Comment construire un Internet low-tech ?

Comment construire un Internet low-tech ?

L’accĂšs Ă  Internet sans fil est en hausse tant dans les sociĂ©tĂ©s de consommation modernes que dans les pays en dĂ©veloppement.

Dans les pays riches, cependant, l’accent est mis sur la connectivitĂ© permanente et sur des vitesses d’accĂšs de plus en plus Ă©levĂ©es. Dans les pays pauvres, en revanche, la connectivitĂ© est assurĂ©e par des rĂ©seaux beaucoup plus techniques et souvent asynchrones.

Alors que l’approche high-tech pousse de plus en plus les coĂ»ts et la consommation d’énergie d’Internet, les alternatives low-tech aboutissent Ă  des rĂ©seaux beaucoup moins chers et trĂšs Ă©coĂ©nergĂ©tiques qui se combinent bien avec la production d’énergie renouvelable et rĂ©sistent aux perturbations.

Si nous voulons qu’Internet continue de fonctionner dans des circonstances oĂč l’accĂšs Ă  l’énergie est plus limitĂ©, nous pouvons tirer des leçons importantes des technologies de rĂ©seau alternatif. Mieux encore, il n’est pas nĂ©cessaire d’attendre que les gouvernements ou les entreprises dĂ©cident : nous pouvons construire notre propre infrastructure de communication rĂ©siliente si nous coopĂ©rons les uns avec les autres. Ceci est dĂ©montrĂ© par plusieurs rĂ©seaux communautaires en Europe, dont le plus grand compte dĂ©jĂ  plus de 35 000 utilisateurs.

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Image : Un nƓud dans le rĂ©seau Ă©cossais Tegola .

Plus de la moitiĂ© de la population mondiale n’a pas accĂšs au Web « mondial ». Jusqu’à prĂ©sent, Internet est principalement un phĂ©nomĂšne urbain, notamment dans les pays « en dĂ©veloppement ». Les entreprises de tĂ©lĂ©communication hĂ©sitent gĂ©nĂ©ralement Ă  Ă©tendre leur rĂ©seau Ă  l’extĂ©rieur des villes en raison de la combinaison de coĂ»ts d’infrastructure Ă©levĂ©s, de faible densitĂ© de population, de capacitĂ© limitĂ©e Ă  payer pour les services et d’une infrastructure Ă©lectrique peu fiable ou inexistante. MĂȘme dans les rĂ©gions Ă©loignĂ©es des pays « dĂ©veloppĂ©s », la connectivitĂ© Internet n’est pas toujours disponible.

Des entreprises Internet telles que Facebook et Google font rĂ©guliĂšrement les manchettes avec des plans pour connecter ces rĂ©gions Ă©loignĂ©es Ă  Internet. Facebook tente d’y parvenir avec des drones, tandis que Google compte sur les ballons Ă  haute altitude. Il existe des dĂ©fis technologiques majeurs, mais la principale objection Ă  ces plans est leur caractĂšre commercial. Évidemment, Google et Facebook veulent connecter plus de gens Ă  Internet parce que cela augmenterait leurs revenus. Facebook reçoit surtout beaucoup de critiques, car son rĂ©seau fait la promotion de son propre site en particulier et bloque la plupart des autres applications internet. [1]

Pendant ce temps, plusieurs groupes de recherche et les amateurs de rĂ©seaux ont dĂ©veloppĂ© et mis en Ɠuvre des technologies de rĂ©seau alternatif beaucoup moins cher pour rĂ©soudre ces problĂšmes. Bien que ces rĂ©seaux de faible technologie aient fait leurs preuves, ils ont reçu beaucoup moins d’attention. Contrairement aux projets des sociĂ©tĂ©s Internet, ils sont mis en place par de petites organisations ou par les utilisateurs eux-mĂȘmes. Cela garantit un rĂ©seau ouvert qui profite aux utilisateurs au lieu d’une poignĂ©e de sociĂ©tĂ©s. En mĂȘme temps, ces rĂ©seaux low Tech sont trĂšs Ă©conomes en Ă©nergie.

Réseaux longue distance basés sur WiFi

La plupart des rĂ©seaux low Tech sont basĂ©s sur le WiFi, la mĂȘme technologie qui permet l’accĂšs mobile Ă  Internet dans la plupart des foyers occidentaux. Comme nous le savons, le partage de ces appareils pourrait fournir un accĂšs mobile gratuit dans les villes densĂ©ment peuplĂ©es. Mais la technologie peut ĂȘtre Ă©galement utile dans les zones faiblement peuplĂ©es. Bien que la norme WiFi ait Ă©tĂ© dĂ©veloppĂ©e pour la communication de donnĂ©es Ă  courte distance (avec une portĂ©e typique d’environ 30 mĂštres), sa portĂ©e peut ĂȘtre Ă©tendue grĂące Ă  des modifications de la couche MAC (Media Access Control) dans le protocole rĂ©seau, Ă  l’aide d’amplificateurs et des antennes directionnelles. (2)

Bien que la norme WiFi ait Ă©tĂ© dĂ©veloppĂ©e pour la communication de donnĂ©es Ă  courte distance, sa portĂ©e peut ĂȘtre Ă©tendue pour couvrir des distances de plus de 100 kilomĂštres.

La plus longue liaison Wi-Fi non amplifiĂ©e est une connexion point Ă  point sans fil de 384 km entre Pico El Águila et PlatillĂłn au Venezuela, Ă©tablie il y a quelques annĂ©es. (3,4). Toutefois, les rĂ©seaux interurbains basĂ©s sur le rĂ©seau Wi-Fi consistent gĂ©nĂ©ralement en une combinaison de liaisons point Ă  point plus courtes, chacune d’une longueur comprise entre quelques kilomĂštres et une centaine de kilomĂštres au maximum. Ceux-ci sont combinĂ©s pour crĂ©er de plus grands rĂ©seaux multisauts. Les liaisons point Ă  point, qui forment l’épine dorsale d’un rĂ©seau WiFi Ă  longue portĂ©e, sont combinĂ©es avec des antennes omnidirectionnelles qui distribuent le signal aux mĂ©nages individuels (ou institutions publiques) d’une communautĂ©.

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Un relais avec trois liaisons point Ă  point et trois antennes sectorielles : Tegola

Les liaisons WiFi longue distance nĂ©cessitent une ligne de vue pour Ă©tablir une connexion – en ce sens, la technologie ressemble au tĂ©lĂ©graphe au 18e siĂšcle. [5]
S’il n’y a pas de ligne de vue entre deux points, un troisiĂšme relais est nĂ©cessaire pour voir les deux points, et le signal est envoyĂ© au relais intermĂ©diaire en premier. Selon le terrain et les obstacles particuliers, plus de moyens peuvent ĂȘtre nĂ©cessaires (6).

Les liaisons point Ă  point comprennent gĂ©nĂ©ralement deux antennes directionnelles, l’une concentrĂ©e sur le nƓud suivant et l’autre sur le nƓud prĂ©cĂ©dent du rĂ©seau. Les nƓuds peuvent avoir plusieurs antennes avec une antenne par liaison point Ă  point fixe pour chaque voisin (7). Cela permet aux protocoles de routage de maillage de sĂ©lectionner dynamiquement les liens Ă  choisir pour le routage parmi ceux disponibles (8).

Les liaisons WiFi longue distance nĂ©cessitent une ligne de vue pour Ă©tablir une connexion – en ce sens, la technologie ressemble au tĂ©lĂ©graphe au 18e siĂšcle.

Les nƓuds de distribution sont gĂ©nĂ©ralement constituĂ©s d’une antenne sectorielle (une petite version de ce que vous voyez sur les antennes de tĂ©lĂ©phonie mobile) ou d’un routeur WiFi classique, ainsi que d’un certain nombre de rĂ©cepteurs dans la communautĂ© (6). Pour la communication WiFi Ă  courte distance, il n’y a pas d’exigence de ligne de vue entre l’émetteur et le rĂ©cepteur (9).

Afin de permettre aux utilisateurs d’accĂ©der Ă  l’internet dans le monde entier, un rĂ©seau WiFi longue portĂ©e devrait ĂȘtre connectĂ© au backbone principal d’Internet en utilisant au moins un « backhaul » ou un « nƓud de passerelle ». Cela peut ĂȘtre une connexion Ă  distance ou Ă  large bande (DSL, fibre ou satellite). Si un tel lien n’est pas Ă©tabli, les utilisateurs pourront toujours communiquer entre eux et consulter les sites Web configurĂ©s sur des serveurs locaux, mais ils ne pourront pas accĂ©der Ă  Internet (10).

Avantages d’un WiFi longue portĂ©e

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Le WiFi longue portĂ©e offre une bande passante Ă©levĂ©e (jusqu’à 54 Mb/s) combinĂ©e Ă  de trĂšs faibles coĂ»ts d’investissement. Parce que la norme WiFi bĂ©nĂ©ficie d’une large acceptation et a des volumes de production Ă©normes, les antennes sur Ă©tagĂšre et les cartes sans fil peuvent ĂȘtre achetĂ©es pour trĂšs peu d’argent (11). Alternativement, les composants peuvent ĂȘtre assemblĂ©s Ă  partir de matĂ©riaux mis au rebut.

Pretty Fly For A Wifi

Tels que les anciens routeurs, les antennes paraboliques et les ordinateurs portables. Les protocoles comme WiLDNet fonctionnent sur un processeur de 266 MHz avec seulement 128 Mo de mĂ©moire, donc un vieil ordinateur fera l’affaire (7).

Les nƓuds WiFi sont lĂ©gers et n’ont pas besoin de tours coĂ»teuses, ce qui rĂ©duit encore les coĂ»ts en capital et minimise l’impact des structures Ă  construire (7). Plus rĂ©cemment, les unitĂ©s simples qui combinent l’antenne, la carte sans fil et le processeur sont devenues disponibles. L’installation est trĂšs facile. Pour construire un relais, il suffit de connecter ces unitĂ©s avec des cĂąbles Ethernet qui transportent Ă  la fois le signal et la puissance (6). Les unitĂ©s peuvent ĂȘtre montĂ©es dans des tours ou sur des mĂąts minces, Ă©tant donnĂ© qu’elles offrent peu de prise au vent (3). Les exemples de fournisseurs de composants WiFi Ă  longue portĂ©e sont Ubiquity, Alvarion et MikroTik et simple WiFi.

Le WiFi Ă  longue portĂ©e utilise le spectre sans licence et offre une bande passante Ă©levĂ©e, des coĂ»ts d’investissement rĂ©duits, une installation facile et une faible consommation d’énergie.

Le WiFi longue portĂ©e a Ă©galement de faibles coĂ»ts d’exploitation en raison des faibles besoins en Ă©nergie. Une installation sur un mĂąt composĂ©e de deux liens longue distance et d’une ou deux cartes sans fil pour la distribution locale consomme environ 30 watts (6, 12). Dans plusieurs rĂ©seaux de faible technologie, les nƓuds sont entiĂšrement alimentĂ©s par des panneaux solaires et des batteries. Un autre avantage important du WiFi Ă  longue portĂ©e est qu’il utilise des frĂ©quences sans licence (2,4 et 5 GHz, s’agissant d’une bande de frĂ©quences collectives), Ă©vitant ainsi les nĂ©gociations avec les opĂ©rateurs tĂ©lĂ©coms et le gouvernement. Cela ajoute Ă  l’avantage de coĂ»t et permet essentiellement Ă  quiconque de dĂ©marrer un rĂ©seau longue distance basĂ© sur WiFi (9).

Réseaux WiFi longue portée dans les pays pauvres

Les premiers rĂ©seaux WiFi longue portĂ©e ont Ă©tĂ© mis en place il y a dix ou quinze ans. Dans les pays pauvres, deux types principaux ont Ă©tĂ© construits. Le premier vise Ă  fournir un accĂšs Internet aux habitants des villages reculĂ©s. Un exemple est le rĂ©seau Akshaya en Inde, qui couvre l’ensemble de l’État du Kerala et est l’un des plus grands rĂ©seaux sans fil au monde. L’infrastructure est construite autour d’environ 2 500 Â«â€‰centres d’accĂšs Ă  l’informatique », ouverts Ă  la population locale – la propriĂ©tĂ© directe des ordinateurs est minime dans la rĂ©gion (13).

Un autre exemple, Ă©galement en Inde, concerne les rĂ©seaux AirJaldi qui fournissent un accĂšs Internet Ă  environ 20 000 utilisateurs dans six États, tous situĂ©s dans des rĂ©gions Ă©loignĂ©es et sur des terrains difficiles. La plupart des nƓuds de ce rĂ©seau fonctionnent Ă  l’énergie solaire et la distance entre eux peut aller jusqu’à 50 km ou plus (14). Dans certains pays africains, les rĂ©seaux WiFi locaux distribuent l’accĂšs Ă  Internet depuis une passerelle satellite (15, 16).

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Un nƓud dans le rĂ©seau AirJaldi. Image : AirJaldi.

Un deuxiÚme type de réseau WiFi longue distance dans les pays pauvres vise à fournir de la télémédecine aux communautés isolées. Dans les régions reculées, les soins de santé sont souvent assurés par des postes de santé peu équipés et fréquentés par des techniciens de santé à peine formés (17). Les réseaux WiFi longue portée peuvent relier les hÎpitaux urbains à ces postes de santé périphériques, permettant aux médecins de soutenir à distance des infirmiers en utilisant des transferts de fichiers haute résolution et des outils de communication en temps réel basé sur la voix et la vidéo.

Un exemple est le lien entre Cabo Pantoja et Iquitos dans la province de Loreto au PĂ©rou, qui a Ă©tĂ© crĂ©Ă© en 2007. Le rĂ©seau de 450 km se compose de 17 tours distantes de 16 Ă  50 km. La ligne relie 15 avant-postes mĂ©dicaux dans des villages Ă©loignĂ©s avec l’hĂŽpital principal d’Iquitos et vise Ă  un diagnostic Ă  distance des patients (17, 18). Tout l’équipement est alimentĂ© par des panneaux solaires (18, 19). D’autres exemples rĂ©ussis de rĂ©seaux de tĂ©lĂ©mĂ©decine WiFi Ă  longue portĂ©e ont Ă©tĂ© construits en Inde, au Malawi et au Ghana (20, 21).

RĂ©seaux communautaires WiFi en Europe

Les rĂ©seaux de basse technologie dans les pays pauvres sont mis en place par des ONG, des gouvernements, des universitĂ©s ou des entreprises. En revanche, la plupart des rĂ©seaux interurbains basĂ©s sur le WiFi dans les rĂ©gions Ă©loignĂ©es des pays riches sont des « rĂ©seaux communautaires » : les utilisateurs eux-mĂȘmes construisent, possĂšdent, alimentent et entretiennent l’infrastructure. Similaire Ă  l’approche sans fil partagĂ©e dans les villes, le partage rĂ©ciproque des ressources constitue la base de ces rĂ©seaux : les participants peuvent Ă©tablir leur propre nƓud et se connecter au rĂ©seau (gratuitement), Ă  condition que leur nƓud permette Ă©galement le trafic des autres membres. Chaque nƓud agit comme un pĂ©riphĂ©rique de routage WiFi qui fournit des services de transfert IP et une liaison de donnĂ©es Ă  tous les utilisateurs et nƓuds qui y sont connectĂ©s (8, 22).

Dans un rĂ©seau communautaire, les utilisateurs construisent, possĂšdent, alimentent et entretiennent eux-mĂȘmes l’infrastructure.

Par consĂ©quent, avec chaque nouvel utilisateur, le rĂ©seau devient plus grand. Il n’y a pas de planification globale a priori. Un rĂ©seau communautaire se dĂ©veloppe Ă  partir de la base, en fonction des besoins de ses utilisateurs, Ă  mesure que des nƓuds et des liens sont ajoutĂ©s ou mis Ă  niveau selon les modĂšles de la demande. La seule considĂ©ration est de connecter un nƓud d’un nouveau participant Ă  un participant existant. Lorsqu’un nƓud est opĂ©rationnel, il le dĂ©couvre « voisin », lui attribue une adresse IP unique, puis Ă©tablit les itinĂ©raires les plus appropriĂ©s au reste du rĂ©seau, en tenant compte de la qualitĂ© des liens. Les rĂ©seaux communautaires sont ouverts Ă  la participation de tous, parfois selon un accord d’échange de trafic ouvert (8, 9, 19, 22).

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Liens sans fil dans le rĂ©seau espagnol Guifi : CrĂ©dit

MalgrĂ© le manque de statistiques fiables, les rĂ©seaux communautaires semblent plutĂŽt performants, et il existe plusieurs grands rĂ©seaux en Europe, tels que : Guifi.net (Espagne), Athens Wireless Metropolitan Network (GrĂšce), FunkFeuer (Autriche) et Freifunk (Allemagne) (8, 22, 23, 24). Le rĂ©seau espagnol est le plus grand rĂ©seau interurbain basĂ© sur le WiFi dans le monde avec plus de 50 000 kilomĂštres de liaisons, bien qu’une petite partie soit basĂ©e sur des liaisons par fibre optique. La plus grande partie est situĂ©e dans les PyrĂ©nĂ©es catalanes, l’une des rĂ©gions les moins peuplĂ©es d’Espagne. Le rĂ©seau a Ă©tĂ© lancĂ© en 2004 et compte maintenant prĂšs de 30 000 nƓuds, contre 17 000 en 2012 (8, 22).

Le site Guifi.net fournit un accĂšs internet aux particuliers, entreprises, administrations et universitĂ©s. En principe, le rĂ©seau est installĂ©, alimentĂ© et entretenu par ses utilisateurs, bien que des Ă©quipes de bĂ©nĂ©voles et mĂȘme des installateurs commerciaux soient prĂ©sents pour aider. Certains nƓuds et mises Ă  niveau de backbone ont Ă©tĂ© financĂ©s avec succĂšs par des bĂ©nĂ©ficiaires indirects du rĂ©seau (8, 22).

Performance des réseaux de faible technologie

Alors, qu’en est-il de la performance des rĂ©seaux low-Tech ? Que peut-on faire avec eux ?
La bande passante disponible par utilisateur peut varier Ă©normĂ©ment, en fonction de la bande passante du (des) nƓud(s) de la passerelle et du nombre d’utilisateurs, entre autres facteurs. Les rĂ©seaux WiFi longue distance destinĂ©s Ă  la tĂ©lĂ©mĂ©decine dans les pays pauvres ont peu d’utilisateurs et un bon backhaul, ce qui se traduit par une bande passante Ă©levĂ©e (+ 40 Mb/s). Cela leur donne une performance similaire Ă  celle des connexions par fibre dans le monde dĂ©veloppĂ©. Une Ă©tude de (une petite partie) du rĂ©seau communautaire Guifi.net, qui compte des dizaines de nƓuds de passerelle et des milliers d’utilisateurs, a montrĂ© un dĂ©bit moyen de 2 Mb/s, ce qui est comparable Ă  une connexion DSL relativement lente. Le dĂ©bit rĂ©el par utilisateur varie de 700 kb/s Ă  8 Mb/s (25).

La bande passante disponible par utilisateur peut varier Ă©normĂ©ment, en fonction de la bande passante du (des) nƓud(s) de la passerelle et du nombre d’utilisateurs, parmi d’autres facteurs

Cependant, les rĂ©seaux de faible technologie qui distribuent l’accĂšs Ă  Internet Ă  une large base d’utilisateurs dans les pays en dĂ©veloppement peuvent avoir une bande passante beaucoup plus limitĂ©e par utilisateur. Par exemple, un campus universitaire du Kerala (Inde) utilise une connexion Internet de 750 kb/s partagĂ©e par 3 000 membres du corps professoral et des Ă©tudiants opĂ©rant Ă  partir de 400 machines, oĂč presque toutes les machines sont utilisĂ©es pendant les heures de pointe.

Par consĂ©quent, la bande passante moyenne la plus dĂ©favorable disponible par machine est d’environ 1,9 kb/s, ce qui est lent mĂȘme par rapport Ă  une connexion commutĂ©e (56 kb/s). Et cela peut ĂȘtre considĂ©rĂ© comme une trĂšs bonne connectivitĂ© par rapport aux milieux ruraux typiques dans les pays pauvres. (26). Pour aggraver les choses, ces rĂ©seaux doivent souvent faire face Ă  une alimentation Ă©lectrique intermittente.

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Photo : Un nƓud dans le rĂ©seau communautaire espagnol Guifi.

Dans ces circonstances, mĂȘme les applications Internet les plus courantes ont des performances mĂ©diocres ou ne fonctionnent pas du tout. Le modĂšle de communication d’Internet repose sur un ensemble d’hypothĂšses de rĂ©seau, appelĂ© le protocole TCP/IP. Ceux-ci comprennent l’existence d’un chemin de bout en bout bidirectionnel entre la source (par exemple le serveur d’un site Web) et la destination (l’ordinateur de l’utilisateur), de courts dĂ©lais aller-retour et de faibles taux d’erreur.

Beaucoup de rĂ©seaux de basse technologie dans les pays pauvres ne se conforment pas Ă  ces hypothĂšses. Ils sont caractĂ©risĂ©s par une connectivitĂ© intermittente ou « partitionnement de rĂ©seau » – l’absence d’un chemin de bout en bout entre la source et la destination – des retards longs et variables, et des taux d’erreur Ă©levĂ©s (21, 27, 28).

Réseaux à tolérance de retard

NĂ©anmoins, mĂȘme dans de telles conditions, Internet pourrait parfaitement fonctionner. Les problĂšmes techniques peuvent ĂȘtre rĂ©solus en s’éloignant du modĂšle permanent des rĂ©seaux traditionnels et en concevant des rĂ©seaux basĂ©s sur la communication asynchrone et la connectivitĂ© intermittente. Ces « rĂ©seaux tolĂ©rants aux retards » (DTN) ont leurs propres protocoles spĂ©cialisĂ©s superposĂ©s aux protocoles infĂ©rieurs et n’utilisent pas TCP. Ils permettent de surmonter les problĂšmes de connectivitĂ© intermittente et de longs dĂ©lais en utilisant la commutation de messages en diffĂ©rĂ©.

Les informations sont transfĂ©rĂ©es d’un emplacement de stockage sur un nƓud Ă  un emplacement de stockage sur un autre nƓud, le long d’un chemin qui atteint Ă©ventuellement sa destination. Contrairement aux routeurs Internet traditionnels, qui stockent uniquement les paquets entrants pendant quelques millisecondes sur les puces Ă  mĂ©moire, les nƓuds d’un rĂ©seau tolĂ©rant au retard ont un stockage persistant (tels que les disques durs) qui peut contenir des informations indĂ©finiment (27, 28).

Les rĂ©seaux Ă  tolĂ©rance de retard se combinent bien avec l’énergie renouvelable : les panneaux solaires ou les Ă©oliennes ne peuvent alimenter les nƓuds du rĂ©seau que lorsque le soleil brille ou que le vent souffle, Ă©liminant ainsi le besoin de stockage d’énergie.

Les rĂ©seaux Ă  tolĂ©rance de retard ne nĂ©cessitent pas de chemin de bout en bout entre la source et la destination. Les donnĂ©es sont simplement transfĂ©rĂ©es d’un nƓud Ă  un autre. Si le nƓud suivant est indisponible en raison de retards importants ou d’une coupure de courant, les donnĂ©es sont stockĂ©es sur le disque dur jusqu’à ce que le nƓud redevienne disponible. MĂȘme si les donnĂ©es peuvent prendre beaucoup de temps Ă  se dĂ©placer de la source Ă  la destination, un rĂ©seau Ă  tolĂ©rance de retard assure l’arrivĂ©e de ces donnĂ©es.

Les rĂ©seaux tolĂ©rants aux retards diminuent encore les coĂ»ts en capital et la consommation d’énergie, ce qui permet l’utilisation la plus efficace des ressources rares. Ils continuent Ă  travailler avec un approvisionnement Ă©nergĂ©tique intermittent et ils se combinent bien avec des sources d’énergie renouvelable : les panneaux solaires ou les Ă©oliennes pourraient alimenter les nƓuds du rĂ©seau uniquement lorsque le soleil brille ou que le vent souffle, Ă©liminant ainsi le besoin de stockage d’énergie.

Mules de données

Le rĂ©seautage tolĂ©rant les retards peut prendre des formes surprenantes, en particulier lorsqu’il profite de certains moyens de communication non traditionnels, tels que les « mules de donnĂ©es ». [11,29] Dans de tels rĂ©seaux, les technologies de transport conventionnelles — autobus, voitures, motocyclettes, trains, bateaux, avions — sont utilisĂ©es pour transporter les messages d’un endroit Ă  un autre de maniĂšre stockĂ©e et retransmise.

Les exemples sont DakNet et KioskNet, qui utilisent des bus comme mules de donnĂ©es (30, 34). Dans de nombreuses rĂ©gions en dĂ©veloppement, les lignes de bus rurales visitent rĂ©guliĂšrement les villages et les villes qui n’ont pas de connectivitĂ© rĂ©seau. En Ă©quipant chaque vĂ©hicule d’un ordinateur, d’un pĂ©riphĂ©rique de stockage et d’un nƓud WiFi mobile d’une part, et en installant un nƓud WiFi stationnaire dans chaque village d’autre part, l’infrastructure de transport locale peut se substituer Ă  une liaison internet sans fil (11).

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Image AirJaldi.

Les donnĂ©es sortantes (telles que les e-mails envoyĂ©s ou les demandes de pages Web) sont stockĂ©es sur les ordinateurs locaux dans le village jusqu’à ce que le bus arrive. À ce stade, le nƓud WiFi fixe de l’ordinateur local transmet automatiquement les donnĂ©es au nƓud WiFi mobile du bus. Plus tard, lorsque le bus arrive Ă  un concentrateur connectĂ© Ă  Internet, les donnĂ©es sortantes sont transmises du nƓud WiFi mobile au nƓud passerelle, puis Ă  Internet. Les donnĂ©es envoyĂ©es au village prennent le chemin inverse. Le chauffeur de bus ou de donnĂ©es ne nĂ©cessite aucune compĂ©tence particuliĂšre et ignore totalement les transferts de donnĂ©es. Il ou elle n’a pas besoin de faire autre chose que d’entrer dans la gamme des nƓuds (30, 31).

Dans un rĂ©seau de mules de donnĂ©es, l’infrastructure de transport locale se substitue Ă  une liaison Internet sans fil.

L’utilisation de mules de donnĂ©es offre des avantages supplĂ©mentaires par rapport aux rĂ©seaux plus « sophistiquĂ©s » tolĂ©rants au retard. Un rĂ©seau WiFi « drive -by » permet d’utiliser de petits appareils radio Ă  faible coĂ»t et Ă  faible consommation, qui ne nĂ©cessitent pas de visibilitĂ© directe et, par consĂ©quent, pas de pylĂŽne – rĂ©duisant encore les coĂ»ts en capital et la consommation d’énergie des rĂ©seaux informatiques (30, 31, 32).

L’utilisation de liaisons WiFi Ă  courte distance entraĂźne Ă©galement une bande passante plus Ă©levĂ©e par rapport aux liaisons WiFi longue distance, ce qui rend les mules de donnĂ©es plus adaptĂ©es au transfert de fichiers plus volumineux. En moyenne, 20 Mo de donnĂ©es peuvent ĂȘtre dĂ©placĂ©s dans chaque direction lorsqu’un bus passe par un nƓud WiFi fixe (30, 32). D’autre part, la latence (l’intervalle de temps entre l’envoi et la rĂ©ception des donnĂ©es) est gĂ©nĂ©ralement plus Ă©levĂ©e que sur les liens WiFi Ă  longue portĂ©e. Un seul bus qui passe par un village une fois par jour donne une latence de 24 heures.

Logiciel tolérant aux délais

Évidemment, un rĂ©seau tolĂ©rant au retard (DTN), quelle que soit sa forme, nĂ©cessite Ă©galement de nouveaux logiciels : des applications qui fonctionnent sans rĂ©seau de bout en bout connectĂ© (11). De telles applications personnalisĂ©es sont Ă©galement utiles pour les rĂ©seaux synchrones Ă  faible bande passante. Le courrier Ă©lectronique est relativement facile Ă  adapter Ă  la connectivitĂ© intermittente, car il s’agit d’une mĂ©thode de communication asynchrone en soi. Un client de messagerie compatible DTN stocke les messages sortants jusqu’à ce qu’une connexion soit disponible. Bien que les e-mails puissent prendre plus de temps pour atteindre leur destination, l’expĂ©rience utilisateur ne change pas vraiment.

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Un nƓud WiFi Freifunk est installĂ© Ă  Berlin, en Allemagne. Image : WikipĂ©dia Commons.

La navigation et la recherche sur le Web nĂ©cessitent plus d’adaptations. Par exemple, la plupart des moteurs de recherche optimisent la vitesse, en supposant qu’un utilisateur peut rapidement parcourir les liens renvoyĂ©s et exĂ©cuter immĂ©diatement une seconde recherche si le premier rĂ©sultat est inadĂ©quat. Cependant, dans les rĂ©seaux intermittents, plusieurs tours de recherche interactive seraient impraticables (26, 35). Les moteurs de recherche asynchrones optimisent la bande passante plutĂŽt que le temps de rĂ©ponse (26, 30, 31, 35, 36). Par exemple, RuralCafe dĂ©synchronise le processus de recherche en exĂ©cutant de nombreuses tĂąches de recherche hors ligne, affinant la requĂȘte de recherche en fonction d’une base de donnĂ©es de recherches similaires. La rĂ©cupĂ©ration rĂ©elle d’informations Ă  l’aide du rĂ©seau n’est effectuĂ©e que lorsque cela est absolument nĂ©cessaire.

De nombreuses applications Internet pourraient ĂȘtre adaptĂ©es Ă  des rĂ©seaux intermittents, tels que le webbrowsing, le courrier Ă©lectronique, le remplissage de formulaires Ă©lectroniques, l’interaction avec des sites de commerce Ă©lectronique, le logiciel de blogs, le tĂ©lĂ©chargement de gros fichiers ou les mĂ©dias sociaux.

Certains navigateurs compatibles DTN tĂ©lĂ©chargent non seulement les pages Web explicitement demandĂ©es, mais Ă©galement les pages auxquelles les pages demandĂ©es sont liĂ©es (30). D’autres sont optimisĂ©s pour renvoyer des rĂ©sultats Ă  faible bande passante, qui sont obtenus par filtrage, analyse et compression sur le site du serveur. Un effet similaire peut ĂȘtre obtenu grĂące Ă  l’utilisation d’un service comme : Loband, qui dĂ©pouille les pages Web d’images, de vidĂ©os, de publicitĂ©s, de boutons de mĂ©dias sociaux, etc. En prĂ©sentant simplement le contenu textuel (26).

La navigation et la recherche sur les rĂ©seaux intermittents peuvent Ă©galement ĂȘtre amĂ©liorĂ©es par la mise en cache locale (stockage des pages dĂ©jĂ  tĂ©lĂ©chargĂ©es) et la prĂ©extraction (tĂ©lĂ©chargement des pages qui pourraient ĂȘtre rĂ©cupĂ©rĂ©es Ă  l’avenir). De nombreuses autres applications Internet pourraient Ă©galement ĂȘtre adaptĂ©es Ă  des rĂ©seaux intermittents, tels que le remplissage de formulaires Ă©lectroniques, l’interaction avec des sites de commerce Ă©lectronique, le logiciel de blogs, le tĂ©lĂ©chargement de gros fichiers, les mĂ©dias sociaux, etc. (11, 30). Toutes ces applications resteraient possibles, mais Ă  des vitesses plus faibles.

Sneakernets

De toute Ă©vidence, les applications en temps rĂ©el telles que la tĂ©lĂ©phonie sur Internet, le streaming multimĂ©dia, le « tchating » ou la vidĂ©oconfĂ©rence sont impossibles Ă  adapter aux rĂ©seaux intermittents, qui ne fournissent qu’une communication asynchrone. Ces applications sont Ă©galement difficiles Ă  exĂ©cuter sur des rĂ©seaux synchrones ayant une bande passante limitĂ©e. Parce que ce sont les applications qui sont en grande partie responsables de l’utilisation croissante de l’énergie sur Internet, on pourrait soutenir que leur incompatibilitĂ© avec les rĂ©seaux low Tech est en fait une bonne chose.

En outre, bon nombre de ces applications pourraient ĂȘtre organisĂ©es de diffĂ©rentes maniĂšres. Bien que les conversations vocales ou vidĂ©o en temps rĂ©el ne fonctionnent pas, il est parfaitement possible d’envoyer et de recevoir des messages vocaux ou vidĂ©o. Et mĂȘme si la diffusion multimĂ©dia en continu ne peut pas se faire, le tĂ©lĂ©chargement d’albums musicaux et de vidĂ©os reste possible. De plus, ces fichiers pourraient ĂȘtre « transmis » par la technologie internet la plus low-Tech disponible : un sneakernet. Dans un sneakernet, les donnĂ©es numĂ©riques sont transmises « sans fil » Ă  l’aide d’un support de stockage tel qu’un disque dur, une clĂ© USB, une carte flash ou un CD ou un DVD. Avant l’arrivĂ©e d’Internet, tous les fichiers informatiques Ă©taient Ă©changĂ©s via un sneakernet, utilisant des bandes ou des disquettes comme support de stockage.

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Le remplissage d’un train de marchandises rempli de supports de stockage numĂ©riques pourrait battre n’importe quel rĂ©seau numĂ©rique en termes de vitesse, de coĂ»t et d’efficacitĂ© Ă©nergĂ©tique. Image : WikipĂ©dia Commons.

Tout comme un rĂ©seau de data mules, un sneakernet implique un vĂ©hicule, un messager Ă  pied, ou un animal (comme un pigeon voyageur). Cependant, dans un sneakernet, il n’y a pas de transfert de donnĂ©es automatique entre le nƓud mobile (par exemple, un vĂ©hicule) et les nƓuds stationnaires (expĂ©diteur et destinataire). Au lieu de cela, les donnĂ©es doivent d’abord ĂȘtre transfĂ©rĂ©es de l’ordinateur de l’expĂ©diteur Ă  un support de stockage portable. Ensuite, Ă  l’arrivĂ©e, les donnĂ©es doivent ĂȘtre transfĂ©rĂ©es du support de stockage portable Ă  l’ordinateur du rĂ©cepteur (30). Un sneakernet nĂ©cessite donc une intervention manuelle, ce qui le rend moins pratique pour de nombreuses applications Internet.

Il y a des exceptions, cependant. Par exemple, un film n’a pas besoin d’ĂȘtre transfĂ©rĂ© sur le disque dur de votre ordinateur pour le visionner. Vous jouez directement Ă  partir d’un disque dur portable ou faites glisser un disque dans le lecteur DVD. De plus, un sneakernet offre Ă©galement un avantage important : de tous les rĂ©seaux low-Tech, il a le plus de bande passante disponible. Cela le rend parfaitement adaptĂ© Ă  la distribution de gros fichiers tels que des films ou des jeux informatiques. En fait, lorsque de trĂšs gros fichiers sont impliquĂ©s, un sneakernet bat mĂȘme la connexion internet fibre la plus rapide. À des vitesses Internet infĂ©rieures, les sneakernets peuvent ĂȘtre avantageux pour des fichiers beaucoup plus petits.

Le progrĂšs technologique ne rĂ©duira pas l’avantage d’un sneakernet. Les supports de stockage numĂ©riques Ă©voluent au moins aussi vite que les connexions Internet et amĂ©liorent la communication de maniĂšre Ă©gale.

Réseaux résilients

Alors que la plupart des rĂ©seaux low Tech s’adresse Ă  des rĂ©gions oĂč l’alternative est souvent l’absence de connexion internet, leur utilitĂ© pour des zones bien connectĂ©es ne peut ĂȘtre nĂ©gligĂ©e. L’Internet tel que nous le connaissons dans le monde industrialisĂ© est le produit d’un approvisionnement Ă©nergĂ©tique abondant, d’une infrastructure Ă©lectrique robuste et d’une croissance Ă©conomique soutenue. Cet internet « high-tech » pourrait offrir des avantages fantaisistes par rapport aux rĂ©seaux low-Tech, mais il ne peut pas survivre si ces conditions changent. Cela le rend extrĂȘmement vulnĂ©rable.

L’Internet tel que nous le connaissons dans le monde industrialisĂ© est le produit d’un approvisionnement Ă©nergĂ©tique abondant, d’une infrastructure Ă©lectrique robuste et d’une croissance Ă©conomique soutenue. Il ne peut pas survivre si ces conditions changent.

En fonction de leur niveau de rĂ©silience, les rĂ©seaux de faible technologie peuvent continuer Ă  fonctionner lorsque l’approvisionnement en combustibles fossiles est interrompu, lorsque l’infrastructure Ă©lectrique se dĂ©tĂ©riore, lorsque l’économie s’arrĂȘte brutalement ou que d’autres calamitĂ©s se produisent. Un tel Internet low Tech nous permettrait de surfer sur le web, envoyer et recevoir des e-mails, faire des achats en ligne, partager du contenu, et ainsi de suite. Pendant ce temps, des mules de donnĂ©es et des sneakernets pourraient servir Ă  gĂ©rer la distribution de gros fichiers tels que des vidĂ©os. Le remplissage d’un cargo ou d’un train rempli de supports de stockage numĂ©riques pourrait battre n’importe quel rĂ©seau numĂ©rique en termes de vitesse, de coĂ»t et d’efficacitĂ© Ă©nergĂ©tique. Et si une telle infrastructure de transport n’était plus disponible, nous pourrions toujours compter sur des messagers Ă  pied, des vĂ©los cargo et des voiliers.

Un tel systĂšme hybride d’applications en ligne et hors ligne resterait un rĂ©seau de communication trĂšs puissant – contrairement Ă  tout ce que nous avions mĂȘme Ă  la fin du XXe siĂšcle. MĂȘme si nous envisageons un scĂ©nario catastrophique dans lequel l’infrastructure Internet plus large se dĂ©sintĂ©grerait, des rĂ©seaux isolĂ©s de faible technologie seraient encore des technologies de communication locales et rĂ©gionales trĂšs utiles. En outre, ils pourraient obtenir du contenu d’autres rĂ©seaux distants grĂące Ă  l’échange de supports de stockage portables.
L’Internet, semble-t-il, peut ĂȘtre aussi low-Tech ou high-tech que nous pouvons le permettre.

Source et notes :

Cet article est la traduction du site Lowtechmagazine.com de l’article « How to Build a Low-tech Internet » dont nous avons l’autorisation de publier. Il a Ă©tĂ© Ă©crit le 26 octobre 2015 mais reste toujours d’actualitĂ©.
L’usage du Wifi entre dans les prĂ©occupations journaliĂšres du radioamateur, c’est pourquoi nous pensons que cela reste un point intĂ©ressant Ă  dĂ©battre.

Voici les sources (en anglais) des points relevés :

DIY : Wireless networking in the developing world (Third Edition) est un livre gratuit sur la conception, la mise en Ɠuvre et le maintien de rĂ©seaux sans fil Ă  faible coĂ»t. Disponible en anglais, français et espagnol.

 

internet-low-tech.pdf (280 téléchargements)

par Albert MĂŒller | ON5AM | Twitter | Facebook

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