Maille serréeLes réseaux 802.11 sur le terrain

Reprint - ABB Review 1/2013

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PETER BILL, MATHIAS KRANICH, NARASIMHA CHARI – Il ne suffit pas de multiplier les dispositifs « intelligents » dans l’industrie, il faut aussi les raccorder. Les liaisons câblées traditionnelles ne font souvent plus l’affaire et cèdent du terrain au sans­fil, seule solution économique, fiable et sûre pour interconnecter une multitude d’équipements. Conscient de cette évolution, ABB vient d’acquérir l’Américain Tropos, qui s’est imposé sur le marché des réseaux maillés industriels 802.11. Ces derniers offrent de nombreux avantages sur les technologies concurrentes (réseaux radio privés à bande étroite et systèmes mobiles cellulaires) et gagnent les réseaux électriques et autres infrastructures critiques de plus en plus automatisés.

Les réseaux 802.11 sur le terrain

Maille serrée

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Services cellulairesCes réseaux reposent sur un modèle éco-nomique différent pour raccorder les ter-minaux : la souscription d’un abonnement forfaitaire. Plusieurs générations de radio-téléphonie cellulaire se sont succédées : la 2G avec notamment le GPRS (General Packet Radio Service), puis la 3G et HSPA (High­Speed Packet Access), enfin la 4G LTE (Long Term Evolution), en cours de mise en place. Ces réseaux opérationnels affichent des performances intermédiaires avec des vitesses de quelques mégabits par seconde et des temps de transmis-sion de plusieurs centaines de milli-secondes. Publics, ils n’ont généralement pas la disponibilité, la qualité de service, la sécurité et la simplicité de mise en œuvre et d’exploitation des réseaux pri-vés, déterminantes pour les applications critiques. On comprend alors que le milieu industriel se montre plutôt réservé sur l’intérêt de cette technologie.

Systèmes maillés Wi­Fi 802.11 Les réseaux Wi-Fi maillés sont bâtis sur des standards ouverts (IEEE 802.11 et IP) et des mécanismes normalisés de qualité de service et de sécurité. Dans cette caté gorie, les produits Tropos comptent parmi les plus en pointe de la communi-cation industrielle. Ils se distinguent des solutions Wi-Fi grand public et bureau-tiques par leur endurance aux ambiances difficiles et à l’extérieur, et par leurs algo-rithmes logiciels brevetés. Ceux-ci garan-tissent une architecture maillée très résistante aux défaillances et capable de s’organiser et de se mettre en place toute seule, la taille du réseau s’adaptant auto-matiquement aux nombres d’usagers. Les nœuds de routage sont habituellement

Devenus indispensables à quan-tité d’applications, les équipe-ments de transmission sans fil investissent en masse l’indus-

trie. Avec le rachat de la société Tropos, ABB s’est doté d’une technologie maillée prenant appui sur le standard Wi-Fi 802.11, qui surpasse ses concurrentes radio et cellulaire. Commençons par un bref rappel des solutions en présence ➔ 1.

Réseaux radio privés à bande étroiteSous cette rubrique figurent les faisceaux hertziens hyperfréquences, les réseaux maillés « de voisinage » reliant les infra-structures de comptage avancé et les liaisons radio VHF/UHF sous licence. Basées sur une technologie propriétaire, ces transmissions affichent généralement des performances médiocres (débits ne dépassant pas quelques centaines de kilo bits par seconde et délais de pro-pagation de plusieurs centaines, voire milliers de millisecondes) ainsi qu’une qualité de service et une sécurité limitées.

Photo ci­contreLes réseaux sans fil se déploient à grande échelle, sur des distances importantes. En quoi le système maillé industriel 802.11 d’ABB Tropos est-il supérieur aux autres technologies en lice ?

Les réseaux maillés sont prêts à affron-ter des environne-ments très exi-geants, avec des algorithmes logi-ciels brevetés.

1 Les trois grandes technologies sans fil

Réseau radio privé Réseau cellulaire Réseau maillé à bande étroite public privé 802.11

Temps de Centaines à Centaines à transmission milliers de ms milliers de ms 50 à 100 ms

Débit 0,01 à 0,1 Mbit/s 0,1 à 10 Mbit/s 1 à 100 Mbit/s

Sécurité Moyenne Moyenne à haute Haute

Fiabilité Moyenne Moyenne Haute

Qualité de service Limitée Limitée Bonne

Normes Technologie Standards Standardsd’intéroperabilité propriétaire GPRS, HSPA, LTE, p. ex. IEEE 802.11 et IP

Facilité de gestion Limitée Très limitée Professionnelle

Exploitation Privée Réseau détenu et Privée exploité par l’opérateur de téléphonie mobile

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Les produits Tropos permettent ainsi de créer sur un seul réseau unifi é un maillage 802.11 industriel ➔ 2 très fi able et multi-application (automatisation de la distribu-tion électrique, de la gestion de fl ottes et de personnel itinérant, d’infrastructures de comptage avancé), optimisant les dépen-ses d’investissement et d’exploitation.

Ce matériel s’accompagne d’un logiciel de gestion efficace et facile des réseaux professionnels sans fil, même de grande envergure. Les systèmes Tropos se sont déployés avec succès chez un grand nombre de clients du secteur électrique, de collectivités, de directions de la sécu-rité publique, de régies de transport, d’industriels du pétrole, du gaz et de l’exploitation minière, d’autorités por-tuaires, etc. Rendez-vous dans un pro-chain numéro de la Revue ABB pour un tour d’horizon de ces applications.

placés sur des poteaux électriques, des éclairages publics ou des postes de transformation, ou encore à l’intérieur d’immeubles et d’enceintes industrielles. Le Wi-Fi opère dans les bandes « libres » des 2,4 GHz et 5 GHz (sans que l’utilisa-teur ait à faire une demande d’autorisa-tion), mais peut aussi s’adapter à des fré-quences radio sous licence (4,9 GHz, par exemple). Leurs performances sont bien meilleures, avec des débits de plusieurs mégabits/seconde et un temps de trans-mission ramené à quelques millisecondes, par saut de fréquences. Cette technique permet d’implanter des réseaux multi-services destinés notamment à des appli-cations sensibles.

Mariage du Wi­Fi et de l’industrieDans un réseau maillé, chaque nœud est à la fois émetteur-récepteur de ses propres données mais aussi relais radio des autres nœuds. Autrement dit, il colla-bore avec le reste de l’infrastructure pour s’assurer que les données sont bien transmises. Ce maillage fait la preuve de sa robustesse en cas de rupture de ligne : en effet, il multiplie les chemins que peuvent emprunter les données de l’expéditeur pour arriver rapidement à destination en contournant la liaison rompue.

Peter Bill

Mathias Kranich

ABB Power Systems

Baden (Suisse)

peter.bill@ch.abb.com

mathias.kranich@ch.abb.com

Narasimha Chari

ABB Tropos

Sunnyvale, Californie (États-Unis)

chari@tropos.com

Le réseau maillé résiste très bien aux ruptures de ligne en multipliant les chemins que peuvent emprunter les données pour atteindre rapide-ment leur destina-taire.

2 Topologie maillée Tropos avec nœuds connectés pair à pair, sans point d’accès central

Liaisons de secours

Liaison à 2,4 GHz

Liaison à 5 GHz

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