Les trois couches physiques définies à l’origine par 802.11 incluaient deux techniques radio à étalement de spectre et une spécification d’infrarouge diffus. Les standards radio fonctionnent sur la bande ISM des 2,4 GHz. Ces fréquences sont reconnues par les organismes réglementaires internationaux tels que la FCC (Etats-Unis), l’ETSI (Europe) et le MKK (Japon) pour utilisation sans licence.

Dans cette optique, les produits basés sur 802.11 ne nécessitent ni l’obtention d’une licence utilisateur ni une formation spécifique. Les techniques d’étalement de spectre, en plus de satisfaire aux conditions réglementaires, améliorent la fiabilité, accélèrent le débit et permettent à de nombreux produits non concernés de se partager le spectre sans coopération explicite et avec un minimum d’interférences.

La version originale du standard 802.11 prévoit des débits de 1 et 2 Mbps sur des ondes radio utilisant une technologie d’étalement de spectre avec sauts de fréquence (FHSS) ou en séquence directe (DSSS). Il est important de remarquer que FHSS et DSSS sont des mécanismes de signalisation fondamentalement différents l’un de l’autre et qu’aucune interopérabilité ne peut être envisagée entre eux.

Par la technique des sauts de fréquence (FHSS), la bande des 2,4 GHz est divisée en 75 sous-canaux de 1 MHz. L’émetteur et le récepteur s’accordent sur un schéma de saut, et les données sont envoyées sur une séquence de sous-canaux. Chaque conversation sur le réseau 802.11 s’effectue suivant un schéma de saut différent, et ces schémas sont définis de manière à minimiser le risque que deux expéditeurs utilisent simultanément le même sous-canal.

Les techniques FHSS simplifient -- relativement -- la conception des liaisons radio, mais elles sont limitées à un débit de 2 Mbps, cette limitation résultant essentiellement des réglementations de la FCC qui restreignent la bande passante des sous-canaux à 1 MHz. Ces contraintes forcent les systèmes FHSS à s’étaler sur l’ensemble de la bande des 2,4 GHz, ce qui signifie que les sauts doivent être fréquents et représentent en fin de compte une charge importante.

En revanche, la technique de signalisation en séquence directe divise la bande des 2,4 GHz en 14 canaux de 22 MHz. Les canaux adjacents se recouvrent partiellement, seuls trois canaux sur les 14 étant entièrement isolés. Les données sont transmises intégralement sur l’un de ces canaux de 22 MHz, sans saut. Pour compenser le bruit généré par un canal donné, on a recours à la technique du “chipping”. Chaque bit de donnée de l’utilisateur est converti en une série de motifs de bits redondants baptisés “chips.” La redondance inhérente à chaque chip associée à l’étalement du signal sur le canal de 22 MHz assure le contrôle et la correction d’erreur : même si une partie du signal est endommagée, il peut dans la plupart des cas être récupéré, ce qui minimise les demandes de retransmission.

Le principal apport de 802.11HR aux LAN sans fil est sans doute la standardisation du support de la couche physique des deux nouveaux débits, 5,5 et 11 Mbps. Pour ce faire, seule la technique DSSS a été retenue puisque, comme on l’a vu précédemment, le saut de fréquence ne peut pas à la fois supporter les haut débits et se conformer aux réglementations actuelles de la FCC. En conséquence, les systèmes 802.11HR seront inter opérables avec les systèmes DSSS 802.11 à 1 et 2 Mbps, mais ils ne fonctionneront pas avec les systèmes FHSS 802.11 à 1 et 2 Mbps.

Le standard 802.11 DSSS original spécifie un chipping sur 11 bits (baptisé séquence Barker) pour le codage des données. Chaque séquence de 11 chips représente un seul bit de données (1 ou 0) et est converti en forme d’onde (ou symbole) émissible. Ces symboles sont transmis à la vitesse de 1 MSps (1 million de symboles par seconde) par la technique BPSK (Binary Phase Shift Keying). Dans le cas d’un débit de 2 Mbps, une technique plus sophistiquée, baptisée QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), permet de doubler le débit de BPSK par l’optimisation de l’utilisation de la bande radio.

Pour augmenter le débit dans le cadre du standard 802.11HR, des techniques de codage évoluées sont mises en œuvre. Plutôt que de se cantonner aux deux séquences Barker sur 11 bits, la norme définit la technique CCK (Complementary Code Keying), qui consiste en un ensemble de 64 mots de 8 bits chacun. Les propriétés mathématiques spécifiques d’un tel ensemble de mots permettent de les distinguer correctement les uns des autres par le récepteur, même en présence de bruit et d’interférences (p. ex. les interférences causées par la réception de multiples réflexions radio dans un bâtiment). Le débit de 5,5 Mbps utilise la technique CCK pour coder 4 bits par porteuse, tandis que le mode 11 Mbps encode 8 bits par porteuse. Les deux modes font appel à la technique de modulation QPSK et signalent à 1,375 MSps. C’est de cette manière qu’il est possible d’atteindre ces débits supérieurs. Le tableau suivant illustre les différences entre les deux technologies.

Pour supporter les environnements plus bruyants et étendre la portée des équipements, les WLAN 802.11HR utilisent la variation dynamique du débit (dynamic rate shifting), qui permet d’ajuster les taux de transmission automatiquement pour compenser les variations du canal radio. Dans une situation idéale, les utilisateurs se connectent à un taux de 11 Mbps plein. Cependant, lorsque les équipements sont déplacés au delà de leur portée optimale pour un débit de 11 Mbps, ou en cas d’interférences conséquentes, les équipements 802.11HR transmettent à des vitesses inférieures, redescendant en 5,5,2 et 1 Mbps. De la même façon, si le périphérique revient dans un rayon compatible avec des transmissions plus rapides, la vitesse de la connexion s’accélère automatiquement. La variation dynamique du débit est un mécanisme de couche physique transparent à la fois pour l’utilisateur et pour les couches supérieures de la pile de protocoles.

Spécifications du débit 802.11HR

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