Modules de connectivité
Connaissance de base de la communication sans fil : Mécanisme sans fil (2)
Index : Mécanisme sans fil (1)
1. Qu'est-ce que la communication sans fil ?
2. Exemples d'applications de communication sans fil
3. Configuration de base et éléments des systèmes de communication sans fil
4. Méthode de communication sans fil : Modulation et démodulation
Colonne : Les ondes radio et leurs fréquences
Index : Mécanisme sans fil (2)
5. Direction de la transmission des données : Duplex (duplex intégral et semi-duplex) et simplex
6. Qu'est-ce qu'un protocole de communication ?
Chronique : Histoire et évolution des communications sans fil
5. Direction de la transmission des données : Duplex (duplex intégral et semi-duplex) et simplex
Le format de transmission, c'est-à-dire le sens dans lequel les données sont transmises, est une spécification importante dans les applications de communication, qu'elles soient sans fil ou câblées. Ce format est divisé en transmission duplex et transmission simplex. En outre, la transmission duplex peut être subdivisée en transmission full-duplex et transmission half-duplex. Nous expliquons ci-dessous chaque méthode de transmission.
5.1 Transmission duplex
La transmission duplex*5 est un format de transmission qui semble avoir été adopté par un très grand nombre d'appareils de communication numérique actuels. Il existe deux types de transmission duplex : la transmission full-duplex et la transmission half-duplex.
Transmission en duplex intégral
Comme le montre la figure 8-1, la transmission full-duplex est un format de transmission qui permet la communication de données et les appels vocaux de deux manières (duplex) en même temps : de l'appareil A à l'appareil B et de l'appareil B à l'appareil A. Si les signaux reçus et transmis (parfois décrits respectivement comme "Rx" et "Tx") sont assignés à des fréquences différentes, les composants électroniques dans l'orange qui les séparent sont appelés des duplexeurs.
Exemples d'application : téléphones fixes, téléphones mobiles, smartphones, etc. (connexion directe entre les appareils)
*5 : Nous entendons souvent les termes download/upload et downlink/uplink en relation avec la transmission duplex. Supposons que le terminal ou le PC que vous utilisez soit l'appareil A. Dans ce cas, la réception de données en provenance de l'appareil B s'appelle un téléchargement ; inversement, la transmission de données de l'appareil A vers l'appareil B s'appelle un chargement. En outre, lorsque c'est simplement la connexion entre l'appareil A et l'appareil B - par exemple, une connexion avec un terminal et une station de base - qui est importante au lieu de la transmission de données elle-même, on parle de liaison descendante/ascendante.
Transmission semi-duplex
Comme le montrent les figures 8-2a et 8-2b, la transmission semi-duplex est un format dans lequel l'appareil A et l'appareil B transmettent des données en passant mutuellement de l'émission à la réception. Ce format se distingue de la transmission en duplex intégral car les données ne peuvent pas être transmises de deux manières à la fois.
Exemple d'application : Émetteurs-récepteurs
5.2 Transmission en simplex
Comme le montre la figure 8-3, la transmission simplex est un format dans lequel les données sont transmises entre le dispositif A (émetteur) et le dispositif B (récepteur) dans une seule direction (simplex), du dispositif A au dispositif B.
Exemples d'applications : Radiodiffusion AM/FM, commande à distance par ondes radio, etc.
6. Qu'est-ce qu'un protocole de communication ?
Jusqu'à présent, nous avons donné un aperçu de la communication sans fil du point de vue du matériel. D'autre part, l'aspect logiciel est également important pour établir une télécommunication, qu'elle soit sans fil ou câblée. Ce logiciel est appelé protocole de communication, ou simplement protocole.
Un protocole fait référence aux procédures et aux règles déterminées pour, par exemple, transmettre mutuellement des données sans erreur entre des systèmes différents dans les systèmes de communication de données (communication numérique), y compris les ordinateurs. La figure 9 illustre le rôle des protocoles dans la transmission des données.
Il est nécessaire de déterminer un large éventail de protocoles de rôle et de fonction tels que les procédures de contrôle, les structures de données et les interfaces pour assurer la transmission des données. Cependant, cela implique un très grand nombre de protocoles. Disons qu'un protocole est fixé à un modèle. Dans ce cas, lorsqu'il devient nécessaire de mettre à jour le protocole, par exemple en y ajoutant du contenu ou en modifiant son contenu, il est difficile d'y faire face. Par conséquent, un protocole est attribué à chaque rôle et à chaque fonction, puis ces protocoles sont organisés en une structure en couches afin de garantir qu'ils puissent être mis à jour facilement. Cette structure de protocole systématiquement organisée s'appelle une pile de protocoles. (Elle est aussi parfois appelée suite de protocoles ou architecture de réseau).
La pile de protocoles est modelée sur les normes internationales. C'est ce qu'on appelle le modèle de référence de base de l'interconnexion des systèmes ouverts (OSI) (tableau 4). Dans la pratique, ce modèle n'est pas utilisé ; on adopte plutôt une pile de protocoles dont les spécifications conviennent à chaque application (bonne efficacité et grande fiabilité de la transmission des données, etc. Le tableau 5 décrit la correspondance entre le modèle TCP/IP utilisé comme norme sur Internet et le modèle de référence de base OSI, en prenant comme exemple la pile de protocoles du modèle Bluetooth® LE. Nous avons omis d'expliquer chaque couche du modèle TCP/IP et du modèle Bluetooth® LE. Vous pouvez constater que le nombre de couches est faible et que certaines couches ont été omises.
Le mécanisme est tel que les communications 4G LTE et 5G passent par une station de base. Par conséquent, leurs protocoles de communication deviennent plus complexes que le modèle TCP/IP et le modèle Bluetooth® LE.
Chronique : Histoire et évolution des communications sans fil
L'histoire de la communication sans fil remonte à 1864. Le physicien théoricien britannique J.C. Maxwell a prédit l'existence des ondes radio dans son article intitulé "A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field" (Théorie dynamique du champ électromagnétique). Toutefois, ce document était très difficile à comprendre à l'époque. Par conséquent, son contenu n'a pas été compris. L'existence des ondes radio a été démontrée par l'Allemand H. R. Hertz. Hertz a réussi à créer artificiellement des ondes radio en 1888. La démonstration a révélé que les ondes radio ont les mêmes propriétés que la lumière en termes de réflexion, de réfraction, de diffraction, d'interférence et d'autres points. L'inventeur italien G. Marconi a été le premier à mettre en pratique la télécommunication sans fil à l'aide d'ondes radio. En 1896, environ 60 ans après le succès de S. Morse avec la télécommunication filaire en 1837, Marconi a réussi à transmettre une communication sans fil d'environ 3 km en utilisant le code Morse en Grande-Bretagne. En outre, il a également réussi à transmettre des communications sans fil à travers le détroit de Douvres en 1899 et à travers l'océan Atlantique en 1901 (Fig. 10-1).
Il était tout à fait naturel de penser à utiliser la communication sans fil dans les navires pour permettre une communication mobile de la terre à la mer, de la mer à la terre et de la mer à la mer, ce qui n'était pas possible jusqu'alors. Un essai a été réalisé en 1897. Le naufrage du Titanic en 1912 a été l'événement le plus historique des débuts de la communication sans fil. Il est bien connu que le Titanic a heurté un iceberg et a coulé lors de son voyage inaugural. À l'époque, le signal de détresse "SOS" était envoyé en code morse par communication sans fil. Le Carpathia, qui naviguait à proximité, a intercepté ce signal et s'est précipité sur les lieux de la catastrophe, sauvant 711 personnes.
Il est également devenu possible de transmettre sans fil des données audio et vidéo autres que le code Morse, comme c'est le cas pour les émissions de radio et de télévision au début des années 1900. La radiodiffusion a été réalisée pour la première fois en Amérique en 1906. Le Tokyo Broadcasting System (NHK) a été inauguré au Japon en 1925. La télévision en noir et blanc a été inventée à la même époque. La télédiffusion a commencé vers 1950. En outre, les téléviseurs couleur sont apparus trois ans après l'invention des téléviseurs noir et blanc. La diffusion de la télévision en couleur a été introduite dans les pays développés dans les années 1960. Cela a jeté les bases de la radiodiffusion télévisuelle. Par la suite, la télévision a été diffusée en format analogique jusqu'au début des années 2000. Elle passe au format numérique dans le monde entier depuis la seconde moitié des années 2010.
La communication sans fil s'infiltre dans nos vies dans des domaines autres que la radiodiffusion. Le champ d'utilisation de la communication sans fil s'est considérablement élargi avec la diffusion de la communication sans fil dédiée à des opérations spécifiques (communication sans fil commerciale) telles que la police, les services d'incendie, la prévention des catastrophes, les chemins de fer et les aéroports, et la diffusion des téléphones mobiles, représentatifs de la communication sans fil personnelle. Les téléphones mobiles ont commencé à être numérisés dans les pays vers 1993 (deuxième génération : 2G). Depuis lors, la vitesse et la capacité ont augmenté rapidement. L'émergence de la 4G à l'étranger en 2009 et au Japon en 2012 a considérablement augmenté le niveau de cette technologie. Nous sommes maintenant au stade de la diffusion de la 5G dans les années 2020 (Fig. 10-2). En outre, des discussions sont en cours sur le concept de l'au-delà de la 5G et de la 6G dans les générations suivantes.
