Architecture et protocoles Wi-Fi 802.11
Des ordinateurs portables aux smartphones, des appareils photo numériques aux consoles de jeux vidéo et plus encore, la famille 802.11 de contrôles d’accès aux médias (MAC) et les spécifications de la couche physique (PHY) définissent les capacités des réseaux locaux sans fil (WLAN). Communément appelée WiFi, la spécification originale a été créée en 1997 par le comité LAN/MAN de l’Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) et est largement connue sous le nom d’IEEE 802. Les versions ultérieures de la norme de base sont autorisées à utiliser la marque « Wi-Fi Certified ». Les produits Wi-Fi doivent être conformes aux normes de certification d’interface Wi-Fi Alliance.
Les WLAN utilisant la spécification 802.11 communiquent à l’aide de bandes passantes radio fonctionnant à des fréquences de 900 MHz, 2,4, 3,6, 5 ou 60 GHz. Bien que chaque version ultérieure du protocole 802.11 annule formellement la norme précédente, les entreprises éligibles vendent généralement leurs produits en utilisant une version spécifique car la spécification de version décrit avec précision les fonctionnalités du produit. Ainsi, chaque révision devient effectivement sa propre norme. La prolifération d’appareils compatibles Bluetooth, les bandes radio ISM (par exemple les fours à micro-ondes), les appareils Zigbee et même la radio amateur dans certains pays sont tous en concurrence pour la bande passante disponible sur la fréquence 2.4. En réponse, de nombreux fabricants migrent leurs derniers produits pour utiliser la fréquence 802.11ac 5 GHz (avec des vitesses de 1 Gbit/s et des capacités WLAN multi-stations) pour éviter les interférences potentielles avec des appareils en conflit.
Une caractéristique attrayante du Wi-Fi est la rétrocompatibilité de la technologie. Cela permet l’interopérabilité entre toutes les versions 802.11. La mise à niveau relativement peu coûteuse non seulement préserve et élargit la base d’utilisateurs de la technologie, mais réalise également ce que l’on appelle des « effets de réseau » en créant de la valeur pour les autres utilisateurs du WLAN. Un autre fait est que les appareils WiFi standard fonctionnent dans le monde entier sans identifiant, comme une carte SIM dans un téléphone portable.
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Table des matières
Architecture et protocoles Wi-Fi
Comme la plupart des lecteurs le savent probablement, les WLAN connectent des appareils dans une zone relativement limitée, généralement une pièce desservie dans un espace situé à environ 20 mètres d’un point d’accès sans fil (WAP). La portée à l’extérieur peut être plus grande, en particulier lorsqu’il n’y a pas d’obstacles tels que des murs, et plusieurs WAP qui se chevauchent peuvent desservir de vastes zones telles que les campus universitaires, les centres commerciaux et les stades. Un WAP est généralement un routeur sans fil qui agit comme une station de base pour le réseau, envoyant et recevant vers et depuis des périphériques finaux.
Le protocole de signalisation a également changé. L’ancien 802.11 original utilisait la signalisation FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) ou DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum); 802.11b (publié en septembre 1999) utilisait la signalisation HR-DSSS. Les derniers schémas de modulation employés par les produits 802.11x incluent le multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence (OFDM) – utilisé dans les applications numériques à large bande telles que la diffusion audio et télévisuelle, les communications mobiles 4G et les réseaux électriques – et les entrées multiples sorties multiples (MIMO) – OFDM, à partir de Aujourd’hui, l’interface qui atteint la plus grande efficacité de bande passante et transmet donc la plus grande capacité et gère le plus de données dans un laps de temps donné.
L’évolution du 802.11 signifie que les besoins en bande passante ont également augmenté. Avec l’avènement du 802.11n en 2009, les fabricants ont commencé à proposer des routeurs sans fil bi-bande fonctionnant sur les fréquences 2,4 et 5 GHz. L’utilisation de 2,4 et 5 GHz présente des avantages/inconvénients inhérents, à savoir :
- 5 GHz offre des vitesses de données plus rapides que 2,4 GHz.
- Généralement, 2,4 GHz offre une plage plus large que 5 GHz car les signaux basse fréquence pénètrent mieux les objets solides (tels que les murs, les sols, etc.) que les signaux haute fréquence.
- S’il y a un grand nombre d’appareils partageant la même bande passante, 5 GHz est généralement un meilleur choix que 2,4 GHz. Étant donné que 5 GHz a 23 canaux disponibles et 2,4 GHz a 3 canaux, l’utilisation de 5 GHz réduit considérablement les risques d’interférences et de connexions sporadiques.
Selon Intel, « la liaison de canaux est recommandée pour 5 GHz en raison du nombre limité de canaux sans chevauchement disponibles dans la bande 2,4 GHz. » Cependant, la bande passante de 40 MHz de 802.11n n’utilise pas la liaison de canaux, mais utilise à la place un seul canal pour combiner deux canaux 20 MHz adjacents sont doublés. La réalité logique est donc que pour un emplacement donné, un seul réseau 802.11n peut voyager sur la fréquence 2,4 GHz sans interférer avec les autres trafics WLAN.
Norme PHY du réseau 802.11
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Les deux dernières normes 802.11 « de détail »
Les dernières normes 802.11 sont 11n (publiées en 2007) et 11ac (publiées en 2014). Le lecteur attentif remarquera quelques différences significatives entre les deux. Premièrement, s’il est configuré avec des périphériques et des modems 11ac, les vitesses de données sont 2,5 à 3 fois plus rapides que 11n. En effet, 11ac utilise exclusivement le spectre 5 MHz et possède deux fois plus de flux MIMO et d’antennes (8) que 11n (4). Deuxièmement, bien que 11 ac soit une fréquence plus élevée à 5 MHz (en théorie, cela signifie une empreinte de transmission/réception plus petite que 2,4 MHz), étant donné qu’aucune interférence n’est trouvée dans le spectre de 5 MHz, les deux « monde réel » Les gammes standard sont trouvé à peu près équivalent. 11 ac utilise également la formation de faisceaux, ce qui signifie que le routeur détecte où se trouve un appareil et amplifie son signal dans cette direction. Le résultat signifie que 11ac permet aux utilisateurs de profiter de plusieurs flux de 100 Mbps sur l’empreinte du routeur. Vous regardez Full HD tandis que Junior profite de jeux à latence ultra-faible tandis que votre autre significatif utilise Skype à travers le pays.
fin
Bien qu’il puisse sembler évident que tous les appareils sans fil migrent vers une seule norme 802.11, la réalité est qu’il n’existe pas de protocole unique qui offre la meilleure résolution pour toutes les diverses applications requises. Cependant, l’avènement de l’Internet des objets (IoT) combiné à la prolifération de plusieurs appareils de streaming nécessite de la bande passante et de la vitesse. La sortie du 802.11ax est prévue pour 2018, en utilisant des canaux de 20, 40, 80 et 160 MHz, avec des attentes réalistes de 10 Gbps juste au coin de la rue.
Le problème avec le WiFi a longtemps été la congestion, en particulier à 2,4 GHz, et les limitations matérielles qui créent des goulots d’étranglement de vitesse. Pour tirer pleinement parti des performances offertes par le 802.11ac (et le prochain 11ax), soyez prêt à payer pour un appareil qui tire parti des dernières avancées.
Enfin, Thio Joe Tech discute des derniers développements 802.11 dans cette vidéo YouTube :
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