Expansion Wi- Fi – Regarder vers l’avenir
La norme 802.11n WLAN imminente permettra de soutenir des applications riches en médias émergents. Suivre les progrès technologiques et comprendre les différences entre les différentes technologies vous permet d’aider vos clients et utilisateurs à faire le meilleur choix.
Cet article porte sur les applications et les caractéristiques des trois technologies sans fil émergentes qui promettent d’offrir plus de services à plus d’utilisateurs en moins de temps :
• réseaux locaux sans fil ( WiFi-802.11n )
• Wireless Personal Area Networks ( ZigBee )
• Wireless Metropolitan Area Networks ( WiMAX )
Comparaison des nouvelles technologies sans fil
L’utilisation des technologies sans fil commence à ressembler à l’élaboration initiale des chemins de fer. Chaque technologie semble avoir un autre « calibre » et des problèmes de compatibilité semblent confondre le novice. Voici les principaux points de comparaison des trois technologies.
TechnologieWiFi 802.11 bZigBeeWiMax
ApplicationRéseaux locaux sans fil, InternetRéseaux de capteursRéseau métropolitain, Internet
Vitesse type100 m70-100 m50 km
Gamme de fréquences2.4 GHz2.4 GHz2-11 GHz
Vitesse données108-600 Mbps250 Kbps75 Mbps
RéseauIP &P2PMeshIP
Connectivité réseau ITOuiNonOui
Principaux attributsPlus large bande passante, flexibilité Coût. PuissanceDébit, Couverture
Différences entre les protocoles Wi-Fi et Zigbee
1. Norme IEEE : Le protocole Wi-Fi est normalisé selon IEEE 802.11.x. Il existe plusieurs versions différentes du protocole où « x » est remplacé par a, b, g, n, etc. Zigbee est basé sur la norme IEEE 802.15.4.
2. Alliances en matière de gestion des protocoles : Le processus de certification et de gestion du protocole Wi-Fi relève de la Wi-Fi Alliance, un groupe indépendant constitué par plusieurs entreprises du domaine de l’électronique et des communications. De la même façon, le protocole Zigbee est géré par une alliance distincte, prenant en charge l’élaboration de produits et les processus de certification pertinents.
3. Dates de mise sur pied : Le protocole Wi-Fi a été créé en 1985, comme solution visant à faciliter les opérations des caisses enregistreuses. Un comité de normalisation a été établi en 1990, qui a lancé la norme Wi-Fi en 1997. L’idée de la norme Zigbee remonte à 1999, époque où il est apparu clair que les technologies Wi-Fi et Bluetooth ne convenaient pas à certaines applications utilisées à long terme. Zigbee a été lancée en 2004.
4. Fréquence de fonctionnement : Le protocole Wi-Fi fonctionne aux fréquences de 2,4 GHz et 5 GHz, et certains développements récents ont également permis son fonctionnement avec une fréquence de 60 GHz. Zigbee fonctionne avec les fréquences 900-928 MHz et 2,4 GHz. Pour les pays européens, le protocole Zigbee fonctionne avec une fréquence de 868 MHz.
5. Largeur de bande du canal : Les communications basées sur le protocole Zigbee disposent d’une largeur de bande de canaux de 1 MHz, alors que les canaux Wi-Fi ont une largeur de bande de 0,3, 0,6 ou 2 MHz.
6. Portée du réseau : Le protocole Zigbee fonctionne uniquement avec les réseaux personnels sans fil, et permet habituellement le fonctionnement d’applications à une portée de 10 à 30 m. Certaines applications ont récemment atteint une portée de 100 m. Le protocole Wi-Fi répond aux besoins de réseaux personnels et de réseaux locaux sans fil, dont la portée moyenne est de 30 à 100 m.
7. Vitesse de transfert de données : Bien que la vitesse de transfert de données des réseaux Wi-Fi soit plus rapide que celle des réseaux ZigBee, la vitesse du Wi-Fi peut varier. Les réseaux Wi-Fi répondant à la norme 802.11 b ont une vitesse maximale de transfert de données de 11 Mbps, et les normes 802.11a et 802.11c, de 54 Mbps. La vitesse maximale des réseaux ZigBee est de seulement 250 kb/s, ce qui est nettement inférieur à la vitesse du protocole Wi-Fi.
8. Temps bit : Il s’agit du temps nécessaire à la transmission d’un bit, à un débit de transfert des données précis; avec Zigbee, le temps bit est de 4 microsecondes et avec Wi-Fi, le temps bit est de seulement 0,00185 microseconde.
9. Consommation d’énergie : Bien qu’une version à faible consommation énergétique soit envisagée pour le protocole Wi-Fi, celui-ci ne se caractérise pas par sa faible consommation d’énergie. Les dispositifs reposant sur la technologie Wi-Fi nécessitent une pile de secours s’ils doivent être utilisés pendant plus de 10 heures. Le protocole Zigbee n’a pas cette faiblesse, ayant été conçu en vue de permettre un fonctionnement à long terme une fois mis en œuvre. La consommation énergétique du protocole Zigbee est infime, et peut donc permettre un fonctionnement autonome pendant des semaines, voire des mois. En général, les réseaux fondés sur le protocole Zigbee consomment le quart de l’énergie requise par les réseaux Wi-Fi.
10. Éléments du réseau : Dans un réseau point à point standard, deux postes peuvent être connectés l’un à l’autre. Un routeur Wi-Fi peut aussi être nécessaire pour connecter de multiples dispositifs entre eux, ou à Internet. Avec Zigbee, les éléments de réseau peuvent être classés de trois façons : « Zigbee Coordinator », « Zigbee End Router » et « Zigbee End Device ».
11. Taille du réseau : Un réseau Wi-Fi peut avoir une taille de 2007 nœuds, alors qu’un seul réseau Zigbee peut être constitué de plus de 65 000 nœuds.
12. Sécurité du réseau : Les protocoles Zigbee utilisent la norme de cryptage avancé AES, ainsi que les protocoles CCB-CCM pour la sécurité réseau. Les réseaux Wi-Fi utilisent les protocoles de chiffrement et de sécurité de réseau WEP, WPA et WPA2.
13. Applications : Le protocole Wi-Fi est un choix idéal pour un réseau fondé sur une connexion Internet, et est également encouragé lorsqu’il s’agit d’interfacer différents dispositifs médias ou de divertissement, sans fil. Une connexion Wi-Fi peut servir à la communication de données entre un ordinateur et un modem, ainsi qu’à la diffusion en continu de musique et de vidéo sur une télévision, grâce à un ordinateur ou un dispositif média doté d’une connexion Wi-Fi. Le protocole Zigbee a été conçu expressément afin de permettre l’échange de données, fonction qui est prévalente dans les réseaux fondés sur un capteur sans fil, comme ceux que l’on retrouve dans les systèmes d’automatisation domestique, ou encore, dans les systèmes de coordination de machinerie industrielle. Les chercheurs s’affairent à diminuer les exigences énergétiques des systèmes fondés sur une connexion Wi-Fi, de sorte qu’ils puissent fonctionner en consommant aussi peu d’énergie que les réseaux fondés sur le protocole Zigbee. En outre, une passerelle flexible entre les deux protocoles est aussi en cours d’élaboration, afin de permettre d’interfacer les différents types de dispositifs.
Conclusion
La souplesse du protocole Wi-Fi, ainsi que sa compatibilité avec les applications pour téléphones intelligents sont idéales pour répondre aux besoins des réseaux domestiques.
Par contre, le protocole de communication sans fil ZigBee est susceptible de présenter un intérêt en raison de sa faible consommation d’énergie et de sa haute vitesse avec des connexions à courte portée, pour des ordinateurs portables et des dispositifs mobiles. Les réseaux ZigBee sont principalement conçus pour les réseaux à capteurs sans fil à faible rapport cyclique (< 1 %). La norme 802.11n est perçue comme étant supérieure en ce qui a trait à la compatibilité avec les réseaux locaux sans fil, alors que l’on s’attend à ce que le protocole ZigBee soit généralement moins exigeant sur le plan de la consommation énergétique.
À notre sens, l’avenir devrait faire place à WiMax, qui permettra aux systèmes à large bande d’être accessibles à prix abordable. Pour ce faire, les fournisseurs de services de téléphonie cellulaire devront adopter la norme WiMax, en vue d’accéder à cette percutante technologie.
On ne s’attend pas à ce que la technologie WiMax élimine entièrement la technologie Wi-Fi dans l’avenir proche, mais qu’elle serve de complément à titre de service de liaison secondaire privilégié. WiMAX promet d’aider les entreprises à développer leurs affaires, à réduire les coûts, à augmenter les profits, ainsi qu’à améliorer la qualité du service, ainsi que le nombre d’utilisateurs connectés à Internet.
Paul Eitmant est président et directeur général de IP Group International qui offre son expertise dans les processus de planification et d’implantation aux entreprises dans plus de 30 pays. Vous pouvez communiquer avec lui à l’adresse courriel suivante : paulipgroup@cox.net.
Références
[1] Introduction to Wi-Fi technology, Retrieved on September 24, 2006 from www.wi-fitechnology.com
[2] Broadcom, 802.11n: Next-Generation Wireless LAN Technology, White Paper dated April 2006
[3] Homepage of 802.15 WPAN Task Group 4 (TG4),
http://grouper.ieee.org/groups/802/15/pub/TG4.html
[4] P. Kinney, ZigBee Technology: Wireless Control that Simply Works, White Paper dated 2 October 2003.
[5] IEEE 802.16 and WiMax: Broadband Wireless Access for Everyone, Intel Corporation, 2003.
http://www.intel.com/ebusiness/pdf/wireless/intel/80216_wimax.pdf
[6] Specifications of WiMax. Retrieved on October 10, 2006 from http://wimax.com
[7] Westech Communications Inc. on behalf of the WiMax Forum, Can WiMax Address Your Applications? White paper dated October 24, 2005. World Academy of Science, Engineering and Technology 25 2007
