Les appareils sans fil sont incroyablement pratiques, et leur principal atout réside dans l'absence de câbles. C'est particulièrement vrai dans le domaine de l'électronique grand public, où les casques et écouteurs sans fil sont devenus monnaie courante. La technologie Bluetooth a révolutionné leur utilisation, offrant la mobilité, la praticité et la simplicité d'utilisation que les utilisateurs apprécient tant.
Cependant, rien n'est parfait, et la commodité de la technologie sans fil a un prix. Les appareils connectés sans fil transmettent l'information via un milieu tel que l'air, le vide ou l'eau. Ceci engendre la principale menace pour la communication sans fil : les interférences, qui dégradent les performances des appareils électroniques, entraînant une baisse de leur efficacité et un risque de perte de connexion. Ce problème ne se pose pas avec les appareils filaires, où l'information est envoyée et reçue par des câbles métalliques blindés ou des câbles optiques.
Les technologies sans fil utilisent différentes bandes de fréquences pour communiquer. Ces bandes de fréquences peuvent être divisées en de nombreux canaux de communication, qui constituent des voies indépendantes pour l'échange d'informations. Elles sont caractérisées par leur fréquence centrale et leur largeur de bande.
Dans les réseaux cellulaires, les canaux de fréquences sont attribués aux opérateurs de réseaux mobiles (ORM), qui paient une licence aux autorités de régulation des télécommunications leur garantissant l'accès et les droits d'utilisation. Ce système vise à répartir équitablement les ressources fréquentielles entre les opérateurs mobiles concurrents. Les autorités de régulation des télécommunications infligent de lourdes amendes aux opérateurs qui utilisent des fréquences autres que celles qui leur sont attribuées. Il est donc essentiel de veiller à ce qu'aucune transmission radio non autorisée n'intervienne sur les fréquences attribuées, à aucun stade de la chaîne de communication. Cette réglementation implique que le spectre autorisé est conçu pour minimiser les risques d'interférences.
Le risque d'interférences est beaucoup plus élevé dans les réseaux sans fil à courte portée (SRW). Les technologies les plus connues dans cette catégorie sont les réseaux locaux sans fil (WLAN) et le Bluetooth. Toutes deux fonctionnent dans les bandes de fréquences dites industrielles, scientifiques et médicales (ISM), partageant ainsi une partie des ressources fréquentielles. Contrairement aux fréquences des réseaux cellulaires, elles ne sont pas soumises à licence mais sont réglementées. Comme leur nom l'indique, les bandes ISM étaient initialement destinées à des applications industrielles, scientifiques et médicales. Cependant, il est désormais évident que les bandes ISM peuvent également servir à connecter des appareils sans fil dans les habitations, les bureaux, les voitures et autres lieux.
Les bandes ISM les plus importantes sont celles de 2,4 GHz et 5 GHz. La bande 2,4 GHz est utilisée par les deux technologies SRW mentionnées, tandis que la bande 5 GHz est exclusivement réservée aux réseaux WLAN. La bande ISM 5 GHz offre un nombre de canaux nettement supérieur et est généralement beaucoup moins encombrée. Elle est donc recommandée pour les zones densément peuplées où de nombreux appareils connectés sont actifs. Son seul inconvénient réside dans la portée plus courte des réseaux fonctionnant sur la bande 5 GHz par rapport à ceux fonctionnant sur la bande 2,4 GHz, la longueur d'onde du signal étant plus courte. Les réseaux WLAN utilisant la bande ISM 2,4 GHz ne disposent que de trois canaux non chevauchants, ce qui accroît le risque d'interférences. Une solution possible pour ces bandes consiste à utiliser des mécanismes tels que LBF (Listen Before Talk), AFH (Adaptive Frequency Hopping) ou DFS (Dynamic Frequency Selection).
Canalisation WLAN 2,4 GHz, seulement 3 (4) canaux non chevauchants
De nombreux appareils utilisent simultanément plusieurs technologies sans fil. Un smartphone en est un parfait exemple. Il peut se connecter à un réseau Wi-Fi pour accéder à Internet et, en même temps, échanger des informations avec une montre connectée Bluetooth, tout en restant joignable via un réseau cellulaire pour les appels vocaux. Des tests approfondis sont essentiels pour garantir une expérience utilisateur optimale sur l'ensemble des technologies sans fil. Toutefois, il est important de noter que les différences de normes et de versions de ces technologies accroissent la complexité globale des tests.
Jusqu'à présent, le débat s'est concentré sur les interférences dues à la disponibilité limitée des ressources fréquentielles. Ces interférences peuvent également résulter d'une conception défectueuse de l'étage d'entrée radio. Il peut en résulter des émissions indésirables dans le spectre de fréquences, provoquant des interférences sur d'autres canaux. L'origine de ces problèmes réside souvent dans un mauvais choix de matériaux, un placement incorrect des composants ou tout simplement l'utilisation de composants défectueux. Afin d'atténuer ces problèmes, des limites réglementaires ont été établies pour la transmission et la réception des signaux.
En Europe, ces limites sont définies dans les normes européennes (EN) élaborées par l'ETSI (Institut européen des normes de télécommunications). Outre la définition des limites, les normes EN de l'ETSI spécifient également les procédures d'essai et de nombreuses autres exigences. La conformité à ces normes garantit que le produit répond aux exigences en matière de sécurité, de santé, de compatibilité électromagnétique et d'utilisation efficace du spectre radioélectrique. Un produit peut être commercialisé en Europe une fois que tous les essais requis ont été réalisés avec succès.
Aux États-Unis, l'organisme de réglementation équivalent est la FCC (Commission fédérale des communications), et les produits de radiocommunication vendus dans ce pays doivent se conformer à ses exigences. Des agences de télécommunications similaires existent dans le monde entier.
En résumé, les interférences sont principalement dues à deux facteurs : la présence de nombreux appareils utilisant les mêmes canaux radio, ce qui les rend plus sensibles aux interférences, et une conception défectueuse du produit sans fil final, pouvant entraîner une perte de puissance sur un canal autre que celui prévu. Il est essentiel de garantir le bon fonctionnement des appareils et la compatibilité des technologies radio. Dans le cas contraire, le coût global de développement d'un produit pourrait augmenter considérablement.
Anritsu, entreprise spécialisée dans les équipements de test et de mesure, propose des solutions pour tester et mesurer la qualité et les performances des appareils sans fil à toutes les étapes de leur développement. Son offre comprend des analyseurs de spectre, des générateurs de signaux et des simulateurs de réseau, également appelés bornes d'appel.
Pour la validation SRW, Anritsu propose un testeur WLAN, le MT8862A, et un testeur Bluetooth, le MT8852B. Le testeur WLAN est compatible avec toutes les normes existantes, y compris la dernière norme IEEE 802.11ax (également connue sous le nom de Wi-Fi 6), et prend en charge l'extension Wi-Fi 6E à 6 GHz. Doté de nombreuses fonctionnalités, il est conçu pour répondre à tous les défis futurs en matière de tests WLAN. Le testeur Bluetooth est un instrument robuste et éprouvé qui prend en charge les deux principaux types de Bluetooth : Bluetooth Classic et Bluetooth Low Energy.
Gamme SRW adaptée aux tests de coexistence
Anritsu propose de nombreux instruments pour tester les technologies cellulaires. L'analyseur de communications radio MT8821C prend en charge les technologies cellulaires existantes jusqu'à la 4G, y compris les technologies cellulaires Cat. M IoT et NB-IoT.
Il existe également le testeur de signalisation MD8475B, aussi appelé simulateur de station de base. À l'instar de l'Anritsu MT8821C, il prend en charge les technologies cellulaires existantes jusqu'à la 4G, mais il privilégie le test de la couche application plutôt que celui des performances RF.
Pour la technologie 5G, la station de test de radiocommunications MT8000A est disponible. Elle peut fonctionner en modes autonome (SA) et non autonome (NSA) et prend en charge les tests RF et de protocole dans les bandes de fréquences FR1 (sub-7 GHz) et FR2 (ondes millimétriques). La modularité de cette plateforme garantit une grande évolutivité, de la simulation et des tests de réseau simples aux schémas MIMO d'ordre supérieur et à l'agrégation de porteuses pour atteindre des débits extrêmement élevés.
