Comment fonctionne le Wi-Fi ? Un ingénieur électricien explique

Bien que la célèbre famille des protocoles de réseau sans fil soit présente chez les consommateurs depuis plus de vingt ans, elle reste une énigme invisible pour beaucoup d’entre nous jusqu’à aujourd’hui.

Dans cet article, Bhaskar Krishnamachari, professeur d’ingénierie électrique à l’université de Californie du Sud, explique ce que c’est et comment cela fonctionne réellement.

Par Bhaskar Krishnamachari via universal-sci

Bien que vous ne puissiez pas les voir, les ondes radio sont tout le temps autour de vous, transportant des informations. Pour la plupart des gens, certaines de ces ondes radio sont des signaux Wi-Fi. Wi-Fi est le nom accrocheur qu’une alliance industrielle a trouvé pour commercialiser des appareils qui transmettent de grandes quantités de données sur de courtes distances en utilisant les ondes radio. Les lettres ne signifient rien.

Le Wi-Fi, tout comme les signaux de radio et de téléphone cellulaire, est basé sur des découvertes scientifiques datant de la fin du 19e siècle. Lorsque des électrons se déplaçant à travers un fil sont amenés à changer de direction périodiquement, quelque chose de magique se produit. Les électrons d’un autre fil, situé à une certaine distance, commencent à se déplacer de haut en bas en synchronisation, comme s’ils étaient reliés par télépathie.

Ce phénomène a été observé pour la première fois par Heinrich Hertz en 1887, confirmant une théorie mathématique proposée par James Clerk Maxwell en 1864. L’élégante théorie de Maxwell explique comment le courant alternatif dans le premier fil provoque une « onde radio » de champs électriques et magnétiques alternatifs qui rayonnent dans toutes les directions à la vitesse de la lumière. L’onde, à son tour, provoque un courant alternatif dans le deuxième fil.

Le spectre électromagnétique comprend la lumière visible, qui alterne à une fréquence beaucoup plus élevée que les ondes radio. Il y a là un mystère à méditer : Les corps humains ont évolué pour voir la lumière mais pas les ondes radio.

Les 0 et les 1 sans fil

Les émissions de radio et de télévision AM/FM traditionnelles communiquent des informations par le biais de signaux analogiques ou continus. Le Wi-Fi communique les informations de manière numérique, sous forme de valeurs discrètes – les 0 et les 1 des données binaires. Cela permet aux appareils mobiles d’envoyer facilement un large éventail de types de données, y compris des vidéos, des images, de la parole et du texte. Les données formatées numériquement sont également plus faciles à compresser pour un téléchargement plus rapide, à coder pour éviter les erreurs et à crypter pour garantir la confidentialité.

Lorsque vous recherchez quelque chose en ligne, les données de votre appareil Wi-Fi sont d’abord communiquées par ondes radio à un point d’accès Wi-Fi, qui peut être l’antenne à l’arrière de votre routeur Internet à domicile ou une antenne Wi-Fi dans un café. Elles sont ensuite transmises par des câbles à un dispositif de passerelle géré par votre fournisseur d’accès à l’internet haut débit. De là, la requête trouve son chemin à travers de multiples liens câblés vers le serveur de Google. La réponse revient par un chemin similaire en sens inverse.

Les appareils Wi-Fi fabriqués par différentes entreprises peuvent se parler. En effet, ils suivent un ensemble de règles communes appelées normes 802.11, publiées par l’Institute for Electrical and Electronic Engineers, l’IEEE. Ces règles précisent comment les 0 et les 1 sont représentés à l’aide des ondes radio et comment les appareils s’identifient. Elles spécifient également un algorithme pour savoir comment et quand parler, appelé accès multiple avec détection de porteuse, ou CSMA.

La CSMA rend les appareils Wi-Fi à la fois polis et intelligents. Ils écoutent toujours avant de parler, pour vérifier qu’aucun autre appareil à proximité ne transmet. Pour réduire encore plus les conversations, ils lancent des dés pour choisir des heures de transmission aléatoires. Et lorsqu’il y a plus d’appareils à proximité, ils parlent moins souvent. Tout cela se produit trop rapidement pour qu’on s’en rende compte.

Rapide, mais pas toujours fort

Vous pouvez parfois avoir des difficultés à vous connecter à un point d’accès Wi-Fi. Voici pourquoi : Les signaux radio s’affaiblissent avec la distance. Les murs épais, les étagères métalliques et même un aquarium peuvent affaiblir et bloquer les ondes radio. Si le signal devient trop faible, la communication est mauvaise ou inexistante. S’il y a trop de réseaux Wi-Fi à proximité, ils peuvent également interférer avec votre liaison.

Plusieurs versions améliorées du Wi-Fi ont vu le jour depuis son apparition au milieu des années 1990. Son débit maximal – plusieurs milliards de bits par seconde – est aujourd’hui plus de mille fois supérieur à celui de la première version. C’est pourquoi nous pouvons aujourd’hui organiser des vidéoconférences par Wi-Fi.

Les applications émergentes comme les jeux de réalité virtuelle exigent des vitesses de téléchargement toujours plus élevées, elles sont susceptibles d’entraîner des améliorations encore plus importantes du Wi-Fi.

via universal-sci

 

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