Vous n’en avez peut-être pas entendu parler, mais OFDMA, qui signifie Orthogonal Frequency Division Multiple Acces, représente une avancée significative dans la façon dont nous restons connectés avec le monde.
Le Wi-Fi 6 exploite l’OFDMA en divisant la bande passante du canal disponible en unités de ressources (RU) plus petites. Ce faisant, il améliore la qualité de la connexion et, contrairement aux technologies Wi-Fi précédentes, permet à des centaines d’appareils de se connecter de manière transparente à un seul réseau en même temps. Surtout dans les endroits très fréquentés comme les aéroports et les stades, ce système pourrait potentiellement faire passer de nombreuses connexions et transferts de données à un niveau supérieur.
Alors qu’est-ce que l’OFDMA et comment nous offre-t-il tout cela ?
Qu’est-ce que l’OFDMA ?
OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) est une technologie de communication sans fil qui gagne en popularité ces dernières années, notamment dans le contexte des réseaux 5G et du Wi-Fi 6.
L’OFDMA trouve ses origines au début des années 2000, lorsque des chercheurs de l’Université de Californie à Los Angeles (UCLA) et de l’Université de Californie à Berkeley (UC Berkeley) ont commencé à explorer le concept de division d’un canal en plusieurs sous-porteuses pour augmenter la capacité de transmission. réseaux sans fil. L’idée était d’utiliser des fréquences orthogonales pour minimiser les interférences et augmenter l’efficacité globale du système.
Au début des années 2010, l’organisme de normalisation 3GPP (Third Generation Partnership Project) a commencé à explorer l’utilisation de l’OFDMA dans les réseaux LTE (Long-Term Evolution). Cela a conduit au développement des premiers systèmes LTE basés sur OFDMA, qui ont été déployés dans plusieurs pays à travers le monde.
Depuis lors, l’OFDMA est devenue une technologie clé dans le développement des réseaux 5G, de nombreux opérateurs de réseaux sans fil et fabricants d’équipements investissant massivement dans son développement et son déploiement.
L’OFDMA est important en termes de connexion pour plusieurs raisons :
- Capacité accrue: OFDMA permet de diviser un canal en plusieurs sous-porteuses, ce qui augmente la capacité globale du système. Ceci est particulièrement important dans les zones à forte densité où la demande de bande passante sans fil est élevée.
- Efficacité améliorée: En divisant le canal en plusieurs sous-porteuses, l’OFDMA réduit le temps perdu en transmission et en réception, conduisant à une efficacité améliorée et à une latence réduite.
- Meilleures performances dans les bandes hautes fréquences: L’OFDMA est particulièrement bien adapté à une utilisation dans les bandes de hautes fréquences, telles que les fréquences d’ondes millimétriques (mmWave), qui sont sujettes aux interférences et ont une portée limitée.
- La flexibilité: OFDMA permet une allocation flexible des ressources, ce qui permet aux opérateurs de réseau d’adapter le système pour répondre aux besoins spécifiques de leurs utilisateurs
Comment fonctionne l’OFDMA en Wi-Fi 6 ?
L’OFDMA dans Wi-Fi 6 fonctionne en divisant la bande passante du canal disponible en unités de ressources (RU) plus petites. Chaque RU peut être attribuée à un utilisateur différent, permettant à plusieurs utilisateurs de transmettre et de recevoir des données simultanément sur le même canal.
Le Wi-Fi 6 prend en charge une variété de tailles de RU, allant de 26 sous-porteuses à 996 sous-porteuses. La taille de RU utilisée dépend de la bande passante du canal et du nombre d’utilisateurs partageant le canal. Mais comment fonctionne l’OFDMA en Wi-Fi 6 ?
Diviser le canal en RU
Le point d’accès Wi-Fi 6 divise la bande passante du canal disponible en RU en envoyant une trame spéciale appelée trame RUMA (Resource Unit Allocation Map). La trame RUMA indique à tous les utilisateurs du réseau comment la bande passante du canal a été divisée en RU.
Allocation des RU aux utilisateurs
Le point d’accès Wi-Fi 6 utilise MU-OFDMA pour attribuer des RU aux utilisateurs. MU-OFDMA prend en compte un certain nombre de facteurs, tels que les débits de données des utilisateurs, les conditions des canaux et les exigences d’équité, pour allouer les RU aux utilisateurs de manière à maximiser les performances globales.
Transmission et réception de données sur les EF
Le point d’accès Wi-Fi 6 transmet et reçoit des données sur chaque RU à l’aide de l’OFDM. L’OFDM divise la RU en un certain nombre de sous-porteuses, chacune étant modulée indépendamment. Cela permet au point d’accès de transmettre et de recevoir des données de plusieurs utilisateurs simultanément sans interférer les uns avec les autres.
Comment l’OFDMA améliore-t-il la vitesse et la capacité du réseau ?
L’accès multiple par répartition orthogonale de la fréquence améliore la vitesse et la capacité du réseau de plusieurs manières. Premièrement, il permet à plusieurs utilisateurs de partager le même canal sans interférer les uns avec les autres. En effet, l’OFDMA divise le canal en plusieurs sous-porteuses et chaque sous-porteuse peut être attribuée à un utilisateur différent. Cela contraste avec l’accès multiple par répartition en fréquence (FDMA) traditionnel, dans lequel chaque utilisateur se voit attribuer un canal dédié.
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Deuxièmement, l’accès multiple par répartition orthogonale de la fréquence est plus efficace en termes d’utilisation spectrale que le FDMA. En effet, l’OFDMA ne gaspille aucun spectre sur les bandes de garde, qui sont des espaces entre les canaux utilisés pour éviter les interférences. En revanche, la FDMA nécessite des bandes de garde entre les canaux pour éviter les interférences.
Troisièmement, l’accès multiple par répartition orthogonale de la fréquence est plus résistant aux interférences que le FDMA. En effet, l’OFDMA utilise des sous-porteuses orthogonales, suffisamment espacées les unes des autres pour ne pas être corrélées les unes aux autres. Cela signifie que les interférences d’une sous-porteuse n’affecteront pas les autres sous-porteuses.
Comme des pièces de puzzle
L’OFDMA et le Wi-Fi 6 peuvent être considérés comme des pièces de puzzle qui s’emboîtent parfaitement. L’OFDMA est important pour le Wi-Fi 6 car il permet aux réseaux Wi-Fi de prendre en charge simultanément davantage d’utilisateurs et d’appareils, d’améliorer l’efficacité spectrale et de réduire la latence.
Selon une rechercheOFDMA offre les avantages suivants pour le Wi-Fi 6 et la norme 802.22 :
Efficacité spectrale améliorée
L’efficacité spectrale est la quantité de données pouvant être transmises sur une bande passante de canal donnée. OFDMA améliore l’efficacité spectrale en permettant à plusieurs utilisateurs de partager le même canal sans interférer les uns avec les autres. En effet, chaque utilisateur se voit attribuer un ensemble unique de RU, qui sont transmises en parallèle.
Latence réduite
La latence est le temps nécessaire aux données pour voyager d’un point à un autre. OFDMA réduit la latence car il permet à plusieurs utilisateurs de transmettre et de recevoir des données simultanément. Cela signifie que les utilisateurs n’ont pas besoin d’attendre que les autres utilisateurs aient fini de transmettre avant de pouvoir commencer à transmettre.
Capacité accrue
La capacité est le nombre d’utilisateurs pouvant se connecter à un réseau en même temps. L’OFDMA augmente la capacité des réseaux Wi-Fi en permettant à davantage d’utilisateurs de se connecter au même réseau et en améliorant l’efficacité spectrale.
Performances améliorées dans les environnements encombrés
L’OFDMA fonctionne mieux dans les environnements encombrés que les technologies Wi-Fi traditionnelles car il est moins sensible aux interférences. En effet, l’OFDMA utilise des RU suffisamment espacées les unes des autres pour ne pas être corrélées les unes aux autres. Cela signifie que les interférences provenant des RU d’un utilisateur sont moins susceptibles d’affecter les RU d’un autre utilisateur.
OFDM et FDM
Le multiplexage par répartition en fréquence (FDM) et le multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence (OFDM) sont tous deux des techniques de multiplexage qui permettent de transmettre plusieurs signaux sur un seul canal. Il existe cependant quelques différences essentielles entre les deux techniques.
Comme expliqué précédemment, l’OFDM fonctionne en divisant la bande passante du canal disponible en plusieurs sous-porteuses à bande étroite. Les sous-porteuses sont rapprochées les unes des autres, mais elles sont orthogonales les unes aux autres. Cela signifie que les sous-porteuses n’interfèrent pas entre elles lorsqu’elles sont transmises simultanément. L’OFDM est généralement utilisé pour les signaux numériques, tels que les signaux de données et audio.
FDM, quant à lui, fonctionne en divisant la bande passante disponible du canal en plusieurs bandes de fréquences. Chaque bande de fréquence est affectée à un signal différent et les signaux sont transmis simultanément. FDM est généralement utilisé pour les signaux analogiques, tels que les signaux vocaux et vidéo.
Voici un tableau qui résume les principales différences entre FDM et OFDM :
| Fonctionnalité | FDM | OFDM |
| Type de signaux | Analogique | Numérique |
| Bandes de fréquence | Large bande | Bande étroite |
| Sous-porteurs | Aucun | Oui |
| Orthogonalité | Non | Oui |
Les avantages de l’OFDM par rapport au FDM sont les suivants :
- L’OFDM est plus efficace que le FDM en termes d’utilisation spectrale. Cela signifie que l’OFDM peut transmettre plus de données sur une bande passante de canal donnée que le FDM.
- L’OFDM est plus résistant aux interférences que le FDM. En effet, l’OFDM utilise des sous-porteuses orthogonales, qui sont moins sensibles aux interférences provenant d’autres signaux.
- L’OFDM est plus flexible que le FDM. L’OFDM peut être utilisé pour transmettre une variété de différents types de signaux, notamment des données, de l’audio et de la vidéo.
Un brillant avenir
La technologie OFDMA devrait continuer de gagner en importance dans les années à venir, car elle offre de nombreux avantages pour diverses industries.
L’accès multiple par répartition orthogonale de la fréquence a déjà été largement adopté dans les systèmes de communication sans fil de pointe tels que le Wi-Fi, le LTE et la 5G, et son importance ne fera que croître à mesure que ces technologies évoluent. Par exemple, l’OFDMA devrait jouer un rôle central dans le développement des réseaux 6G, qui offriront des taux de transfert de données encore plus élevés et prendront en charge un nombre encore plus important d’appareils connectés.
En plus de son utilisation dans les réseaux de communication sans fil, l’accès multiple par répartition orthogonale de la fréquence est également exploité dans l’industrie automobile pour développer des technologies innovantes telles que la communication de véhicule à véhicule (V2V) et la conduite autonome. La communication V2V permet aux véhicules de partager des informations sur leur emplacement, leur vitesse et leur direction, améliorant ainsi la sécurité et l’efficacité du trafic. Les voitures autonomes s’appuient sur l’OFDMA pour communiquer avec les autres véhicules, les piétons et les infrastructures afin de naviguer en toute sécurité.
De plus, l’accès multiple par répartition orthogonale de la fréquence est utilisé dans l’automatisation industrielle pour créer des usines intelligentes et des réseaux IoT (Internet des objets). Les usines intelligentes utilisent l’OFDMA pour connecter des machines et des capteurs, permettant ainsi la collecte de données et le contrôle des processus de fabrication. L’IoT s’appuie sur l’OFDMA pour connecter des milliards d’appareils à Internet, leur permettant ainsi de partager et de collecter des données.
De plus, l’accès multiple par répartition orthogonale de la fréquence est appliqué dans le secteur de la santé pour développer des technologies avancées telles que la télémédecine et les appareils portables. La télémédecine utilise l’OFDMA pour connecter à distance les médecins aux patients, éliminant ainsi le besoin pour les patients de se rendre physiquement au cabinet d’un médecin. Les appareils portables tels que les trackers de fitness et les montres intelligentes s’appuient sur l’OFDMA pour collecter les données de santé et de forme physique des utilisateurs.
La technologie évolue à un rythme que nous n’aurions jamais imaginé et, dans les prochaines années, le transfert de données, même très volumineuses, prendra probablement des dimensions complètement différentes en raison de la fusion de ces technologies. N’oubliez pas que suivre le moment présent, c’est gérer l’avenir, alors continuez à lire et à apprendre !
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