La portée de communication est définie comme la distance maximale permettant d'établir une liaison radio fiable pour échanger des informations entre un émetteur et un récepteur.
Objectif :
Le calcul de la portée de communication peut servir pour :
- Une étude de déploiement de réseau sans fil
- Un étalonnage (comparaison) de systèmes de communication
- Le dépannage de systèmes de communication
- Le choix d'un système de communication en fonction des contraintes de l'application
- ....
Définitions clés :
Afin d'estimer la portée de communication, deux facteurs clés doivent être évalués : l'affaiblissement de parcours et le bilan de liaison.
Affaiblissement de parcours : il désigne la réduction naturelle de la puissance du signal qui se produit lorsqu'une onde radio se propage dans l'air. Cela est dû au fait que la puissance initiale se dilue sur une surface de sphère de plus en plus grande à mesure que l'énergie se propage depuis le point source. De plus, l'affaiblissement de parcours est influencé par l'environnement et les obstacles situés entre l'émetteur et le récepteur. Il dépend principalement de la fréquence et de la distance.
|
Les signaux de plus basse fréquence ont tendance à se propager sur de plus longues distances, tandis que les signaux de plus haute fréquence permettent des débits de données plus élevés mais sont plus sensibles à l'atténuation due aux obstacles et aux conditions atmosphériques. D'un autre côté, les basses fréquences nécessitent des antennes plus grandes que les hautes fréquences pour des performances équivalentes. |
|
À mesure que la distance entre l'émetteur et le récepteur augmente, la perte de puissance augmente. |
Tout d'abord, calculons l'affaiblissement de parcours selon la formule de FRIIS :
Affaiblissement de parcours (dB) = n x [ 90 + 10 . LOG10 ( 4 . π / C ) + 10 . LOG10 ( F ) + 10 . LOG10( D ) ]
Où :
- C : La vitesse de la lumière (environ 300 000 km/s)
- F : La fréquence du signal exprimée en MHz
- D: La distance estimée à couvrir, exprimée en km
- n: L'exposant de FRIIS, caractérisant l'environnement de propagation (voir le tableau ci-dessous pour quelques valeurs typiques)
| Environnement | Exposant (n) |
| Espace libre | 2 |
| Épicerie / Supermarché | 1.8 |
| Magasin de vente au détail | 2.2 |
| Bureau (murs rigides) | 3 |
| Bureau (cloisons légères) | 2.6 |
| Bureau dense | 4 |
Notes :
- Pour un environnement spécifique, l'exposant "n" peut être déterminé de manière empirique en mesurant la force du signal reçu (RSSI) en fonction de la distance par rapport à l'émetteur utilisé. L'exposant de l'environnement correspondra à la valeur "n" de la courbe théorique de FRIIS qui modélise le mieux le comportement expérimental.
Bilan de liaison : Il s'agit simplement d'une équation décrivant les performances d'une liaison de communication en tenant compte de tous les gains et pertes dans les éléments du trajet RF de la liaison. Une équation de bilan de liaison typique ressemble à ceci :
LB (dB) = Puissance d'émission (dBm) + Gain de l'antenne d'émission (dB) + Gain de l'antenne de réception (dB) - Sensibilité du récepteur (dBm)
|
Puissance minimale du signal requise par le récepteur pour décoder avec succès le message transmis. |
|
Puissance à laquelle l'émetteur envoie le signal, généralement exprimée en dBm. |
|
Gain fourni par les antennes de l'émetteur et du récepteur pour amplifier le signal. Plus le gain de l'antenne est élevé, plus la portée est grande. |
Alors, quelle est la portée de mon système ?
Après avoir calculé le bilan de liaison de votre système, il est facile de trouver la distance qui produit l'affaiblissement de parcours consommant ce bilan de liaison. Cependant, il est recommandé de prévoir une marge sur le bilan de liaison afin de garantir une liaison radio fiable dans la plupart des conditions. En effet, l'environnement n'est pas constant !