Wireless Components

Les réseaux sans fil utilisent un point d'accès (AP), également appelé point d'accès sans fil (WAP), pour fournir une passerelle vers le réseau filaire, ainsi qu'un adaptateur réseau local sans fil (adaptateur WLAN ou simplement adaptateur sans fil) pour assurer la liaison entre un PC client sans fil et le point d'accès.

TOUT FAIRE AVEC UN SEUL APPAREIL

Les routeurs sans fil combinent un point d'accès et un routeur ; ils constituent un excellent choix pour un réseau domestique ou SOHO (petit bureau/domicile). La plupart des routeurs sans fil incluent également plusieurs ports hub ou switch Ethernet pour permettre de connecter des adaptateurs Ethernet filaires au routeur, offrant ainsi une solution tout-en-un. Le routeur protège votre réseau des intrusions, le point d'accès sans fil héberge vos clients sans fil et les ports hub ou switch Ethernet offrent un emplacement pour connecter vos PC filaires. Comme les routeurs sans fil ne coûtent que quelques dollars de plus que les composants à usage unique, ils sont extrêmement populaires. Nous utilisons un routeur sans fil D-Link DI-624 pour gérer notre réseau SOHO.

Conseils de Jim Cooley

De nombreux modems câble/DSL sont désormais livrés avec une seule prise de sortie USB, ce qui rend la connexion à un point d'accès/routeur difficile. Vous devrez peut-être acheter un modem de remplacement qui fournit également une prise Ethernet. Alternativement, certains fournisseurs câble/DSL offrent un choix de modems. Si votre fournisseur offre ce choix, demandez un modem qui inclut une prise Ethernet.

Un point d'accès se connecte au réseau filaire (ou directement à un modem câble/DSL) et peut fournir simultanément des liaisons sans fil à de nombreux adaptateurs sans fil. Un point d'accès typique permet de connecter 32 ou 64 adaptateurs sans fil simultanément. Tous les adaptateurs sans fil qui se connectent à un point d'accès partagent la bande passante sans fil fournie par ce point d'accès. Par exemple, si le point d'accès fournit 54 Mb/s de bande passante sans fil, tous les adaptateurs sans fil connectés se partagent ces 54 Mb/s, même si chaque adaptateur peut avoir une bande passante individuelle maximale de 54 Mb/s ou plus.

Si un seul adaptateur sans fil transfère des données à un moment donné, cet adaptateur obtient la totalité de la bande passante disponible. Si plusieurs adaptateurs transfèrent des données simultanément, la bande passante disponible est partagée entre eux. En conséquence, la bande passante instantanée disponible pour un adaptateur particulier varie dynamiquement, en fonction du nombre d'autres adaptateurs utilisant également la bande passante à ce moment-là et de la quantité de bande passante qu'ils utilisent.

PARTAGER N'EST PAS TOUJOURS UNE BONNE CHOSE

Le partage de bande passante signifie que le réseau sans fil peut être un mauvais choix pour des applications, telles que le streaming vidéo, qui nécessitent des communications en temps réel à large bande passante. La bande passante des composants sans fil modernes est à peine suffisante pour diffuser de la vidéo de qualité DVD dans des conditions idéales. Si un ou plusieurs autres clients sans fil utilisent également la bande passante, la vidéo diffusée sera saccadée. Pour cette raison, nous recommandons toujours d'utiliser le réseau filaire pour la vidéo ou, alternativement, une connexion réseau sans fil dédiée ou 802.11a.

Un réseau sans fil peut avoir un ou plusieurs points d'accès. Bien que la plupart des réseaux domestiques ou SOHO fonctionnent très bien avec un seul point d'accès, l'utilisation d'un second point d'accès offre une couverture étendue, permet à plus d'adaptateurs sans fil de se connecter au réseau simultanément et fournit une bande passante partagée supplémentaire. Par exemple, un point d'accès pourrait avoir une portée insuffisante pour couvrir une grande maison, en particulier une maison construite avec de la pierre, des montants en acier, des murs en plâtre épais ou d'autres matériaux qui bloquent les ondes radio. Nous ne pouvons pas imaginer que la limite de 32 ou 64 adaptateurs sans fil connectés soit un problème dans un environnement domestique ou SOHO, mais la bande passante partagée limitée pourrait l'être.

L'ajout d'un second point d'accès à une certaine distance du premier étend la zone de couverture et double la bande passante disponible pour être partagée entre les clients sans fil. Selon leur emplacement, certains adaptateurs sans fil peuvent être à portée des deux points d'accès, tandis que d'autres ne seront à portée que de l'un ou de l'autre. Si le réseau sans fil est correctement configuré, les adaptateurs sans fil clients se connectent simplement de manière transparente à un point d'accès disponible sans intervention de l'utilisateur. Si le client est mobile, par exemple un ordinateur portable transporté d'une pièce à l'autre, la connexion saute automatiquement d'un point d'accès à l'autre à mesure que le client se déplace dans la zone de couverture.

La Figure 14-2 montre un point d'accès typique destiné à un usage domestique ou aux petites entreprises. Ce point d'accès, un modèle D-Link DWL-2100AP, utilise l'antenne omnidirectionnelle à faible gain omniprésente (« en caoutchouc ») utilisée par la plupart des appareils sans fil. Les supports utilisés pour ces antennes permettent de les orienter dans les trois dimensions afin de maximiser la puissance du signal et d'optimiser la zone de couverture. Certains points d'accès utilisent des antennes fixées de manière permanente. D'autres, dont ce modèle, fournissent une prise pour une antenne externe. Diverses antennes externes sont disponibles, notamment des modèles adaptés au montage en extérieur, des modèles offrant un gain supérieur aux antennes standard et des modèles hautement directionnels.

Figure 14-2 : Le D-Link DWL-2100AP, un point d'accès typique

Les clients se connectent au réseau sans fil à l'aide d'adaptateurs sans fil, qui sont fonctionnellement analogues aux adaptateurs Ethernet standard utilisés dans un réseau filaire. Les adaptateurs sans fil sont disponibles dans diverses interfaces, notamment PCI (pour les systèmes de bureau), CardBus (pour les ordinateurs portables), les cartes adaptateurs PCMCIA (pour les anciens ordinateurs portables et appareils portatifs) et USB (pour n'importe quel système). Comme pour les points d'accès, les adaptateurs sans fil PCI et USB sont normalement fournis avec une antenne omnidirectionnelle à faible gain qui peut généralement être remplacée par une antenne externe à haut gain ou unidirectionnelle. La Figure 14-3 montre un D-Link AirPlus ExtremeG DWL-G520, qui est un adaptateur sans fil PCI typique. Les adaptateurs sans fil CardBus, comme le D-Link DWL-G650 illustré dans la Figure 14-4, disposent d'une antenne interne omnidirectionnelle à faible gain et ne prévoient pas l'utilisation d'une antenne externe. Cependant, certains modèles d'adaptateurs CardBus (ou PCMCIA), tels que certaines cartes Proxim Orinoco, incluent un port d'antenne externe.

Figure 14-3 : Le D-Link DWL-G520, un adaptateur sans fil PCI typique

Figure 14-4 : Le D-Link DWL-G650, une carte sans fil CardBus typique

Interopérabilité des composants sans fil

Les points d'accès et les adaptateurs sans fil prennent en charge une ou plusieurs normes 802.11 et peuvent également prendre en charge des protocoles propriétaires. Les points d'accès et les adaptateurs sans fil basés sur des normes provenant de différentes entreprises fonctionnent généralement bien ensemble, à quelques exceptions près. Vous pouvez, par exemple, vous connecter habituellement à un point d'accès D-Link avec un adaptateur sans fil NETGEAR ou vice versa, en supposant que les deux produits soient conçus pour la même norme ou les mêmes normes. Certains points d'accès et adaptateurs sans fil sont mono-standard (c'est-à-dire 802.11g ou 802.11a), et d'autres prennent en charge plusieurs normes (par exemple, 802.11a/b/g).

Certains fournisseurs sans fil, en particulier ceux qui se concentrent sur les entreprises, anticipent le processus d'élaboration des normes en ajoutant des fonctionnalités propriétaires qui n'ont pas encore été ratifiées en tant que norme (et qui pourraient ne jamais l'être). Ces produits améliorés sont attrayants pour les entreprises en raison de leurs fonctionnalités ajoutées et sont généralement capables d'interopérer avec des produits basés sur des normes, mais généralement seulement au niveau du plus petit dénominateur commun. Par exemple, Belkin a pris de l'avance sur la norme émergente 802.11n en introduisant des points d'accès et des adaptateurs sans fil dits « Pre-N ». Ces produits Pre-N, qui pourraient être compatibles ou non avec la norme 802.11n lorsqu'elle sera finalisée, offrent une vitesse plus élevée et une portée plus longue lorsqu'ils sont utilisés ensemble. Cependant, lorsqu'ils sont utilisés avec du matériel 802.11g ou des composants antérieurs, ils fonctionnent comme des composants standard.

En général, nous recommandons d'éviter autant que possible les composants sans fil qui dépendent d'extensions propriétaires pour fournir le niveau de fonctionnalité requis. Les composants sans fil actuels basés sur des normes offrent une sécurité et une maniabilité adéquates pour tout environnement domestique ou de petite entreprise.

La portée d'une connexion sans fil dépend de nombreux facteurs, notamment sa vitesse, le niveau d'interférence, les obstructions sur le trajet du signal et les types d'antennes utilisés. Toutes choses étant égales par ailleurs, la portée d'une connexion est déterminée par la puissance de l'émetteur et la sensibilité du récepteur. Différentes marques et modèles de composants sans fil peuvent différer considérablement à ces deux égards.

La puissance de transmission des composants de réseau sans fil est généralement exprimée en dBm et peut aller de 0 dBm (défini comme 1 milliwatt ou mW) à 30 dBm (un peu plus de 1 000 mW). Une augmentation ou une diminution d'environ 3 dBm correspond à un doublement ou à une division par deux de la puissance de transmission. Par exemple, une sortie de 3 dBm correspond à environ 2 mW. Une augmentation ou une diminution de 10 dBm correspond à une augmentation ou une diminution de la puissance de l'émetteur par un facteur de 10. Par exemple, une sortie de 10 dBm est d'environ 10 mW ; 20 dBm d'environ 100 mW ; et 30 dBm d'environ 1 000 mW. Toutes choses étant égales par ailleurs, l'augmentation de la puissance de sortie augmente la portée et la vitesse de transmission.

Les appareils sans fil peuvent utiliser une puissance de transmission fixe, régler la puissance de transmission dynamiquement sous contrôle du firmware ou permettre de régler la puissance de transmission manuellement. La quantité de puissance de transmission nécessaire varie en fonction de la distance entre les appareils, de la sensibilité du récepteur, du débit de données de la liaison, de la quantité d'obstruction sur le trajet du signal et d'autres facteurs. En général, des distances plus longues entre les appareils et des débits de données plus élevés nécessitent plus de puissance de transmission.

Vous pourriez penser que la meilleure idée serait que tous les appareils utilisent la puissance de transmission maximale en permanence, mais une puissance élevée n'est pas toujours souhaitable. L'utilisation d'une puissance supérieure à celle nécessaire n'améliore pas la vitesse ou la qualité de la liaison sans fil ; elle introduit simplement des RF inutiles dans l'environnement, où elles peuvent interférer avec d'autres appareils sans fil qui pourraient autrement utiliser le même canal sans conflit.

Par conséquent, le firmware de certains appareils sans fil est programmé pour négocier les caractéristiques de liaison avec d'autres appareils sans fil, y compris la puissance de l'émetteur, afin d'établir une connexion optimale au niveau de puissance minimal requis. Cette négociation peut être effectuée à des débits de données très faibles, de sorte que le contact initial entre les appareils puisse se produire à faible puissance. Chaque appareil informe l'autre de ses propres capacités, y compris la vitesse de liaison la plus rapide qu'il prend en charge. Les appareils augmentent ensuite leur puissance de transmission au niveau minimal nécessaire pour prendre en charge le débit de données commun le plus élevé. Si la puissance de transmission maximale disponible est insuffisante pour prendre en charge leur débit de données commun le plus élevé, ils repassent à un débit de données inférieur, en utilisant le niveau de puissance nécessaire pour prendre en charge ce débit de données inférieur.

D'autres appareils sans fil permettent de régler la puissance de transmission manuellement, généralement dans une plage allant de quelques mW jusqu'à peut-être 100 ou 200 mW. Souvent, la puissance de sortie n'est pas indiquée numériquement, mais est nommée (Pleine, Moitié, Quart, Huitième, etc.) ou exprimée sous forme de puissance de sortie maximale avec des options pour réduire la sortie par une série d'étapes de 3 dB, chacune divisant par deux la puissance de sortie. D'autres appareils sans fil encore ne prévoient aucun ajustement de la puissance de transmission et utilisent une puissance de transmission fixe, généralement d'environ 30 mW.

L'autre côté de la puissance de transmission est la sensibilité du récepteur. Toutes choses étant égales par ailleurs, un récepteur plus sensible peut maintenir une connexion avec un signal plus faible qu'un récepteur avec une sensibilité inférieure. Un récepteur sensible est tout aussi important qu'un émetteur puissant, car la force du signal diminue rapidement avec l'augmentation de la distance par rapport à l'émetteur et parce que des débits de données plus élevés nécessitent des signaux plus forts.

Si vous construisez un réseau sans fil pour lequel la portée est critique, en particulier si vos trajets de signal sont obstrués, il vaut la peine de prêter attention à la sensibilité de réception des composants que vous envisagez d'utiliser. Par exemple, le D-Link DWL-2100AP possède une excellente sensibilité de réception. Un composant bon marché sans marque pourrait avoir une sensibilité de réception réelle inférieure de 10 dBm à celle du modèle D-Link (la documentation du point d'accès bas de gamme ne l'admettra probablement pas, mais nous parlons ici de conditions réelles). Cela signifie que lorsque le point d'accès D-Link est à sa portée maximale pour maintenir une liaison à 54 Mb/s, le point d'accès bon marché pourrait ne maintenir qu'une liaison à 24 ou 36 Mb/s. Pire encore, si le point d'accès D-Link est à sa portée maximale pour prendre en charge une liaison à 36 Mb/s, le point d'accès bon marché pourrait ne maintenir qu'une liaison à 6 ou 9 Mb/s.

La plupart des composants sans fil grand public sont fournis avec une antenne standard « en caoutchouc », généralement décrite comme omnidirectionnelle. C'est vrai dans un sens, mais l'antenne standard rayonne de manière omnidirectionnelle principalement dans un plan. Par exemple, avec l'antenne orientée verticalement (à 90 par rapport au plan horizontal), comme illustré dans la Figure 14-5, le schéma de rayonnement ressemble à un beignet s'étendant horizontalement vers l'extérieur dans toutes les directions. Si ce point d'accès était installé à un étage d'une maison, par exemple, sa zone de couverture pourrait inclure toutes les pièces de ce même étage, mais les pièces aux étages au-dessus et en dessous de son emplacement recevraient un signal faible.

Figure 14-5 : Antenne orientée verticalement pour maximiser la couverture horizontale

Comme l'orientation de l'antenne a un effet majeur sur la zone de couverture, la plupart des supports d'antenne permettent de faire pivoter l'antenne dans toutes les dimensions. Par exemple, la Figure 14-6 montre l'antenne dans le même plan vertical que l'image précédente, mais orientée à 45 par rapport au plan horizontal. Avec l'antenne orientée de cette manière, le point d'accès offre une zone de couverture plus petite à l'étage où il est situé, avec une couverture supplémentaire sur cette partie de l'étage au-dessus situé à droite du point d'accès et une couverture supplémentaire sur cette partie de l'étage en dessous situé à gauche du point d'accès.

Figure 14-6 : Antenne inclinée pour fournir une couverture verticale supplémentaire au détriment de la couverture horizontale

De même, la Figure 14-7 montre l'antenne inclinée à 45 dans les plans horizontal et vertical par rapport à la première image. Avec l'antenne orientée de cette manière, le point d'accès offre une certaine couverture horizontale à l'étage où il est situé, avec une couverture supplémentaire sur cette partie de l'étage au-dessus situé à l'avant droit du point d'accès et une couverture supplémentaire sur cette partie de l'étage en dessous situé à l'arrière gauche du point d'accès.

Figure 14-7 : Antenne inclinée pour fournir une couverture verticale avant-arrière supplémentaire au détriment de la couverture horizontale et verticale droite-gauche

L'orientation de l'antenne du point d'accès a un impact majeur sur la zone de couverture. Changer l'orientation de l'antenne de quelques degrés seulement peut faire des différences majeures dans la puissance du signal dans toute la zone de couverture, au profit de certaines zones au détriment d'autres. De plus, les obstructions ne sont pas nécessairement aussi gênantes avec des orientations d'antenne différentes. Lorsque vous installez un réseau sans fil, ne vous contentez pas d'orienter l'antenne du point d'accès verticalement. Prenez le temps de jouer avec l'orientation de l'antenne pour voir comment cela affecte la puissance du signal dans toute votre zone de couverture. Utilisez un ordinateur portable avec un adaptateur sans fil et exécutez le logiciel d'étude de site fourni avec l'adaptateur sans fil, ou un logiciel tel que Network Stumbler (http://www.stumbler.net), pour optimiser la zone de couverture.

LA BANDE SAUVAGE ET DÉCHAÎNÉE DES 2,4 GHZ

La plupart des formes de sans fil utilisent la bande des 2,4 GHz, qui n'est pas sous licence et peut être utilisée librement par n'importe qui. Les composants sans fil doivent partager cette bande avec des millions d'autres composants électroniques — tout, des fours à micro-ondes aux moniteurs pour bébés, en passant par les téléphones sans fil, les systèmes de sécurité sans fil et les ouvre-portes de garage — ce qui signifie qu'il y a beaucoup d'interférences.

Ce fait nous a été confirmé, en bonne et due forme, lorsque Robert utilisait son ordinateur portable pour réaliser des captures d'écran d'un utilitaire de configuration d'adaptateur sans fil Super G. La qualité du signal et le débit de données étaient à leur maximum, jusqu'à ce que Barbara allume le four à micro-ondes. L'adaptateur sans fil et le point d'accès D-Link ont maintenu la connexion, mais la qualité du signal et le débit de données ont chuté. C'était comme si quelqu'un avait allumé un brouilleur, ce qui est bien sûr exactement ce qui s'est passé.

Si vous utilisez le réseau sans fil, soyez prêt à faire des compromis pour gérer les conflits de spectre. Vous devrez peut-être même remplacer certains de vos autres équipements électroniques, comme remplacer vos téléphones sans fil 2,4 GHz par des modèles 900 MHz ou 5,8 GHz.

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