Types de protocoles sans fil
Les signaux sans fil sont l'une des options de communication les plus 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 d'appareils intelligents sur l'Internet des objets ou l'IoT, sont réglementées par une gamme de protocoles sans fil. En fonction de leur utilisation, leur portée peut être jusqu'à plusieurs kilomètres ou aussi peu que quelques pouces .
Options Internet étendu
Si vous ne vivez pas dans une zone desservie par les fournisseurs d'accès Internet conventionnels, vos options se limitent traditionnellement à l'accès commuté ou au satellite, qui ne sont pas particulièrement bons pour un contenu Internet riche et moderne. La technologie sans fil peut combler cet écart de différentes manières, en fournissant un service là où il ne serait pas disponible autrement.
Service à domicile via LTE
Dans les zones où l'Internet par câble et fibre n'est pas économique, le même LTE La technologie qui fournit une couverture Internet sur votre téléphone portable peut également être exploitée pour fournir un accès Internet sans fil aux utilisateurs à domicile. Il peut être fourni sur le réseau cellulaire existant par les principaux opérateurs ou par des fournisseurs de services indépendants qui choisissent de mettre en place leurs propres tours. Les vitesses varient selon les fournisseurs, avec la technologie actuelle de 4e génération, la 4G , offrant des vitesses allant jusqu'à 100 Mbps respectables , tandis que la future 5G la technologie pourrait théoriquement atteindre 10 Gbit/s .
Internet en visibilité directe
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 à l'aide d'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 des réglementations FCC. Les vitesses vont généralement jusqu'à 25 Mbps, ce qui est acceptable pour la plupart des utilisations, voire idéal.
Internet pour les appareils sur des zones étendues
Avec l'essor de l'Internet des objets et sa horde d'appareils intelligents et semi-intelligents, il existe également un besoin de technologie sans fil capable de fonctionner avec un grand nombre de ces appareils à faible consommation d'énergie dans de grandes zones urbaines et suburbaines. La technologie LTE peut également fonctionner pour ceux-là, bien que sa consommation d'énergie soit relativement élevée. Une technologie concurrente est le protocole de réseau étendu à longue portée ou LoRaWAN avec une autonomie de quelques kilomètres en milieu urbain et jusqu'à trois fois supérieure dans les zones suburbaines moins denses.
IEEE et le protocole Wi-Fi
Comme beaucoup de choses électriques, la technologie sans fil que vous utilisez dans votre maison est basée sur des spécifications de conception établies 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 , n ou ac après le numéro. Pour plus de commodité, ces variations dans les spécifications sont appelées g sans fil , sans fil n , ac sans fil et ainsi de suite.
Un guide rapide du réseau sans fil
Votre Wi-Fi domestique est connu sous le nom de 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 appareil, 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.
Bande 2,4 GHz contre bande 5 GHz
La plupart des communications Wi-Fi s'effectuent 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 sont meilleures pour traverser les murs. Historiquement, la fréquence 2,4 GHz a été utilisée dans davantage d'appareils, mais cela signifie que les fréquences 2,4 GHz sont plus encombrées et sujettes aux interférences .
Wi-Fi précoce avec sans fil A et B
Les premières versions de la spécification Wi-Fi 802.11 à arriver sur le marché étaient sans fil et b , qui ont été standardisés à la fin des années 90 et sont devenus de véritables produits au début des années 2000. Chacun utilisait une bande différente. Sans fil b utilisait la bande 2,4 GHz et était capable de réseauter à des vitesses allant jusqu'à 11 mégabits par seconde et une portée allant jusqu'à 150 pieds. Sans fil un 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 fil meilleure portée et coût relativement faible en a fait le plus populaire des deux.
Wi-Fi grand public avec Wireless G
Le premier protocole Wi-Fi à connaître un grand succès sur le marché grand public était le 802.11g ou g sans fil . Il utilisait la même bande de 2,4 GHz que le b sans fil , il était donc compatible avec les équipements plus anciens 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 g sans fil était extrêmement populaire durant la première décennie des années 2000.
Performances améliorées avec le sans fil N
À mesure que le Wi-Fi devenait plus utile et populaire, les utilisateurs avaient besoin de meilleures performances pour gérer le streaming vidéo et d'autres applications exigeantes. Le 802.11n la spécification, qui est arrivée en 2009, a résolu ce problème avec quelques ajustements techniques importants, principalement autour des antennes à entrées multiples et sorties multiples ou MIMO , ce qui permettait 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 a augmenté le débit potentiel - 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 a , b , et g .
Le courant alternatif sans fil fait monter les enchères
L'ac sans fil datant de 2014, a affiné cette technologie grâce à l'utilisation de la 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 canaux, il est théoriquement possible d'avoir des vitesses de réseau sans fil jusqu'aux gigabits , ou des milliers de Mbps. Accès sans fil lui-même fonctionne uniquement dans la bande 5 GHz, mais de nombreux fabricants incluent sans fil n circuits également pour garder leurs routeurs compatibles avec sans fil b , g et n .
Protocoles sans fil à usage spécial
Il existe quelques protocoles 802.11 qui ne sont pas utilisés pour les réseaux Wi-Fi à usage général, mais pour les communications d'appareil à appareil spécifiques . Annonce sans fil, par exemple, utilise la bande 60 GHz et est effectivement 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 les situations qui nécessitent un débit élevé entre des appareils proches les uns des autres. Ah sans fil , également appelé Wi-Fi HaLow , utilise la bande inférieure de 900 MHz 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 d'autres applications IoT.
Wireless AX est juste au coin de la rue
La demande d'amélioration des performances du réseau Wi-Fi ne va pas disparaître de sitôt - bien au contraire - il y a donc une nouvelle spécification IEEE qui arrive sur le marché. Ça s'appelle 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 il a besoin, ce qui rend l'ensemble du système plus efficace. Il offre jusqu'à quatre fois la portée et six fois les performances de l'ac sans fil , du moins en théorie, et - important pour l'IoT - prend en charge de nombreux autres appareils en même temps.
Un changement dans l'image de marque Wi-Fi
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 Wi-Fi Alliance . 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, renommant sans fil n en Wireless 4, ac en Wireless 5 et ax en Wireless 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.
Protocoles sans fil orientés périphérique
Tous les protocoles sans fil ne sont pas destinés à couvrir de vastes zones ou à fournir une capacité de communication étendue. 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.
Communications directes par radiofréquence
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. Au lieu de cela, 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 écran géant.
Bluetooth est plus polyvalent
Les appareils RF ont besoin de leur propre récepteur pour fonctionner, mais pas Bluetooth, c'est pourquoi la technologie Bluetooth est plus polyvalent. Bluetooth est basé sur une autre spécification sans fil IEEE, 802.15.1, qui est décrite comme étant pour les réseaux personnels . Les réseaux personnels sont destinés à remplacer les fils et les câbles à l'intérieur et autour d'une seule personne ou d'un espace de travail . Bluetooth est une technologie utilisée dans ce type de réseau car elle se connecte de manière fiable, utilise relativement peu d'énergie et peut prendre en charge jusqu'à huit appareils simultanément.
Comment fonctionne Bluetooth
Bluetooth connecte des appareils sur une tranche de la bande 2,4 GHz. Lorsque les appareils sont connectés ou jumelés pour la première fois via Bluetooth, ils créent un code de sécurité unique comme une sorte de poignée de main secrète entre eux. Une fois jumelés, ils se reconnectent 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.
Bluetooth basse consommation
La faible consommation d'énergie a toujours fait partie des spécifications Bluetooth car les appareils sans fil fonctionnent sur batterie par nécessité, mais même le Bluetooth standard utilise trop de batterie pour certaines applications. Une version révisée, Bluetooth Low Energy 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 connectées, par exemple, et peut également être utilisé avec les appareils IoT.
Communications en champ proche
Communications en champ proche , ou NFC , est le plus court de tous les protocoles sans fil. Il fonctionne sur une distance de seulement quelques centimètres , utilisant des puces de très faible puissance. Vous le connaissez comme la technologie utilisée dans les applications de paiement par toucher pour votre téléphone, notamment Apple Pay, Google Pay et Samsung Pay. Il est également largement utilisé dans les cartes-clés de sécurité et les applications similaires.
Protocoles sans fil pour l'IoT
D'autres protocoles sans fil font leur apparition pour répondre aux besoins des appareils intelligents individuels et de l'Internet des objets en général. Ceux-ci ne sont pas orientés vers le consommateur en tant que tels, bien que les produits qu'ils permettent le soient certainement. Voici quelques-uns des plus importants :
- Sujet : Ce protocole sans fil est entré dans le portefeuille de Google lors du rachat du leader de la domotique Nest. Basé sur la norme sans fil 802.15.4 de l'IEEE, il est utilisé dans les détecteurs de fumée et les dispositifs 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 : Message Queue Telemetry Transport est conçu pour les appareils à faible consommation d'énergie et à faible débit, tels que les capteurs relativement "stupides", qui n'ont pas besoin du type de débit de données requis pour les appareils IoT "intelligents" interactifs.