Pour rappel les ondes radio sont formées d’ondes électromagnétiques tout comme la lumière. Ainsi elles se propagent dans l’espace dans toutes les directions à la vitesse de la lumière. Et cette vitesse de propagation est proche de 300 000 km/s.
Dans ce contexte universel, de généralisation des équipements utilisant la transmission sans fil, il faut prendre en compte les interférences. Mais aussi les obstructions existantes sur les sites d’utilisations des équipements sans fil.
Le succès des communications sans fil dépend donc de l'environnement dans lequel la communication se produit. L'échange de données entre émetteurs et récepteurs via une communication sans fil nécessite des conditions idéales. Lorsque nous travaillons sur des communications sans fil deux points sont essentiels. L’utilisation d’équipements et des composants avec les caractéristiques compatibles avec l’application. Puis l’analyse efficace de l'environnement physique entre les points de communication.
L'espace où la communication a lieu aura toujours des effets qui conditionneront la transmission. Avec pour conséquence une communication efficace ou tout simplement une non communication.
Habituellement, les techniciens et les ingénieurs en parlant de portée de communication indiquent une unité de mesure. Celle-ci peut être une distance (mètre ou kilomètre). Cependant ils mentionnent en plus de leur unité de mesure, l'abréviation LoS (Line of Sight), traduction : de ligne de visée.
Qu'est-ce que la ligne de visée?
La signification la plus courante de ce terme fait référence au chemin le plus direct entre deux points. Gardons à l’esprit que la communication sans fil est une diffusion des ondes électromagnétiques. Donc quand on fait allusion au LoS, cela englobe tout l'environnement autour de cette ligne fictive. Cette ligne, identifiée comme zone de Fresnel, doit être totalement libre. Et ceci pour obtenir les conditions idéales de propagation des ondes électromagnétiques. L'obstruction de cette zone due à la construction humaine (par exemple les bâtiments). Ou alors par les interférences de sources naturelles (par exemple les arbres et les montagnes). Voire même par la courbure de la terre dans le cas de grandes distances de communication.
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Figure 1 - Scénario de communication LoS idéal[/caption]
La zone de Fresnel est une zone elliptique tridimensionnelle formée autour de la ligne de visée directe entre les deux points de communication. Elle forme des couches théoriquement infinies de même forme mais de tailles différentes. Le degré d'interférence dans la communication augmente à mesure que l'obstacle est proche de la ligne de visée (
LoS).
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Figure 2 - Zone de Fresnel autour de la ligne de visée[/caption]
Le calcul du rayon de la zone de Fresnel peut être effectué grâce à une formule mathématique spécifique. Celle-ci prend en compte la distance entre les points de communication et la longueur d'onde du signal.
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Figure 3 - Calcul du rayon de la zone de Fresnel[/caption]
Fn = rayon de la nième zone de Fresnel (mètres)
d1 = distance du point P à l'une des antennes (mètres)
d2 = distance du point P à l'autre antenne (mètres)
λ = longueur d'onde du signal émis (mètres)
Proche de la ligne de visée (nLoS) et Non ligne de visée (NLoS)
Le fait qu'il y ait un champ de vision dégagé entre l'émetteur et le récepteur ne garantit pas que la communication sera parfaite. Et ceci dès que les ondes électromagnétiques ne se déplacent pas entre l'émetteur et le récepteur en ligne droite exclusivement. Dans ce contexte universel, les interférences de signaux sans fil sont prévues pour différencier les obstructions existantes. Dans le chapitre LoS, nous trouvons des dérivations qui aident à clarifier ce problème.
Proche de la Line of Sight
Ce terme est appliqué lorsqu'il y a des obstructions dans la zone de Fresnel mais où la ligne de visée entre les deux points de communication reste dégagée. La présence d'un obstacle dans la zone de Fresnel ne bloque pas le signal de communication mais favorise la dégradation de celui-ci.
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Figure 4 - Scénario de communication nLoS[/caption]
Non Line of Sight
Dans ce scénario, il existe une barrière physique qui bloque partiellement la première zone de Fresnel et qui bloque complètement la ligne de visée entre les deux points de communication.
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Figure 5 - Scénario de communication NLoS[/caption]
Dans la plupart des applications quotidiennes, nous trouvons des situations où les communications sans fil entre émetteurs et récepteurs se produisent dans un scénario où le champ de vision entre eux n'existe pas. Et où la propagation du signal se produit à travers d'autres phénomènes qui aident à garantir que le signal atteigne leur récepteur supposé.
Mécanismes de propagation de base
La propagation du signal électromagnétique, quand l'environnement n’est pas propice à une transmission optimale, peut se faire à travers des phénomènes connus. Ces événements se produisent avec l'interférence d'objets présents dans l'environnement où se fait la communication.
Réflexion - la propagation par réflexion se produit lorsque le signal est réfléchi par un objet dans une autre direction.
Diffraction - Cette méthode de propagation se produit lorsqu'un obstacle se trouve sur la ligne de communication. Une partie de l'onde électromagnétique agit comme la source d'une onde secondaire créée à partir du point d'intersection. Ce phénomène porte le nom de principe Huygens-Fresnel
Diffusion - ce processus se produit lorsque l'objet frappé par l'onde a une dimension égale ou inférieure à la longueur d'onde. Ce dernier diffusera le signal dans toutes les directions.
CONCLUSIONS
Le terme Line Of Sight (Ligne de visée) a ajouté un aperçu unique à tous les professionnels travaillant avec des équipements sans fil. Leur indiquant les limites des plages de communication. La perception typique des conditions idéales de la LoS est principalement théorique, faisant de la réalité une approximation par défaut.
