Les récentes évolutions du Wi-Fi

Technique // mardi, 28 mars 2017 // Rédigé par Pierre-Antoine Taufour

Les liaisons Wi-Fi sont devenues indispensables pour raccorder les terminaux mobiles à de multiples périphériques et offrir l’accès à Internet, que ce soit chez soi ou au bureau, en déplacement ou sur des tournages. Comme le reste des équipements numériques, les performances des systèmes Wi-Fi s’améliorent de jour en jour et les standards qui les encadrent évoluent aussi. Ainsi sont apparus le Wi-Fi ac, la version ad, le Mesh et le TimeSync.*

 

Tous les standards régissant les réseaux Wi-Fi sont regroupés sous le sigle IEEE 802.11. Les versions successives sont désignées par une lettre suffixe associée à ce numéro. Lors du lancement de cette technologie en 1999, les versions a et b fonctionnent chacune sur une bande de fréquences distinctes, le 5 GHz ou 2,4 GHz. Puis l’arrivée des variantes g, puis n, ont consacré la montée en débit de ces réseaux sans fil.

La version n fonctionne dans les deux bandes, 2,4 et 5 GHz, et exploite deux largeurs de canaux, 20 ou 40 MHz. Grâce à la technologie MIMO et en multipliant les antennes, les industriels ont réussi à augmenter le débit jusqu’à une valeur maximale théorique de 600 Mb/s. À condition que la borne Wi-Fi et les terminaux mobiles disposent des mêmes améliorations des deux côtés.

 

Le Wi-Fi ac au-delà du Gigabit par seconde

À la fin de l’année 2013, nouveau bond dans les performances avec le lancement du Wi-Fi 802.11ac. Cette version ne travaille que dans la gamme des fréquences de 5 GHz et offre au choix quatre largeurs de canaux, 20, 40, 80 ou 160 MHz, d’où un débit maximal de 866 Mb/s pour un seul flux. En les combinant, grâce au MIMO, on atteint les 4,5 Gb/s, toujours en valeur théorique. Le Wi-Fi ac est disponible sur un nombre croissant d’équipements mobiles et de routeurs Wi-Fi.

Pour obtenir les débits annoncés, il faut que les deux extrémités de la liaison possèdent les mêmes caractéristiques : gamme de fréquence à 5 GHz, même nombre de flux, largeur de canal identique. Or les industriels, pour créer un effet de gamme dans leurs produits, limitent un ou plusieurs paramètres. Il existe même des « dongles » USB Wi-Fi ac qui n’assurent même pas la rétrocompatibilité avec le Wi-Fi n, fonctionnalité pourtant largement répandue dans les produits Wi-Fi.

Les outils Wi-Fi exploitant la gamme 5 GHz apportent des améliorations indéniables, même si leur mise en œuvre dans cette gamme de fréquences est parfois compliquée par un manque d’universalité des produits. Il est conseillé de toujours explorer la totalité des pages de configuration de l’appareil pour découvrir parfois un réglage caché : choix du pays, du canal de transmission, choix de la largeur du canal afin d’optimiser la liaison.

Il est préférable d’exploiter une liaison en 5 GHz car elle apporte des avantages en termes de débit et de performances. Et surtout cette bande de fréquences étant peu exploitée, les liaisons sont mieux protégées des interférences, alors que la bande des 2,4 GHz est surchargée et, de surcroît, partagée avec d’autres sources HF, les fours à micro-ondes, le Bluetooth, ou diverses télécommandes. Par contre, la portée des outils fonctionnant en 5 GHz est moins large qu’en 2,4 GHz, ce qui est parfois aussi un avantage quand on souhaite rester discret.

 

Le WiGig, encore plus performant, mais avec une portée limitée

Pour monter encore plus haut dans les débits et distribuer des signaux audiovisuels sans compression, la Wireless Gigabit Alliance, ou WiGig a été lancée au milieu des années 2000. Elle a défini les spécifications d’un nouveau standard Wi-Fi, le Wi-Fi ad avec l’objectif d’atteindre des débits de plusieurs Gigabit/s pour chaque flux émis et transporter des images aux résolutions DisplayPort. Pour cela, il a fallu quitter les bandes des 2,4 et 5 GHz et passer dans celle des 60 GHz. À ces fréquences, les ondes sont très vite atténuées par les murs et les planchers.

La portée du Wi-Fi ad est donc de l’ordre de 10 mètres, ce qui en cantonne l’usage au sein d’une seule pièce. Les équipements Wi-Fi ad sont compatibles avec les versions précédentes, de manière à assurer une continuité de la transmission lorsque l’on quitte la pièce, mais à un débit plus faible. Les spécifications du Wi-Fi ad ont été publiées fin 2012, mais les premiers produits basés sur ce nouveau standard Wi-Fi  ne sont apparus que récemment, parmi lesquels un système de transmission HDMI sans fil Gefen et des bornes Wi-Fi chez TP-Link et Netgear.

 

Élargir la couverture du Wi-Fi avec l’architecture Mesh

Une borne Wi-Fi arrose une surface limitée en fonction des performances de son électronique et de ses antennes, mais aussi de contraintes réglementaires limitant sa puissance. Pour desservir un bâtiment entier, la seule solution consiste à multiplier les points d’accès en les reliant par un réseau filaire au routeur ou à la box accédant à Internet. Des solutions alternatives existent avec le CPL (courant porteur en ligne) ou avec des extenders qui récupèrent le signal initial pour le réamplifier.

Les catalogues des constructeurs d’équipements Wi-Fi regorgent de produits de ce type. Mais ils exigent de configurer et gérer individuellement chaque point d’accès et un terminal mobile au gré de ses déplacements, devront sauter de borne en borne avec des ruptures dans le flux de données. Les systèmes de couverture Wi-Fi de type professionnel, conçus et vendus par des spécialistes réseau comme Cisco, Aruba, Ubiquity, Ruckuss, destinés à couvrir des bâtiments entiers, résolvent ces problèmes par la mise en place de serveurs dialoguant en permanence avec les bornes composant le réseau. Mais ces systèmes sont déployés dans le cadre de larges projets gérés par des spécialistes ou une DSI. Pour les usages domestiques ou une implantation de type SOHO (Small Office Home Office), une alternative plus simple à mettre en œuvre est proposée par plusieurs constructeurs (Netgear, Strong, Linksys) en associant le Wi-Fi et l’architecture Mesh.

L’utilisation des réseaux Mesh (maille ou grille) n’est pas nouvelle en transmission sans fil. Elle a été développée pour des usages militaires ou de sécurité. Elle consiste à associer des points d’accès en prévoyant un second réseau sans fil pour assurer de manière maillée, et donc redondante, comme dans Internet, la distribution sans fil des communications entre les stations. Ainsi, les échanges entre les bases ne viennent pas perturber les échanges entre bases et mobiles.

Pour des troupes ou des forces de secours, cela sert à déployer un réseau de communication au fur et à mesure de leur avance dans un terrain hostile ou sur une zone où toutes les infrastructures fixes ont été détruites. Pour le grand public, outre le Wi-Fi l’architecture Mesh trouve de nouvelles applications, dans le Bluetooth pour élargir sa zone de couverture, voire en domotique avec le protocole ZigBee.

 

L’Orbi de Netgear profite de l’architecture Mesh

Le système de connexion Wi-Fi Orbi de Netgear est l’un des premiers dispositifs vendu en France et fonctionnant avec une architecture de type Mesh. Il est composé d’une station maître faisant office de routeur et de point d’accès, raccordée sur l’accès à Internet en filaire. En plus de sa fonction de point d’accès Wi-Fi ac fonctionnant en 2,4 et 5 GHz, elle communique sur une liaison dédiée et séparée, avec une ou plusieurs stations satellites. Les deux stations disposent en outre de quatre ports RJ-45 pour raccordement filaire d’équipements et d’un port USB pour unités de stockage ou imprimante.

Une fois synchronisées, les deux unités constituent un réseau Wi-Fi unique dont la couverture est réellement agrandie par rapport à une station unique. Les réglages d’accès (SSID et mots de passe) sont uniques, quelle que soit la station d’accès. D’autres satellites peuvent venir agrandir la zone de couverture, et cela sans mordre sur les débits réservés aux utilisateurs, grâce à l’architecture Mesh.

Netgear annonce pouvoir couvrir une surface de 350 mètres carrés avec deux unités, chiffre qui demande à être vérifié par des tests réels. Au niveau des débits, le constructeur annonce fournir un système tri-bande avec un total de 3 Gb/s, répartis sur les deux bandes 2,4 et 5 GHz. Une utilisation sur le terrain d’un couple de stations Orbi a permis d’assurer une desserte Wi-Fi satisfaisante sur une centaine de mètres carrés. La liaison dorsale dédiée sans fil offre un débit de 250 Mb/s entre deux équipements reliés chacun en filaire sur les deux bornes.

Ces chiffres semblent éloignés de ceux annoncés par le constructeur. Mais il s’agit toujours de valeurs théoriques mesurées en laboratoire, donc en l’absence de perturbations. Dans la vraie vie, les obstacles physiques, murs, mobiliers, et les interférences dues à d’autres sources d’ondes réduisent fortement ces chiffres « théoriques ». La solution de Netgear Orbi permet d’étendre très rapidement un réseau Wi-Fi sans être dépendant de câblages fixes, de réseau ou de distribution électrique.

Lors du dernier CES à Las Vegas, la Wi-Fi Alliance a présenté le Wi-Fi TimeSync, une fonction destinée à synchroniser, à la microseconde près, plusieurs terminaux Wi-Fi. Le premier usage immédiat s’applique aux enceintes amplifiées sans fil lorsqu’elles diffusent du son dans différentes pièces.

Plusieurs constructeurs ont déjà implanté une telle fonction, mais dans un cadre propriétaire, ce qui implique que toutes les enceintes doivent venir du même fournisseur. Avec le TimeSync, des enceintes sans fil de marques différentes seraient capables d’assurer une diffusion multi-room. La même fonction pourrait également s’appliquer pour synchroniser plusieurs écrans vidéo reliés sans fil à la même source.

Après l’AirPlay, le Miracast ou le Chromecast, systèmes ouverts mais propriétaires, la transmission Wi-Fi s’affirme chaque jour un peu plus comme un élément incontournable des liaisons audiovisuelles sans fil.  

 

* Article paru pour la première fois dans Sonovision #6, p.58-59. Abonnez-vous à Sonovision pour accéder à nos articles dans leur totalité dès la sortie du magazine.

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