Le WiFi ; Le B.A.-BA pour ne pas perdre le fil

Introduction

À moins d’avoir vécu reclus depuis la fin du 20ème siècle, vous n’êtes pas sans connaitre la technologie Wi-Fi et savoir que celle-ci a révolutionné la façon dont nous consommons internet. Le terme apparait pour la première fois en 1999 et correspond initialement au nom donné à la certification délivrée par la Wi-Fi Alliance. Il s’agit d’une organisation indépendante ayant pour mission de définir l’interopérabilité entre les équipements conformes à la norme 802.11 et de vendre le label « Wi-Fi » aux équipements répondant à ses spécifications. Pour des raisons pratiques (mais aussi de marketing) le nom de la norme se confond aujourd’hui avec celle de la certification.

Le but ne sera pas ici de connaitre toutes les spécificités du Wi-Fi, mais plutôt de vous aider à mieux appréhender cette technologie, à travers les bases de son fonctionnement.

La démocratisation du Wifi (2,4 GHz)

Les technologies sans-fil apportent leur lot d’avantages, la praticité est l’aspect qui transparait le plus. En effet : plus besoin de s’embêter avec un câble Ethernet pour vous connecter à Internet, avec votre PC portable ou votre tablette. Avec la couverture Wi-Fi adéquate, vous serez libres de vos déplacements et en profiterez depuis n’importe où chez vous.

La norme 802.11 a beaucoup évolué depuis ses débuts en 1999 et s’est ainsi déclinée en différents protocoles, apportant à chaque itération son lot d’améliorations et d’optimisations. Pour l’utilisation grand public, on retiendra surtout dans un premier temps les protocoles 802.11b / 802.11g et 802.11n, apparus respectivement en 1999, 2003 et 2009.

Le Wi-Fi fonctionne sur les bandes de fréquences 2.4 GHz et 5 GHz. On notera qu’elles sont toutes deux présentes lors de la publication des premiers protocoles en 1999 : 802.11a et 802.11b. Le 802.11a offrait un débit supérieur (54 Mbit/s théoriques, 27 Mbit/s réels) mais sa portée était plutôt restreinte (un rayon d’environ 10 m sur la bande de fréquence 5 GHz), tandis que le 802.11b proposait un débit théorique de 11 Mbit/s (pour 6 Mbit/s réels) alors que sa portée théorique pouvait atteindre jusqu’à 50 m en intérieur et 300 m en environnement extérieur dégagé (sur la bande de fréquence 2,4 GHz). Dans un premier temps, la bande de fréquence 2,4 GHz aura ainsi les faveurs des constructeurs et se démocratisera auprès du grand public.

Comme je l’ai précisé plus tôt, le Wifi fonctionne autour d’une bande de fréquence. Dans le cas du 2,4 GHz, celle-ci commence à 2,400 GHz et se termine à 2,484 GHz. En Europe, nous utilisons treize canaux d’émission/réception Wi-Fi répartis sur cette plage de

fréquence. Chaque canal est espacé de 5 MHz : le canal 1 dispose d’une fréquence centrale positionnée à 2,412 GHz, celle du canal 2 se situe donc à 2,417 GHz et ainsi de suite jusqu’au canal 13, dont la fréquence centrale est située à 2,472 GHz.

Chacun des canaux occupe une plage de fréquences de +/-11 MHz (largeur de canal : 22 MHz) autour de sa fréquence centrale. Pour le canal 1 dont la fréquence centrale est à 2,412 GHz : sa plage de fonctionnement se situe donc dans l’intervalle de fréquences [2,401 GHz à 2,423 GHz]. Pour le canal 2, il s’agira de l’intervalle de fréquences [2,406 GHz à 2,428 GHz]. Les plus perspicaces d’entre vous auront ainsi remarqué que les fréquences de fonctionnement des canaux 1 et 2 se recoupent ! C’est ce que l’on appelle communément des interférences et c’est très souvent la cause d’une baisse des performances Wi-Fi.

Dans la pratique, pour éviter cela : on veillera à espacer suffisamment les canaux de fonctionnement des différents points d’accès Wi-Fi. C’est la raison pour laquelle les canaux les plus utilisés pour la bande de fréquence 2,4 GHz sont les canaux : 1, 6 et 11 car leur plage de fonctionnement ne se superposent pas (respectivement [2,401 GHz à 2,423 GHz], [2,426 GHz à 2,448 GHz] et [2,451 GHz à 2,473 GHz]). Ceci est aussi valable si l’on choisit le triplet de canaux 2, 7 et 12 : globalement, la règle à retenir consiste à espacer d’au moins trois canaux les différents points d’accès Wi-Fi en fonctionnement, afin de limiter les interférences (pour les versions les plus récentes des normes : 802.11g et 802.11n, la plage de fréquences est plutôt de +/-10 MHz au lieu de +/-11 MHz).

Jusqu’en 2009, il était donc assez courant de relever sur quels canaux Wi-Fi étaient configurés les box internet de nos voisins afin de se positionner sur le canal le « moins » pollué. Je dis bien « moins », car aujourd’hui la bande de fréquences 2,4 GHz est complètement saturée et, à moins d’habiter seul au milieu d’une forêt, il est quasiment impossible en ville de disposer d’un canal Wi-Fi libre exclusivement pour soi-même. Fort heureusement, aujourd’hui, la plupart des box ajustent dynamiquement leur canal de fonctionnement, en privilégiant bien évidemment le canal le moins perturbé.

Utiliser exactement le même canal qu’un autre point d’accès Wi-Fi présente l’inconvénient de devoir partager la bande passante avec lui, mais permet aux mécanismes de détection de collisions de fonctionner. Tandis que plusieurs émetteurs connectés sur des canaux se recouvrant partiellement subiront leurs émissions mutuelles comme des parasites radioélectriques, induisant des erreurs de transmission et de potentielles baisses de débit.

Si les protocoles 802.11b et 802.11g subissent cette contrainte forte, le 802.11n sera le premier à proposer au grand public un fonctionnement bibande du Wi-Fi (comprenez, compatible 2,4 GHz et/ou 5 GHz selon les adaptateurs).

L’évolution du Wifi vers le 5 GHz

C’est avec le protocole 802.11n que la bande de fréquence 5 GHz sera introduite auprès du grand public en 2009. Si le protocole 802.11g dispose d’un débit théorique d’environ 54 Mbit/s, le 802.11n permettra de culminer à un débit maximal de 300 Mbit/s théorique en 2,4 GHz et jusqu’à 600 Mbit/s théorique en 5 GHz. Ces valeurs sont possibles grâce à l’agrégation de canaux permettant l’utilisation d’une plus grande largeur de bande (ici jusqu’à 40 MHz). Rappelez-vous jusqu’à maintenant, celle-ci était d’environ 20 Mhz pour les protocoles 802.11b/g : plus la largeur de bande est grande, plus le volume de données transmis pourra donc être important sur le même intervalle de temps.

Par ailleurs, le 802.11n implémentera également le MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) : du multiplexage de signaux permettant notamment l’utilisation mutualisée d’une à quatre antennes, tant en émission qu’en réception. Cette fonctionnalité décuplera les débits maximums théoriques pour l’ensemble des terminaux connectés et nous fera ainsi entrer dans l’ère du haut débit.

Nos usages d’internet sont grandissants et les offres de raccordement en fibre optique de la part des opérateurs se démocratisent rapidement en réponse à de nouveaux usages tels que le streaming Haute Définition. Globalement, le grand public recherche sur la toile une expérience fluide et sans limitation : ce qui se traduit implicitement par toujours plus de débit. Dans cette perspective et pour rivaliser avec les débits proposés par les connectiques filaires, la norme Wi-Fi évolue avec la publication du 802.11ac en 2013, encore très actuel aujourd’hui.

Cette version du protocole n’utilise que la fréquence 5 GHz, avec des largeurs de bande variant de 20, 40, 80 ou voire même 160 Mhz. La bande de fréquence 5 GHz commence à 5,150 GHz et se termine à 5,710 GHz. Par ailleurs, le premier canal est le canal 32 (avec une fréquence centrale positionnée à 5,160 GHz), le second est le canal 36 (et non 33, dont la fréquence centrale est positionnée à 5,180 GHz) et ainsi de suite jusqu’au canal 140. Comme pour le 802.11n, le 802.11ac

permet une agrégation des canaux pouvant aller cette fois-ci jusqu’à 160 MHz et proposant ainsi des débits de 433 Mbit/s à 1,3 Gbit/s théoriques. Par la suite, la Wi-Fi Alliance ira même plus loin et fera évoluer le 802.11ac, en 2016, en introduisant le MU-MIMO (Multiple Users MIMO), permettant d’atteindre les 3,4 Gbit/s théoriques.

Vers la relève du 802.11ax

Qu’on se le dise, le 802.11ac offre d’ores-et-déjà une expérience d’internet très satisfaisante : il n’empêche qu’on n’arrête pas le progrès et que la publication de la prochaine norme 802.11ax est prévue au cours de cette année 2021. Pour résumer grossièrement, le 802.11ax reprend les atouts du 802.11ac, tout en ayant pour objectif d’offrir une meilleure gestion des réseaux denses, principalement dans les lieux publics où peuvent se retrouver des dizaines, voire des centaines de terminaux mobiles. Le 802.11ax réintroduit l’utilisation bibande des fréquences 2,4 GHz/5 GHz et offre un débit théorique permettant de dépasser le cap symbolique des 10 Gbit/s.

Depuis un bon moment, la technologie Wi-Fi fait partie de notre quotidien : j’espère ainsi vous avoir aidé à y voir plus clair. Mais si on devait résumer tout ce que l’on vient de voir dans les grandes lignes : il faut retenir que le Wifi fonctionne sur les bandes de fréquences 2,4 GHz/5 GHz. Que des canaux d’émission/réception sont répartis au sein de ces plages et peuvent être agrégés, au besoin, en fonction des normes utilisées. Ces normes ont énormément évolué depuis leur première publication en 1999 jusqu’à aujourd’hui : notamment pour l’utilisation grand public où la portée des signaux et les débits de transfert de données n’ont cessé de croître au fur et à mesure.

Par ailleurs, sachez que la Wi-Fi Alliance a opéré en 2018 à la simplification des nommages des différents protocoles. Ainsi, le 802.1ax est aussi appelé « Wi-Fi 6 », le 802.11ac « Wi-Fi 5 », le 802.11n : « Wi-Fi 4 » et le 802.11g : « Wi-Fi 3 ». Mais attention : le 802.11b correspond au « Wi-Fi 1 » tandis que le 802.11a correspond au « Wi-Fi 2 », pour ces deux derniers, il fallait vraiment le savoir ! Et pour finir, aux nombreuses personnes qui se sont posées la question sans avoir de réponse, le Larousse a tranché et mis fin aux débats : sachez que le Wi-Fi est un nom masculin !


Cet article est une republication d’un article paru dans l’édition reliée n° 26-27 de Mag’zine, que vous pouvez toujours aller le lire ici.



Avatar photo

Rédigé par

Ici Lord, « petite main » pour le Mag'zine dans la rubrique Soleil Levant, on m'exploite 48h par jour (oui, oui c'est possible !). La preuve : on m'avait averti que le taff serait rude. Or, un homme averti en vaut deux. Donc 2*24... vous me suivez ?

Vous pouvez aussi aimer...