LE MULTIMEDIA RAPIDE PAR LA RADIO

by Robert L.E. Billon, F3WM

Last update
2010-11-02

Avant propos

Données, voix et vidéo... simultanément. C'est ce que permet le Hight Speed Multimedia Radio, communément appelé HSMM). De Nombreux radio-amateurs en ont déjà démontré la faisabilité basée sur la technologie des réseaux locaux radio du monde informatique. (Radio Local Area Network, RLAN). L'aboutissemenr de la norme IEEE 802.3 a ouvert la voie aux applications pratiques et la disponibilité commerciale d'équipements compacts et peu coûteux ne peut que nous inciter à explorer cette voie riche en sujets d'expérimentation. La pratique de ce nouveau mode pourrait enrichir et renouveler l'activité traditionnelle du réseau packet.

La technologie

En 1997 l'élaboration du standard IEEE 802.11 pour les réseaux sans fil et son développement rapide permirent la mise en place de réseaux informatiques hertziens. Le consortium de fabricants Weka a publié les spécifications dites WiFi dans le but de favoriser l'interoperabilité et permettre des évolutions futures. La décision de la plupart des constructeurs d'implémenter l'option de modulation Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) et la nouvelle version du standard (802.11b High Rate) permettent d'obtenir des débits de 5,5 et 11 Mbps. Les fréquences utilisées sont situées dans la bande Industrial, Scientific and Medical (ISM) des 2.4GHz (2.4000 GHz - 2.4835 GHz) qui est allouée à travers le monde pour des opérations sans licence dont le but n'est pas la communication (imagerie médicale, diathermie, fours micro-ondes, ...), donc à très faible puissance rayonnée.

Le protocole 802.11 est robuste et présente de nombreux avantages permettant de minimiser les interférences, de maximaliser la bande passante. Il peut travailler de manière transparente avec l'ethernet à travers une passerelle ou un point d'accès, de manière à ce que les éléments avec et sans fil puissent communiquer.

La bande Radio-amateur 2.400 - 2.450 GHz est une bande partagée avec ISM. Cependant les radio-amateurs sont des utilisateurs sous licence et c'est la législation régissant le Service Amateur qui leur est applicable. Le tableau 1 indique la fréquence centrale des 14 canaux autorisés pour l'exploitation en protocole 802.11b . Les canaux sont espacés de 5 MHz et le spectre de la modulation s'étale sur 11 MHz de part et d'autre de la fréquence centrale. Le tableau 2 montre, pour mémoire, le plan de bande radio-amateur avec les fréquences affectées aux différentes activités. La pratique du 802.11b devra bien sûr y trouver sa place tout en causant une gêne minimale aux autres activités. Il semble que actuellement le canal 5 soit préconisé pour la pratique du 802.11b. Pour l'instant l'ART délivre sur demande des autorisations à titre expérimental. Dans les applications Radio-amateur, seules les adresses IP de la classe 44.xx.xx.xx seront routées.

TABLEAU 1 - AFFECTATION DES CANAUX DANS LA BANDE 2400 MHz
POUR LA PRATIQUE DU SPREAD SPECTRUM SELON LA NORME 802.11b
Channel Freq. centrale Commentaires
12412 Les canaux 1 à 6 sont situés dans la bande amateur 2400-2450 MHz
22417
32422
42427
52432
62437
72442 Les canaux 7 à 11 sont autorisés dans différents pays pour les dispositifs selon 802.11b mais ne peuvent être utilisés pour le Service Amateur
82447
92452
102457
112462
122467Attribué en Europe seulement
132472Attribué en Europe seulement
142477Attribué au Japon seulement
TABLEAU 2 - PLAN DE BANDE POUR LE 13 CM (2400-2450 MHz)
Sous-bandeUsage Amateur
2400-2403Satellite
2403-2408Satellite modes rapides
2408-2410Satellite
2410-2413Sorties répéteurs FM
2413-2418Données numériques rapides
2418-2430ATV
2430-2438Satellite
2433-2438Satellite numérique rapide
2438-2450Communications large bande, expérimental

Les réseaux

Il existe trois types de réseaux (Corrigez-moi si je dis des bêtises !) :

1 - Les réseaux dits "adhoc" ou "à la demande" ou bien encore multipoint à multipoint. Dans ce cas, chacun des terminaux doit pouvoir communiquer avec chacun des autres. Ils doivent donc être mutuellement en visibilité radio.

2 - Les réseaux "managed" ou dirigés dans lesquels une station maître doit être en visibilité radio avec chacune des autres et toute les communications transitent par cette station.

3 - Les réseaux avec point d'accès (AP, Access Point) dans lesquels la station centrale peut vous donner accès à un autre sous-réseau par voie radio, à un réseau packet AX25 traditionnel ou à l'internet par une connection ADSL si vous êtes dans un des pays où cette liaison est autorisée. Dans le domaine radioamateur seules les adresses IP de la classe 44.xx.xx.xx seront routées.

Le matériel

Il semble raisonnable de considérer trois cas :

1 - Votre utilisation est celle d'un client itinérant (roaming). Dans ce cas vous installez dans votre PC notebook une carte au format PCMCIA dans le slot correspondant. Afin de pouvoir configurer plus facilement votre terminal, vous avez choisi une carte contenant le chip Prism d'Intersil. Il est aisément prévisible que les futurs notebooks seront équipés d'origine. L'antenne sera dans la majorité des cas la mini-antenne fournie avec la carte.

2 - Votre utilisation est celle d'un client à poste fixe ou d'une station maître d'un mini-réseau local. Dans ce cas vous utilisez toujours la carte PCMCIA avec chip Prism et vous l'installez sur une carte adaptatrice (carrier board) plugable sur un slot PCI. L'adaptateur, ainsi que la bretelle de liaison si vous déportez l'antenne, sera du même constructeur que la carte PCMCIA, sinon... gare aux incompatibilités !

3 - Votre utilisation est celle d'un point d'accès vers un autre réseau local distant. Vous avez besoin de puissance et/ou d'antennes directives. Alors utilisez un module externe connecté par une bretelle RJ45 sur votre controleur Ethernet. Ainsi vous pouvez déporter votre module près de l'antenne, la liaison se faisant en câble Ethernet. On fait de la sorte l'économie des pertes diélectriques dans la ligne coaxiale que l'on aurait eu à subir en déportant seulement l'antenne.

Il existe de tels modules externes, avec diverses fonctionalités, chez différents constructeurs. Certains produits, tel que le Wireless-G Access Point 54g et le Signal Booster 500 mW de Linksys, sont déjà compatibles avec la norme 802.11g , laquelle permet un débit de 54 Mb/s. De plus, l'interface Wireless-G peut se paramètrer de façon très simple au moyen d'un navigateur web.

Le routeur Linksys WRT-54GL tourne sous Linux. Vous pouvez y charger votre propre logiciel ou bien télécharger un nouvel applicatif et ainsi le transformer en un tranceiver HSMM amateur.

Antennes

Les fournisseurs de boitiers WiFi proposent aussi différents types d'antennes et à différents prix. Cependant si beaucoup de radio-amateurs ont quelque peu délaissé la réalisation de circuits électroniques depuis que les dimensions des composants ont atteint les limites du "visible à l'oeil nu", il est un domaine où ils excellent toujours, c'est celui des antennes. Si le besoin d'une antenne à gain se fait sentir, beaucoup auront à coeur de la réaliser. Une antenne qui a déjà fait ses preuves est l'antenne à base d'une cavité cylindrique ouverte à une extrémité. Les composants de base se résument à une fiche N femelle à embase carrée et une boîte métallique ayant contenu un produit consommable appelé Ricoré™. D'où son nom "Antenne Ricoré". Je me suis laissé dire qu'un produit nommé Capppuccino™ avait également une influence bénéfique sur les ondes radio et était proposé dans une boîte aux dimensions presque idéales. Aussi ne soyez pas étonnés si un jour vous voyez apparaître une "Antenne Cappuccino" sur le balcon de votre voisin.

Construire une antenne sur ce principe revient, en pratiquant une analogie un peu simpliste et osée, à mettre une lampe dans un réflecteur pour en faire un projecteur. Il est bon d'apporter un minimum de soins à cette réalisation. En particulier le "perçage" de la boîte est à faire proprement, quitte à terminer à la lime fine. La sonde émettrice de longueur Lo / 4 est en cuivre ou laiton de diamètre 2 à 2.5 mm et soudée sur le conducteur central de la fiche. Les écrous de fixation de la fiche N seront situés à l'extérieur de façon à minimiser les protubérances dans le guide.

hsmm_fig1.png
TABLEAU 3 - Valeur de Lg en fonction de D @ 2.45 Ghz
D (en mm)LgLg / 4
90202.751
95186.747
100175.744
105167.642
110161.540

Trois longueurs d'onde doivent être prises en considération :

Lo  longueur d'onde dans l'espace (o : open space) Lo (en mm) = 300 / F (en GHz)
Lc  longueur d'onde de coupure (c : cut frequency) Lc = 1,706 x D
     longueur d'onde au-delà de laquelle aucune propagation guidée n'est possible
Lg  longueur d'onde dans le guide (g : guided) Lg = 1 / SQR((1 / Lo)² - (1 / Lc)²)
     car Lo , Lc et Lg sont liées par la relation (1 / Lo)² = (1 / Lc)² + (1 / Lg)²

On voit ainsi que, par l'intermédiaire de Lc , Lg dépend du diamètre du guide.
Le tableau 3 donne les valeurs de Lg et Lg / 4 pour quelques diamètres courants.


hsmm_fig2.jpg

FIG.2

Bibliographie

Hight Speed Multimedia Radio, QST April 2003, by Kris I. Mraz, N5KM

The Hinternet and openHSMM, QST July 2006, by Steve Ford, WB8IMY

Réseaux sans fil Radioamateurs, Radio-REF Février 2003, by Stanislas Perrin, F1SLS

Réseaux sans fil amateurs (1) - Installation et mise en oeuvre.
Editions O'Reilly, by Rob Flickenger, traduit en français par Thomas Gee
(1) Bien que amateur n'ait pas ici le sens de Radio-amateur, ce livre est un concentré
de recettes pratiques aussi bien pour le matériel que pour la configuration du logiciel.


ARRL Antenna Book, la référence irremplaçable en ce qui concerne les antennes


    

File: hsmm.html - Robert L.E. Billon, f3wm, 2003-04-24 - Last update: 2010-11-02