Le CPL

Le CPL
Le terme Courants Porteurs en Ligne (CPL) réfère à une technologie permettant le transfert d'informations
numériques en passant par les lignes électriques. De ce fait, il s'agit d'une alternative aux traditionnels câbles et
à la technologie Wifi.
Le CPL existe depuis plusieurs années mais ce n’est que récemment qu’il s’est répandu sur les marchés.
En effet, dès 1950, les premiers tests sur le CPL ont commencés. Cependant, la puissance était faible
(fréquence 10Hz). Dans les années 80/90, des recherches ont eu lieu pour utiliser la bande de fréquences 5500 kHz.
Ce n’est que dans les années 2000 que le CPL a commencé à être réglementé et à se répandre sur le marché.
Comment marche le CPL ?
Le principe des CPL consiste à superposer au courant électrique de 50 ou 60 Hz un signal à plus haute
fréquence et de faible énergie. Ce deuxième signal se propage sur l'installation électrique et peut être reçu et
décodé à distance. Ainsi le signal CPL est reçu par tout récepteur CPL qui se trouve sur le même réseau
électrique.
On classe traditionnellement les CPL en deux catégories en fonction du débit offert. Les CPL à haut débit
utilisent des modulations multiporteuses de type OFDM dans la bande (bande 1,6 à 30 MHz). Les CPL à bas
débit utilisent des techniques de modulations assez simples, par exemple quelques porteuses (mais une seule à
la fois) en modulation de fréquence. Les bandes des fréquences utilisées sont comprises entre 9 et 150 kHz en
Europe et entre 150 et 450 kHz aux États-Unis (il n'y a pas de radios grandes-ondes aux USA).
En haut comme en bas débit, la communication est soumise aux bruits et aux atténuations. Il est donc
nécessaire de mettre en œuvre de la redondance, par exemple sous la forme de codes correcteurs d'erreurs.
Un coupleur intégré en entrée des récepteurs CPL élimine les composantes basses fréquences avant le
traitement du signal.
Le modem transforme un flux de bits en signal analogique pour l'émission et inversement en réception, celui-ci
inclut les fonctions d'ajout de la redondance et de reconstitution du flux de bits original ou correction d'erreur.
Avantages
Les avantages de cette technologie sont importants puisqu’elle profite d’un support existant (le câble
électrique) qui est très généralisé et à forte capillarité, pour véhiculer de manière fiable des données
informatiques. Le CPL est à ce jour principalement utilisé sur le réseau électrique privé, où il permet de
s’affranchir de la pose d’un câblage réseau ainsi que des obstacles divers tels les murs épais. Cela n’en fait pas
un concurrent pour les autres technologies de télécommunications, qui ont pour chacune leurs avantages et
inconvénients, mais une solution complémentaire crédible et aujourd'hui arrivée à maturité .
Pour un particulier l’utilisation du CPL en bas débit donne accès à des applications de type domotique (contrôle
du chauffage, de l’éclairage etc…) et en haut débit il pourra faciliter la mise en place d’un réseau local
informatique (LAN) de partage de fichiers ou d’accès Internet. En remplacement d’un câblage Ethernet ou d’un
réseau WIFI au sein d’un appartement, d’une maison, le réseau électrique distribue facilement et rapidement
les données multimédias sur chaque prise de courant. Pour des établissements à fortes contraintes tels les
monuments historiques, les courants porteurs en ligne permettent le déploiement d’une infrastructure
télécom (données + voix) respectueuse du site. Son utilisation est d’ailleurs aujourd’hui largement répandue
depuis plus de cinq ans dans les hôtels, les résidences étudiantes, les établissements scolaires ou de santé.
Bénéficiant d’une forte flexibilité, un réseau CPL peut évoluer en fonction des besoins en points de connexion
au sein de la zone desservie. Dans un réseau de type Homeplug, bien que les débits annoncés par les fabricants
soient inférieurs en pratique (c’est aussi le cas pour le WI-FI), ils restent suffisants pour satisfaire la plupart des
besoins.
En extérieur sur le réseau électrique public (appartenant à des régies ou collectivités), un système CPL basé sur
des injecteurs et des répéteurs en basse tension peut parfois être une solution de desserte pour apporter
l’Internet à des zones rurales isolées ou des accès au web et à la téléphonie à très bas coût pour des logements
sociaux. Dans certains projets urbains il vise également à la réalisation d’économies d’énergie dans les
habitations, qui bénéficient par ce biais d’une meilleure efficacité énergétique. Le CPL évite ainsi très souvent
de lourds travaux et désagréments liés à la construction du réseau.
De plus le CPL étant une technologie filaire, il offre les faibles temps de réponse nécessaires à certaines
applications comme la télévision haute définition (TVHD) et la voix sur IP (VoIP), et assure également avec
certains standards une qualité de service (QoS) de bout en bout. Les autres avantages d’un réseau CPL haut
débit sont la sécurité contre les intrusions (média difficile d’accès), la réduction du coût de l’infrastructure
télécom et du délai de sa réalisation. Par ailleurs les dernières solutions basée sur cette technologie intègrent
des mécanismes de filtrage de fréquences (notch) qui évitent de perturber (et d’être perturbé) par les autres
signaux qui pourraient être présents au voisinage sur la même bande de fréquence (ondes courtes). Grâce aux
modes d’économie d’énergie présents sur certains produits, l’activité sur le réseau électrique et donc la
consommation des équipements est réduite au minimum lorsqu’il n’y a pas de trafic.
Inconvénients
Si dans le principe cette technique semble assez séduisante, elle présente néanmoins des inconvénients
notables liés à son principe même. Le signal haute fréquence généré par le modem est véhiculé par les fils du
secteur, or ces fils n'ont pas été conçus initialement pour véhiculer un tel type de signal. Ces fils secteurs se
transforment donc tout simplement en antennes et rayonnent des ondes hautes fréquences dans tout
l’environnement. Selon la qualité de l'installation électrique et de l'isolation électromagnétique, ces ondes
peuvent se propager et être perturbatrices jusqu'à plusieurs centaines de mètres. Dans ce cas les matériels
sensibles à la haute fréquence mais aussi, tout simplement, les récepteurs radio en ondes courtes, peuvent
être perturbés. De la même façon, le signal CPL en lui-même peut être perturbé par des flux
électromagnétiques émis par des écrans d'ordinateurs, transformateurs, et tout émetteur ou émetteurrécepteur utilisant ces fréquences (radiodiffusion, communications civiles ou militaires, radioamateurs)…
Il n'existe pas de normes définitives concernant les CPL. Il n'est ainsi pas rare de trouver des modems dont les
rayonnements vont bien au-delà des normes de CEM (compatibilité électromagnétique) imposées aux autres
matériels. Si la densité de réseau est faible, les risques de perturber le voisinage restent faibles. À l'inverse,
dans des immeubles ou dans des zones où la densité de tels réseaux serait élevée, le brouillage
électromagnétique pourrait devenir intense. Pour cette raison, dans les hôpitaux, les CPL ne sont pas bien
acceptés. Dans certains pays, cette technologie tend à être abandonnée, au moins dans le domaine de l'accès
Internet, tant les problèmes de voisinage et de perturbations environnementales risquent d'être insolubles.
Comme pour les autres technologies émettant des rayonnements électromagnétiques, on peut se poser des
questions sur les effets sur la santé des CPL. Les rayonnements sont de faible puissance mais se font
généralement 24 h/24 et dans toutes les pièces (par exemple à la tête du lit où passent les câbles électriques
alimentant les prises électriques).
Les signaux numériques véhiculés par CPL ne sont pas arrêtés par les compteurs électriques et ont une portée
efficace de 300 m (1000 m théorique avant atténuation complète). Bien que cela soit un avantage dans certains
cas, la faille de sécurité que cela induit est problématique. Les adaptateurs CPL ont de plus en plus tendance à
embarquer des cryptoprocesseur pour chiffrer les communications. Même si les derniers standards en vigueur
se basent sur des algorithmes de chiffrement plus fort (AES-128 pour HomePlug AV et 3DES pour DS2), des
intrusions dans le réseaux restent possibles dans la mesure d'attaques ciblées et menées par des personnes
expérimentées
Application
La technique CPL haut-débit permet de faire passer des données informatiques sur le réseau électrique, et ainsi
étendre un réseau local existant ou partager un accès Internet existant via les prises électriques grâce à la mise
en place de boîtiers spécifiques. Dans l'état actuel de la technique, les débits atteints sont compris entre
14 Mbit/s et 200 Mbit/s (produits basés sur le chipset DS2).
La technique CPL bas-débit s'adresse principalement à deux applications. Le standard domotique EHS/Konnex
utilise les CPL pour mettre en réseau des appareils électriques dans des domaines aussi divers que les machines
à laver, les volets roulants, le chauffage. On utilise aussi les CPL bas-débit pour des applications de gestion du
réseau de transport et de distribution électrique ou encore de télérelève des compteurs électriques. Les débits
sont typiquement de 2,4 à 20 kbit/s.
WIFI
Wi-Fi (prononcé /wifi/) est une technique de réseau informatique sans fil mise en place pour fonctionner en
réseau interne et, depuis, devenu un moyen d’accès à haut débit à Internet. Il est basé sur la norme IEEE
802.11 (ISO/CEI 8802-11).
Introduction
La norme IEEE 802.11 (ISO/CEI 8802-11) est un standard international décrivant les caractéristiques d’un réseau
local sans fil (WLAN). La marque déposée « Wi-Fi » correspond initialement au nom donné à la certification
délivrée par la WECA (« Wireless Ethernet Compatibility Alliance »), organisme ayant pour mission de spécifier
l’interopérabilité entre les matériels répondant à la norme 802.11 et de vendre le label « Wi-Fi » aux matériels
répondant à leurs spécifications. Par abus de langage (et pour des raisons de marketing) le nom de la norme se
confond aujourd’hui avec le nom de la certification (c’est du moins le cas en France, en Espagne, au Canada…).
Ainsi, un réseau Wi-Fi est en réalité un réseau répondant à la norme 802.11. Dans d’autres pays (en Allemagne,
aux États-Unis par exemple) de tels réseaux sont correctement nommés WLAN (Wireless LAN).
Grâce au Wi-Fi, il est possible de créer des réseaux locaux sans fil à haut débit. Dans la pratique, le Wi-Fi
permet de relier des ordinateurs portables, des machines de bureau, des assistants personnels (PDA), des
objets communicants ou même des périphériques à une liaison haut débit (de 11 Mbit/s théoriques ou 6
Mbit/s réels en 802.11b à 54 Mbit/s théoriques ou environ 25 Mbit/s réels en 802.11a ou 802.11g et 300
Mbit/s théoriques pour le 802.11n en version draft 2.0) sur un rayon de plusieurs dizaines de mètres en
intérieur (généralement entre une vingtaine et une cinquantaine de mètres). Dans un environnement ouvert, la
portée peut atteindre plusieurs centaines de mètres voire dans des conditions optimales plusieurs dizaines de
kilomètres (pour la variante WiMAX ou avec des antennes directionnelles).
Ainsi, des fournisseurs d’accès à Internet commencent à irriguer des zones à forte concentration d’utilisateurs
(gares, aéroports, hôtels, trains…) avec des réseaux sans fil connectés à l’Internet. Ces zones ou point d’accès
sont appelées bornes Wi-Fi ou points d’accès Wi-Fi et en anglais « hot spots ».
Les iBooks d’Apple, Inc. furent, en 1999, les premiers ordinateurs à proposer un équipement Wi-Fi intégré (sous
le nom d’AirPort), bientôt suivis par le reste de la gamme. À partir de 2003, on voit aussi apparaître des
modèles de PC portables bâtis autour de la technologie Intel Centrino, qui leur permettent une intégration
similaire. Les autres modèles de PC doivent encore s’équiper d’une carte d’extension adaptée (PCMCIA, USB,
Compact Flash, SD, PCI, MiniPCI, etc.).
Le nom Wi-Fi
Le terme Wi-Fi est largement connu pour être la contraction de Wireless Fidelity, mais c’est une explication
erronée, comme l’explique Phil Belanger, un des fondateurs de la WECA, commanditaire de cette
dénomination.
En fait le groupe avait demandé à une agence de publicité de lui proposer un nom plus facile à utiliser que
« IEEE 802.11b Direct Sequence Spread Spectrum ». L’agence leur a proposé une dizaine de noms ; parmi ceuxci, la WECA choisit celui-de Wi-Fi qui sonnait un peu comme Hi-Fi. Initialement, cela n’avait pas un sens précis ;
mais pour que le grand public comprenne mieux de quoi il s’agissait, la WECA présente ce nom avec le slogan :
« The Standard for Wireless Fidelity » (« le standard pour la fidélité sans-fil »).
L’idée que Wi-Fi signifie wireless fidelity est désormais répandue. Ainsi, même si associer « fidélité » à la
technique de réseau sans fil n’a aucun sens, le but marketing de diffuser un terme populaire pour la norme
« IEEE 802.11b » a été atteint.
Lorsque le terme Wi-Fi est apparu, certains constructeurs et revendeurs l’ont associé à des équipements ne
supportant pas la technologie « IEEE 802.11 » mais étant compatibles avec une technique de réseau sans fil,
par exemple :
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réseaux sans fils personnels WPAN Wireless Personal Area Networks : Bluetooth, Infrarouge, ZigBee ;
réseaux sans fils locaux WLAN – Wireless Local Area Networks : Wi-Fi, Hyperlan ;
réseaux sans fils métropolitains WMAN – Wireless Metropolitain Area Networks : BLR (Boucle Locale
Radio), WiMax ;
réseaux sans fils nationaux WWAN – Wireless Wide Area Networks : GSM, GPRS, UMTS (3G).
Le mot Wi-Fi, avec le W et le F majuscule signifie la compatibilité avec les spécifications d’interopérabilité
802.11 de la WECA (on le trouve aussi écrit tout en majuscule). Il est représenté par un logo déposé, le "Wi" est
écrit en blanc sur un fond noir, le "Fi" est écrit en noir sur un fond blanc. Le tout avec le petit TM, "™"
(Trademark : marque déposée), est représenté généralement à la base comme ceci:
Sur un équipement que l’on souhaite acheter, le logo Wi-Fi blanc et noir, ou la mention du standard « IEEE
802.11 », garantit que le matériel est compatible avec la technique de réseau sans fil « IEEE 802.11 ».
Aujourd’hui, compte-tenu de l’évolution de la norme 802.11, il est prudent de vérifier quel standard respecte
un équipement : 802.11b, 802.11g ou bien 802.11n. Le logo Wi-Fi avec un rond noir en arrière plan, signifie que
l’on se trouve dans une zone où un réseau Wi-Fi « IEEE 802.11 » est présent.
Technique du Wi-Fi
Disponibilité
En pratique, pour un usage informatique d’un réseau Wi-Fi, il est nécessaire de disposer au minimum de deux
équipements Wi-Fi, par exemple un ordinateur, et un routeur Wi-Fi. L’ordinateur doit être équipé d’une carte
Wi-Fi, qui contient une antenne, et de pilotes qui permettent de faire fonctionner cette carte. Les types,
nombres, débit et distances entre les équipements varient en fonctions de détails techniques, dont certains
sont précisés dans cet article.
Wi-Fi et logiciel libre
Pour la plupart des adaptateurs depuis la fin 1998. Du code pour les puces Atheros, Prism, Harris/Intersil et
Aironet (constructeur Wi-Fi du même nom) est principalement partagé par les 3 BSD. Darwin et Mac OS X, en
dépit de leur chevauchement avec FreeBSD, ont leur propre et unique implémentation. Dans OpenBSD 3.7,
d’autres drivers pour des chipsets sans-fils sont disponibles, y compris RealTek RTL8180L, Ralink RT25x0, Atmel
AT76C50x et Intel 2100/2200BG/2225BG/2915ABG. Ceci est dû, au moins en partie, à l’effort d’OpenBSD pour
soutenir les drivers open source pour les composants réseau sans fil. Il est possible que de tels pilotes puissent
être implémentés par d’autres BSDs s’ils n’existent pas déjà. Le NdisWrapper est aussi disponible sous FreeBSD.

Linux : Depuis la version 2.6, certains matériels Wi-Fi sont supportés nativement dans le noyau Linux.
Le support pour Orinoco, Prism, Aironet et Atmel est inclus dans la branche principale de
l’arborescence du noyau, alors que ADMtek et Realtek RTL8180L sont tous deux supportés par des
pilotes de code fermé fournis par les fabricants et des pilotes open source écrits par la communauté.
Les radios Intel Calexico sont supportées par des drivers open source disponible sur SourceForge.net.
Atheros et Ralink RT2x00 sont supportés à travers des projets open source. Depuis le noyau Linux
2.6.17, les composants Broadcom, utilisés sur des cartes telles que Apple Airport Extreme, sont
supportés grâce au pilote libre b43 [archive]. Dans les autres cas, le support pour d’autres cartes sans
fil est disponible à travers l’usage du pilote NdisWrapper open source : il permet à Linux de faire
tourner sur des architectures Intel x86 le pilote du constructeur, prévu pour Windows. La FSF a
recommandé certaines cartes.
Structure (couches du protocole)

Les systèmes BSD (FreeBSD, NetBSD et OpenBSD) ont eu un support
La norme 802.11 s’attache à définir les couches basses du modèle OSI pour une liaison sans fil utilisant des
ondes électromagnétiques, c’est-à-dire :


la couche physique (notée parfois couche PHY), proposant trois types de codage de l’information ;
la couche liaison de données, constituée de deux sous-couches :
o le contrôle de la liaison logique (Logical Link Control, ou LLC) ;
o le contrôle d’accès au support (Media Access Control, ou MAC).
La couche physique définit la modulation des ondes radioélectriques et les caractéristiques de la signalisation
pour la transmission de données, tandis que la couche liaison de données définit l’interface entre le bus de la
machine et la couche physique, notamment une méthode d’accès proche de celle utilisée dans le standard
Ethernet et les règles de communication entre les différentes stations. La norme 802.11 propose donc en
réalité trois couches (une couche physique appelée PHY et deux sous-couches relatives à la couche liaison de
données du modèle OSI), définissant des modes de transmission alternatifs que l'on peut représenter de la
manière suivante:
Couche Liaison de 802.2 (LLC)
données
802.11 (MAC)
Couche Physique
DSSS FHSS Infrarouges
(PHY)
Il est possible d’utiliser n’importe quel protocole de transport sur un réseau 802.11 au même titre que sur un
réseau ethernet.
Modes de mise en réseau
Le mode "infrastructure"
Le mode Infrastructure est un mode de fonctionnement qui permet de connecter les ordinateurs équipés d’une
carte Wi-Fi entre eux via un ou plusieurs Point d’accès (PA) qui agissent comme des concentrateurs (exemple :
répéteur ou commutateur en réseau Ethernet). Ce mode est essentiellement utilisé en entreprise. La mise en
place d’un tel réseau oblige de poser à intervalle régulier des bornes (PA) dans la zone qui doit être couverte
par le réseau. Les bornes, ainsi que les machines, doivent être configurées avec le même nom de réseau (SSID =
Service Set IDentifier) afin de pouvoir communiquer. L’avantage de ce mode est de garantir un passage obligé
par le PA, il est donc possible de vérifier qui accède au réseau. En revanche, le réseau ne peut pas s’agrandir,
hormis en posant de nouvelles bornes.
Le mode "ad hoc"
Le mode « Ad-Hoc » est un mode de fonctionnement qui permet de connecter directement les ordinateurs
équipés d’une carte Wi-Fi, sans utiliser un matériel tiers tel qu’un point d’accès ((en)Access Point [AP]). Ce
mode est idéal pour interconnecter rapidement des machines entre elles sans matériel supplémentaire
(exemple : échange de fichiers entre portables dans un train, partage de son accès à Internet dans sa maison,
dans la rue, au café, chez des amis…). La mise en place d’un tel réseau se borne à configurer les machines en
mode ad hoc (au lieu du mode Infrastructure), la sélection d’un canal (fréquence), d’un nom de réseau (SSID)
communs à tous et si nécessaire d'une clé de cryptage. L’avantage de ce mode est de s’affranchir de matériels
tiers coûteux et de permettre une mise en œuvre simple. Des protocoles de routage dynamique (exemples :
OLSR, AODV…) rendent envisageable l'utilisation de réseaux maillés autonomes dans lesquels la portée ne se
limite pas à ses voisins (tous les participants jouent le rôle du routeur).
Controverses, risques et limites
Confidentialité
L’accès sans fil aux réseaux locaux rend nécessaire l’élaboration d’une politique de sécurité dans les entreprises
et chez les particuliers. Il est notamment possible de choisir une méthode de codage de la communication sur
l’interface radio. La plus commune est l’utilisation d’une clé dite Wired Equivalent Privacy (WEP),
communiquée uniquement aux utilisateurs autorisés du réseau.
Toutefois, il a été démontré que cette prétendue sécurité était factice et triviale à violer, avec l’aide de
programmes tels que Aircrack.
En attente d’un standard sérieux de nouvelles méthodes ont été avancées, comme Wi-Fi Protected Access
(WPA) ou plus récemment WPA2. Depuis l’adoption du standard 802.11i on peut raisonnablement parler
d’accès réseau sans fil sécurisé.
En l’absence de 802.11i on peut utiliser un tunnel chiffré (VPN) pour se raccorder au réseau de son entreprise
sans risque d’écoute ou de modification.
Il existe encore de nombreux points d’accès non sécurisés chez les particuliers. Plus de 20 % des réseaux ne
sont pas sécurisés. Il se pose le problème de la responsabilité du détenteur de la connexion Wi-Fi lorsque
l’intrus réalise des actions illégales sur Internet (par exemple en diffusant grâce à cette connexion des vidéos
volées).
D’autres méthodes de sécurisation existent, avec, par exemple, un serveur Radius chargé de gérer les accès par
nom d’utilisateur et mot de passe.
Partage des bandes de fréquences
Le Wi-Fi utilise une bande de fréquence étroite dite « Industrielle, Scientifique et Médicale », ISM, 2,4 à
2,4835 GHz, de type partagée avec d’autres colocataires conduisant à des problèmes de cohabitation qui se
traduisent par des interférences, brouillages causés par les fours à micro-ondes, les transmetteurs
domestiques, les relais, la télémesure, la télémédecine, la télé-identification, les caméras sans fil, le Bluetooth,
les émissions de télévision amateur (amateur TV ou ATV), etc. Inversement, certains systèmes comme la
technique RFID commencent à fusionner avec le Wi-Fi afin de bénéficier de l’infrastructure déjà en place.
En Wi-Fi, il est recommandé de ne pas utiliser la même fréquence que celle utilisée par les voisins immédiats
(collisions) et de ne pas utiliser une fréquence trop proche (interférences). Voir liste des canaux Wi-Fi.