Norme LBT en 2.4 GHz

Nouvelle norme 2.4 GHz à partir du 1.1.2015 !

 
Le passage de la norme EN 300328V1.7.1 à la norme V1.8.1va enfin éviter les collisions...

... entre paquets d'information transmis entre l'émetteur et le récepteur !

Depuis quelques années, l'utilisation de la bande 2.4GHz pour la transmission de données, notamment en radiocommande de modèles réduits, devait se plier à la version 1.7.1 de la norme européenne EN 300328, datée 2006-10. L'usage de cette bande 2.4 GHz a énormément amélioré la sécurité des radiocommandes de modèles réduits volants en évitant quasi complètement les risques d'interférences entre plusieurs émetteurs allumés simultanément sur les bandes "classiques "35, 40, 41 ou 72 MHz. Cependant, du point de vue purement technique, la norme 1.7.1 comportait encore plusieurs aspects perfectibles.

Rappelons que la bande 2.4 GHz comporte 83 canaux de communication entre les fréquences 2.400 MHz et 2.4835 MHz et que, selon le protocole utilisé, nos ensembles utilisent un, plusieurs ou la quasi totalité de ces canaux sur un mode commuté ("frequency hopping" ou "spread spectrum") pendant une session de communication entre émetteur et récepteur. La norme 1.7.1 permet à un émetteur d'envoyer, tant à l'allumage que pendant la session de commande, ses signaux sur un quelconque de ces canaux. Ce n'est que si la communication avec le récepteur ne se fait pas correctement que l'ensemble choisira un autre des canaux, en espérant que le nouveau choix soit disponible... La conséquence d'une utilisation simultanée d'un canal par plus d'un ensemble est en réalité une "interférence" qualifiée qui se matérialise par l'absence momentanée des communications pour les deux ensembles émetteur-récepteur impliqués ! Heureusement, comme nos systèmes de radiocommande renvoient leurs informations de positionnement des servos plusieurs dizaines de fois par seconde, de telles "interférences" passent quasi toujours inaperçues. Mais cela fait quand même désordre de permettre à un nouveau venu dans le spectre des fréquences utilisées à ce moment à cet endroit de la planète de pouvoir effectivement perturber un autre canal de communication stable et parfaitement établi...

C'est là que la norme EN 300328V1.8.1 (2012-07) apporte une nette amélioration.

Le concept de "détection des collisions" est depuis très longtemps implémenté dans les communications sur les réseaux informatiques ("ethernet") où tous les systèmes connectés sur un même réseau doivent implémenter le concept "Carrier Sense Multiple Access With Collision Detection" (en abrégé CSMA/CD). En quelques mots, un ordinateur qui veut envoyer des données (les ordinateurs envoient toujours leurs données par "paquets" d'environ 1500 bytes) sur son réseau local (qui est par définition un mode "multiple access" puisque plusieurs ordinateurs peuvent y être connectés) doit d'abord s'assurer qu'il n'y a pas déjà, à ce moment précis et sur ce même réseau, une communication en cours - c'est la partie "carrier sense" ou détection d'un transport. Si la voie est libre, il peut envoyer des données. Mais il peut arriver qu'un autre ordi sur le même réseau prenne lui aussi sa décision d'envoyer ses paquets précisément au même moment... Il y aura "collision" et donc interférence. Les deux canaux de communication seront perturbés. Le protocole de communication utilisé (ethernet)  impose alors aux deux responsables de la collision une période de silence d'une durée aléatoire, avant de tenter à nouveau d'envoyer leurs paquets de données. Comme il est très peu probable qu'ils enverront leur salve au même moment, leurs informations ont de bonnes chances d'atteindre cette fois leurs destinataires respectifs... Et de la sorte, sur un même câble, on peut faire dialoguer entre eux plusieurs dizaines d'ordinateurs.

Une variante radio de ce concept de "carrier detect" fait partie de la nouvelle norme 1.8.1. Mais comme le "support physique" de la communication n'est pas un fil, mais une bande de fréquences radio, les choses se passent différemment. On parle du concept "Listen Before Talk" ou LBT (littéralement "écouter avant de parler" - comme on l'apprend généralement à nos enfants...) et ça exprime bien l'idée sous-jacente.

La norme 1.8.1 impose qu'avant d'envoyer de l'information sur un des 83 canaux, l'émetteur doit d'abord s'assurer que ce canal est libre! Cela semble relever du simple bon sens, quand on y pense, mais notre expérience des dernières années a prouvé que cette précaution n'est pas indispensable pour que "ça marche" dans la réalité!

Donc, à partir du 1er janvier 2015 (il y aura bientôt 2 mois déjà au moment où j'écris ceci), les nouveaux ensembles de radiocommande doivent implémenter la nouvelle norme, et particulièrement le LBT. Cette disposition pourrait nous inquiéter, mais heureusement, il est prévu des dérogations (ouf!).

  1. Le mode de transmission que nos appareils de radiocommande utilisent quasiment tous correspond à une de ces dérogations. Nous n'utilisons effectivement la fréquence d'un canal donné que pendant une petite partie du temps, car un train de signaux n'est qu'une série de courtes impulsions dont les écarts déterminent les positions des commandes. Si le "Medium Usage Factor" (MU-factor) est moins de 10 %, on peut se permettre d'ignorer le LBT. C'est souvent le cas pour les radios actuelles (re ouf !).
  2. On peut continuer à vendre les appareils actuellement en stock chez les commerçants et les importateurs (ils en seront reconnaissants au législateur !), mais toute nouvelle production qui sera importée en Europe devra se conformer à la nouvelle norme.

Dans ses numéros de novembre et décembre 2014, la revue allemande Modell a publié deux articles techniques sur la question et a également interrogé plusieurs fabricants importants de matériel de radiocommande sur leur vision de l'avenir et de leur mise en conformité avec la nouvelle norme. Ils ont tous affirmé se conformer aux nouvelles normes et certains ont même affirmé être déjà "dans la norme". Comme quasi tous les appareils déjà en circulation peuvent être actualisés par l'installation de versions corrigées de leur "firmware", la plupart des ensembles existants pourront même être équipés du LBT lors d'un upgrade.

En conclusion, pas de panique !

La nouvelle norme EN 300328V1.8.1 (2012-07) ne fera de tort à personne et pourra en réalité (par la disparition des collisions qui aujourd'hui passent le plus souvent inaperçues mais rendent nos systèmes inopérants pendant de courtes périodes) encore améliorer l'exploitation de la bande 2.4 GHz!

Merci, Monsieur Hertz !

Robert Herzog - 12 février 2015

 

Complément au 1 janvier 2017:

La norme LBT a encore subi une amélioration. Elle porte le numéro EN 300328V1.9.1

Les différences avec la norme EN 300328V1.8.1 sont décrites ici. Elles concernet avant tout une simplification pour les producteurs de matéreil, mais la philosophie reste la même : "écoutez avant de parler !".