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Les communications sans fil

articles rédigés par Yoann LELIEVRE


I. Historique

Selon Patrice A. Carré, historien et spécialiste des technologies de la communication et de l’information, l’histoire des communications présente en réalité deux grandes phases : la première, celle de l’expansion des réseaux, avec en contrepartie une évolution relativement lente des services offerts, démarre à la fin du XVIIIe siècle pour prendre fin au tournant des années soixante ; la seconde, celle des services, période dans laquelle nous naviguons actuellement, est marquée par l’accélération de l’innovation, la multiplication des services et la pluralité des réseaux. Depuis peu, les systèmes de communication sans fil offrent donc aux utilisateurs la possibilité de profiter des joies des télécommunications quelle que soit leur localisation géographique. Pourtant, la communication sans fil est presque aussi vieille que la communication filaire… .


 
  •  1820 : découverte de l’électroaimant, par Oersted, Ampère et Arago,  montrant que l’électricité  peut être utilisé pour la communication

  • 1837 : premier télégraphe électrique, par Samuel Morse

  • 1876 : invention du téléphone, par Alexander Graham Bell

  • 1887 : découverte des ondes hertziennes (oscillations électromagnétiques nées d’une perturbation électrique) , par Heinrich Hertz, lors de la vérification par expérience des théories de Maxwell

  • 1890 : premier récepteur sensible aux ondes hertziennes, par Edouard Branly

  • 1895 : premier appareil de télégraphie sans fil, par l’italien Gugliemo Marconi, et conception de l’antenne radioélectrique , par l’ingénieur russe Popov

  • 1903 : transmission complète d’un message sur une distance de 3400 km

  • 1906 : invention de la triode, par Lee De Forest, ouvrant la voie à une nouvelle révolution , l’électronique, et permettant l’essor de la radio et des liaisons longue distance en téléphonie

  •  1947 : invention du transistor, par les chercheurs des laboratoire Bell

  • 1948 : le concept du système RFID est utilisé par l’armée américaine

  • 1958 : invention des circuits intégrés, par Jack Kilby (Texas Instruments)

  • 1962 : lancement de Telstar, premier satellite de télécommunications

  • 1990 : IBM miniaturise le système RFID dans une seule puce électronique

  • 1993 : ouverture des premiers réseaux français de radiotéléphone GSM

  • 1994 : création du Bluetooth, par Ericsson

  • 1998 : Motorola lance le programme Iridium, premier système mondial de téléphonie par satellite

  • 1999 : le standard IEEE 802.11b prend le nom de WiFi

  • ......

Les communications sans fil dans le spectre des fréquences  

Pour transmettre une information entre un émetteur et un récepteur (liaison terrestre ou liaison terre - satellite), on utilise en télécommunications des porteuses, pour lesquels les fréquences se situent dans le domaine des hyperfréquences ou de l'optique. 

 Les hyperfréquences (ou micro-ondes) correspondent à une plage de fréquences comprise entre les fréquences utilisées par la radio et l’infrarouge. Elles s’étendent d’environ 300 MHz à environ 300 GHz. 

Les hyperfréquences sont remarquables par le fait que la faible valeur de leurs longueurs d’onde (proches du spectre visible) permet de réaliser des émissions d’une très grande directivité à l’aide d’antennes de dimensions assez réduites. De ce fait, les équipements rayonnants sont moins sensibles aux parasites d’origine atmosphérique ou industrielle.

Les radiofréquences (bande basse des hyperfréquences) sont le domaine privilégié de la téléphonie mobile (GSM, GPRS, UMTS).

Les ondes centimétriques (hyperfréquences) sont utilisées pour les liaisons terre satellite (téléphonie par satellite). En effet, elles sont peu atténuées lors de la traversée de l'atmosphère et la taille des antennes nécessaire pour assurer un bilan de liaison correct est compatible avec les contraintes spatiales.

Le domaine des ondes millimétriques est intéressant pour des applications terrestres de courte portée qui utilise des bandes de fréquences atténuées (réutilisation des fréquences), et pour les applications multimédia qui requièrent de forts débits donc de grandes bandes passantes (téléphonie mobile de 3ème génération).

Les fréquences optiques sont, quant à elles, réservées aux liaisons terrestres. La fibre optique pouvant véhiculer des débits d'informations énormes constitue un support privilégié pour toutes les applications à très haut débit.

L’avantage des radiocommunications actuellement  

Les réseaux radios se sont rapidement imposés tant pour des applications « grand public » que pour une utilisation en entreprise, et ceci grâce à la diversité et à la richesse des services offerts. 

Dans le domaine des communications, ces technologies sans fil (GSM, GPRS, UMTS, WiFi, WiMax, etc.) offrent une extrême liberté d’usage pour les utilisateurs « mobiles », en assurant une continuité des services à la fois performante et économique via des terminaux adaptés, fiables et relativement peu coûteux (PC portable, PDA, téléphone mobile, etc.). 

Comme exemple de services offerts en mobilité, citons : l’accès Internet haut débit via les « hot spots » publics, et donc services vidéo, mail, forums et travail collaboratif, etc.  

Rubrique rédigée en août 2007 par Yoann Lelievre (INSA Rennes) pour le Groupe Régional de Recherche en Micro-ondes (G2RM).

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