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Matériel de formation pour les formateurs du sans fil Physique de la Radio

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Matériel de formation pour les formateurs du sans fil

Physique de la Radio

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Objectifs

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‣ Introduire les concepts fondamentaux liés aux ondes électromagnétiques (fréquence, amplitude, vitesse, longueur d'onde, polarisation, phase)Montrer où positionner WiFi dans la large gamme de fréquences utilisées dans les télécommunicationsFournir une compréhension du comportement des ondes radio qui se déplacent à travers l'espace (absorption, réflexion, diffraction, réfraction, interférences)Introduire le concept de la zone de Fresnel

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Qu’est ce qu’une Onde?

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Ondes électromagnétiques

‣ longueur d'onde caractéristique, fréquence et amplitude

‣ Pas besoin d'un support porteur (carrier medium)

‣ Exemples: la lumière, les rayons X et les ondes radio

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Puissances de dix

Nano- 10-9 1/1000000000

n

Micro- 10-6 1/1000000 µ

Milli- 10-3 1/1000 m

Centi- 10-2 1/100 c

Kilo- 103 1 000 k

Mega- 106 1 000 000 M

Giga- 109 1 000 000 000

G

Revue rapide des préfixes d’unité

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Longueur d’onde et fréquence

c = f * λc = vitesse (mètres / seconde)

f = fréquence (cycles par seconde, ou Hz)

λ = longueur d'onde (mètres)

Si une one voyage sur l'eau à un mètre par seconde et oscille cinq fois par seconde, alors chaque onde sera de vingt centimètres de longueur:

1 mètre / seconde = 5 cycles / seconde * λλ = 1 / 5 mètres λ = 0,2 mètres = 20 cm

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Longueur D’onde et Fréquence

Comme la vitesse de la lumière est d'environ 3 x 108 m/s, nous pouvons calculer la longueur d'onde pour une fréquence donnée.

Prenons l'exemple de la fréquence du 802.11b/g réseau sans fil, qui est:

f = 2.4 GHz = 2,400,000,000 cycles / seconde

wavelength (λ) = c / f = 3 * 108 m/s / 2.4 * 109 s-1

= 1.25 * 10-1 m = 12.5 cm

Par conséquent, la longueur d'onde du WiFi 802.11b/g est d'environ 12,5 cm.

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Spectre électromagnétique

Portée approximative pour le WiFi

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Perspective

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Norme Fréquence Longueur d’onde

802.11 b/g/n

2.4 GHz 12.5 cm

802.11 a/n 5.x GHz 5 to 6 cm

Fréquence et Longueurs d’onde WiFi

5 GHz2.4 GHz

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Comportement des Ondes Radios

‣ Plus longue est la longueur d'onde, plus loin l’onde ira

‣ Plus longue est la longueur d'onde, plus l’onde se déplace à travers et autour des choses

‣ Plus courte est la longueur d'onde, plus l’onde peut transporter les données

Il ya quelques règles simples de pouce qui peut s'avérer extrêmement utile lors de la conception des premiers plans pour un réseau sans fil:

Toutes ces règles, aussi simplifiées qu’elles peuvent être, sont assez faciles à comprendre par un exemple.

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Les Ondes Radios Voyageuses

‣ L’absorption

‣ La réflexion

‣ La diffraction

‣ La réfraction

Les ondes radio ne se déplacent pas strictement en ligne droite. Sur leur chemin du "point A" à "B point, les vagues peuvent être soumises à:

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Absorption

‣ Métal. Les électrons peuvent se déplacer librement dans les métaux, et peuvent aisément balancer et absorber ainsi l'énergie d'une onde qui passe.

‣ L’eau. Les molécules d'eau se bousculent en présence d'ondes radio, absorbant ainsi une partie de l’énergie de l’onde.

‣ Arbres et bois. Les arbres et le bois absorbent l'énergie de radio proportionnellement à la quantité d'eau qu'ils contiennent.

‣ Les humains. Les êtres humains sont principalement composés d'eau: nous absorbons l'énergie radio très bien!

Lorsque les ondes électromagnétiques passent a travers un certaines matériau quelconque, elles sortent généralement affaiblies ou atténuées.

Les matériaux qui absorbent l'énergie comprennent:

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RéflexionLes règles de réflexion sont très simples: l'angle sous lequel une onde frappe une surface est le même angle sue lequel elle sera déviée. Le métal et l'eau sont excellents réflecteurs d'ondes radio.

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Difraction

En raison de l'effet de diffraction, les vagues se courbent dans les coins ou à travers une ouverture dans une barrière.

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RéfractionLa réfraction est la « courbure » apparente des ondes lors de leur rencontre avec un matériau ayant des caractéristiques différentes.

Quand une onde se déplace d'un milieu à un autre, elle change de direction et de vitesse à l'encontre du nouveau milieu.

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Autres propriétés importantes des ondes

‣La Phase

‣La Polarization

‣La Zone de Fresnel

Ces propriétés sont également importantes à considérer lors de l'utilisation des ondes électromagnétiques pour les communications.

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PhaseLa phase d'une onde est la fraction d'un cycle que l'onde est décalée par rapport a un point de référence. C‘est une mesure relative qui peut être exprimée de différentes manières (radians, cycles, degrés, pourcentage).

Deux vagues qui ont la même fréquence et différentes phases ont une différence de phase, et les vagues sont dites en opposition de phase les uns avec les autres.

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InterférenceLorsque deux ondes de même fréquence, amplitude et phase se rencontrent, le résultat est une interférence constructive: l'amplitude double.Lorsque deux ondes de même fréquence et amplitude et de phase opposée se rencontrent, le résultat est une interférence destructive: la vague est anéantie.

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Polarisation

‣ Les ondes électromagnétiques ont des composantes électriques et magnétiques.

‣ Les composantes électriques et magnétiques oscillent perpendiculairement l’une par rapport à l'autre et par rapport à la direction de la propagation.

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Ligne de vue et Zones de Fresnel

une ligne de vue dégagée n'est pas égale à une zone de Fresnel dégagée.

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Conclusions

‣ Les ondes radio ont une longueur d'onde caractéristique, une fréquence et une amplitude, qui affectent la façon dont ils voyagent à travers l'espace.

‣ WiFi utilise une infime partie du spectre électromagnétique.

‣ Les basses fréquences voyagent plus loin, mais au détriment du débit.

‣ Les ondes radio occupent un volume dans l'espace appelée la zone de Fresnel qui devrait être dégagée pour une réception optimale.

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Pour plus de détails sur les sujets abordés dans cette leçon, veuillez, s'il vous plaît, vous référer au livre « Réseaux sans fil dans les Pays en Développement », disponible en téléchargement gratuit dans de nombreuses langues sur http://wndw.net/

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