1.2.1 La couche PHY IEEE 802.11
Le rôle de la couche physique Physical Layer (PHY) est
de transporter correctement les données que l'émetteur souhaite
envoyer au récepteur. Elle est divisée en deux sous-couches,
Physical Layer Convergence Protocol PLCP et Physical Medium
Dependent PMD. Cette dernière s'occupe de l'encodage
des données, alors que la sous couche PLCP prend en charge
l'écoute du support, en fournissant à cette occasion un signal
à la couche MAC pour lui dire si le support est libre ou non.
IEEE 802.11 définit quatre couches physiques
différentes : frequency hopping spread spectrum FHSS,
sequence spread spectrum DSSS, infra rouge IR
et orthogonal frequency division multiplexing
OFDM.
La couche PFIY définit aussi la modulation des ondes
radioélectriques et les caractéristiques de la signalisation pour
la transmission de données. La norme 802.11 propose en
réalité trois couches physiques, définissant des modes de
transmission alternatifs comme le montre le tableau 1.2.
1.2.2 Les différents modèles de
propagation
Les ondes électromagnétiques sont actuellement
le support de la plupart des communications sans fil et l'étude de leur
propagation devient de plus en plus importante afin de pouvoir prédire
l'onde reçue par une station réceptrice, connaissant l'onde
émise. Elles sont utilisées pour diverses applications, à
l'intérieur ou à l'extérieur, mais l'influence des effets
qu'elles doivent subir est bien souvent différent selon le contexte. En
effet, les phénomènes tels que la diffraction, la dispersion, la
réflexion, l'absorption ou encore la transmission ont un impact direct
sur la propagation du signal.
La modélisation de la propagation dans un réseau
IEEE 802.11 comprend les modèles d'affaiblissement du signal à
grande échelle large-scale path loss et les
modèles à petite échelle small-scale path loss
ainsi que les différentes fonctions de calcul de la puissance
reçue et les méthodes de calcul du taux d'erreur d'un bit Bit
Error Rate BER et du taux d'erreur d'un paquet Packet Error
Rate PER.
1.2.2.1 Les modèles à grande
échelle
1.2.2.1.1 Le modèle Free-Space
Free-Space est le modèle le plus utilisé dans la
majorité des simulateurs afin de calculer la puissance reçue. Ce
modèle exige l'existence d'un chemin direct entre l'émetteur et
le récepteur. De plus, Il exige que les deux noeuds se trouvent dans un
environnement sans bruit. La formule 1.1 de Friis est utilisée pour le
calcul de la puissance reçue [1].
PtGtGrë2
Pr= (4ðd)2L . (1.1)
Avec:
Pr : la puissance reçue par le récepteur
Pt : la puissance transmise par l'émetteur Gt : le gain de
l'émetteur
Gr : le gain du récepteur
À : la longueur l'onde
d : la distance entre le récepteur et l'émetteur
L : la perte due au système
1.2.2.1.2 Le modèle Two-Ray Ce
modèle est plus réaliste que le premier puisqu'il tient compte
des réflexions subites par le signal lors de sa propagation de
l'émetteur jusqu'à son arrivée au récepteur.
L'émetteur et le récepteur se trouvent dans un environnement sans
bruit avec un chemin direct entre eux. Par suite, Le signal émis par
l'émetteur subira des réflexions afin d'arriver au
récepteur. Ce modèle sera le bon choix surtout lorsque la
distance entre l'émetteur et le récepteur est assez grande et que
l'émetteur se trouve à une grande hauteur.
A une grande distance de l'émetteur, la distance d est
suffisamment grande devant (htÄhr)2 et donc, la puissance
reçue est calculée grâce la formule 1.2 [1]:
P tGtGr(hrht)2
P r = (1.2)
d4L
Avec:
Pr : la puissance reçue par le récepteur
Pt : la puissance transmise par l'émetteur
Gt : le gain de l'émetteur
Gr : le gain du récepteur
ht : la hauteur de l'émetteur
hr : la hauteur du récepteur
d : la distance entre le récepteur et l'émetteur
L : la perte due au système
1.2.2.1.3 Le modèle Shadowing Ce
modèle n'exige pas l'existence d'un chemin direct entre
l'émetteur et le récepteur. Il modélise les
déviations subites par le signal lors de sa propagation. En adoptant ce
modèle, nous tenons en compte des phénomènes
imprévisibles que peut subir le signal. La puissance reçue dans
ce modèle varie en fonction du logarithme de la distance. La perte
moyenne pour une distance donnée est exprimée par
PathLossExponent. Nous ajoutons ensuite le phénomène de Shadowing
qui est une variation statistique du signal autour de la valeur calculé
à l'aide de Free-Space théorique. Cette variation est de moyenne
nulle et sa variance
|
Environnement
|
PathlossExponent
|
Shadowin g_Variance
|
|
Outdoor - Free Space
|
2
|
4-12
|
|
Outdoor - Shadowed/Urban
|
2.7-5
|
4- 12
|
|
Indoor-Lineofsight
|
1.6-1.8
|
3-6
|
|
Indoor - Obstructed
|
4-6
|
6-8
|
TAB. 1.1 - Les valeurs typiques de Path loss Exponent et
Shadowing Variance Shadowin g_Variance est bien évidemment non nulle.
Pour calculer la puissance reçue, nous calculons tout
d'abord une puissance référence en supposant que le
récepteur est à une distance, dans notre cas 1 mètre, de
la source à l'aide de la formule de Friis. Ensuite, nous ajoutons la
perte due à la distance et l'effet de Shadowing.
Pr (dB W) = PuissanceR'ef'erence (dB W) --1
0.PathLossExponent.log(distance) +Shadowing
(1.3) Les valeurs de PathLossExponent et Shadowin g_Variance
dépendent de l'environnement. Le tableau 1.1 présente les valeurs
des environnements typiques selon [2] et [1].
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