où il doit aller») permet de connecter des ordinateurs directement entre eux. Les ordinateurs agissent alors comme des points d accès. Ce mode est idéal pour interconnecter des machines sans matériel supplémentaire. Ce mode rend aussi envisageable la théorie d utilisation de réseaux maillés autonomes dans tous les secteurs desservis par un réseau Wifi, actuellement à l étude pour la norme 802.11s. Le réseau hotspot Dans une mise en réseau hotspot, les abonnés d un même opérateur peuvent se connecter aux points d accès Wifi des uns et des autres. Cette mise en réseau est utilisée dans les lieux publics et dans certains lieux commerciaux, 10
Application d un système Wifi comme les gares ou les restaurants. Cependant, ce type de réseau est encore en développement, la résolution de problèmes comme la sécurité des informations et des débits trop faibles étant encore à l étude. 11
Comment transmettre des données numériques sans fil? Etude du système Wifi et application avec le robot Spykee Les avantages et les inconvénients 1. L insatisfaction du filaire 2. Les avantages du Wifi 3. Les inconvénients du Wifi 12
Application d un système Wifi L insatisfaction du filaire La liaison filaire, bien qu avantageuse en ce qui concerne le débit, présente des problèmes qui ont abouti à une insatisfaction, à l origine du Wifi. Ainsi, les fils ne permettent pas de se déplacer plus que ce que la longueur des fils permet. La multiple connexion est difficile à réaliser et elle nécessite l achat d un HUB et de câbles supplémentaires. De plus, les fils ne sont pas écologiques puisqu ils sont fabriqués en matière plastique. L installation peut également devenir compliquée, à cause des problèmes de branchement. Il faut également manipuler les câbles avec précaution, en raison de leur fragilité. Enfin, un matériel défectueux peut faire survenir une panne ou des problèmes de connexion. En cas de défectuosité du matériel, il est alors nécessaire de remplacer les câbles, ce qui n est pas forcément une opération aisée. Ces câbles, en plus d être disgracieux, posent également un problème relatif à la sécurité : les animaux et les enfants, en jouant avec, peuvent s électrocuter s ils entrent en contact avec une partie dénudée, et on peut également se prendre les pieds dedans. 13
Comment transmettre des données numériques sans fil? Etude du système Wifi et application avec le robot Spykee Les avantages du Wifi Le Wifi résout les problèmes de mobilité liés à la liaison filaire. On peut désormais se déplacer librement, tant que l on reste dans la zone couverte par le point d accès. Il est également simple à mettre en place, il est souple d utilisation et il ne nécessite pas un gros investissement. De même, en cas de panne, il est beaucoup plus simple à remplacer que des câbles Ethernet. Il résout également tous les problèmes de sécurités évoqués précédemment. Les inconvénients du Wifi Le Wi-Fi étant dépourvu de fils (en même temps, c est le but ), tout le monde peut y accéder. Le problème est que des personnes indésirables pourraient également s y introduire pour accéder à Internet (ou autres services) sans l accord du propriétaire, ou même pirater les systèmes présents sur le réseau. Pour faire face à ce problème, des nouveaux mécanismes de sécurité ont été mis en place, comme le WEP (Wired Equivalent Privacy), le WPA (Wi-Fi Protected Access) ou le WPA2 (une version plus récente de WPA). WEP est le mécanisme le plus utilisé encore actuellement, pour son utilisation relativement facile : elle consiste en une clé de 10 caractères que l utilisateur doit fournir sur l ordinateur client et qui permet de décrypter les ondes. Ce protocole est cependant obsolète : en effet, des cryptologues ont découvert de graves faiblesses, rendant le «crackage» de cette sécurité très simple à réaliser, à l aide d outils tels que le logiciel Aircrack (prévu à l origine pour tester la sécurité des réseaux). Pour répondre à ces faiblesses, un nouveau mécanisme, le WPA, est apparu pour supplanter temporairement le WEP, en attendant l arrivée de la nouvelle 14
Application d un système Wifi norme Wi-Fi 802.11i. Ce mécanisme respecte la majorité de cette norme. Ce mécanisme sera remplacé par WPA2 à la sortie de 802.11i et respectera cette fois la totalité de cette norme. Il y a également un problème de chute rapide des débits, ainsi que de portée réduite dans certains cas. De même, certains matériaux peuvent faire obstacle au Wifi. 15
Comment transmettre des données numériques sans fil? Etude du système Wifi et application avec le robot Spykee Conclusion Pour conclure, nous avons constaté que le développement du système WIFI a amélioré les communications à distance notamment lors de déplacements. En effet, le système filaire ne permettait pas l autonomie et la liberté de mouvement qu offre le WIFI. Avec ses multiples perfectionnements, apportés en seulement quelques années, le WIFI est devenu un système incontournable dans le monde de la communication. Cependant, des défauts sont toujours existants, malgré un bon nombre de révisions. Ces imperfections se trouvent principalement dans la sécurité des informations et dans les difficultés de connexion (réflexion, absorption et propagation des ondes). De plus, une polémique à propos des effets du WIFI sur la santé existe ; nous n avons, pour l instant, pas de réelles études sur le sujet. Avec nos connaissances actuelles et les nombreuses recherches que nous avons effectuées, nous ne pouvons rien affirmer sur le futur du WIFI. Remplacera-t-il complètement la connexion filaire? Jusqu où son évolution continuera-t-elle? Sera-t-il remplacé par un nouveau système? Seul l avenir nous le dira 16