Tout savoir sur la technologie WiFi
Origines du WiFi, normes 802.11, débits, fréquences
Fin 2009, la norme 802.11n est devenue le standard avec un débit maximum de 150Mbps. Ainsi, l’’arrivée du MiMo (Multiple Inputs Multiple Outputs) avec le 2×2 MiMo a alors permis d’atteindre des débits de 300Mbps avec 2 antennes en réception et deux antennes en émission, d’où « 2×2 MiMo ». On retrouve alors le 3×3 MiMo (3 antennes en réception, 3 antennes en émission) capable d’offrir jusqu’à 450Mbps et le 4×4 MiMo (4 antennes en réception, 4 antennes en émission) avec des débits allant jusqu’à 600Mbps en 2,4 et 5GHz. Attention, tous ces débits sont dits théoriques, la réalité du terrain peut être toute autre et offrir des débits plus réduits.
Origine, acronyme et naissance du WiFi
Le terme Wifi ou Wi-Fi est apparu à la suite de l’initiative de la Wi-Fi Alliance (anciennement Wireless Ethernet Compatibility Alliance), qui a fait appel à la société Interbrand afin de trouver un nom plus attractif que « 802.11 Direct Sequence », alors utilisé pour désigner cette technologie. Ainsi, l’expression « Wi-Fi », pour « Wireless Fidelity », a progressivement été assimilée, par analogie, au terme « Hi-Fi » (High Fidelity) bien connu dans le domaine audio.
Par ailleurs, apparu en 1997, le Wi-Fi constitue une marque déposée couvrant un ensemble de protocoles de communication sans fil. En effet, ces protocoles sont régis par les normes IEEE 802.11, lesquelles spécifient l’interopérabilité entre équipements conformes. Dès lors, le Wi-Fi permet de créer des réseaux locaux haut débit, ou WLAN (Wireless Local Area Network), afin de faire communiquer différents dispositifs (routeurs, modems, smartphones, etc.).
Enfin, comme toute technologie sans fil, le Wi-Fi exploite des bandes de fréquences hertziennes limitées et réglementées par les États et organismes de normalisation. Concrètement, il repose sur des ondes radio courtes utilisant les bandes libres 2,4 GHz et 5 GHz. À ce titre, ces bandes ISM (Industriel, Scientifique et Médical) sont libres de droits et ne nécessitent donc aucune licence d’exploitation.
Les différences entre le 2,4 et 5 GHz
WiFi sur la fréquence 2,4GHz
En France, la fréquence WiFi 2,4GHz compte 13 canaux allant de 2400 à 2483,5 MHz. La largeur de chaque canal est donc approximativement de 20 à 22 MHz.
| Canal | Fréquence centrale |
|---|---|
| 1 | 2,412 GHz |
| 2 | 2,417 GHz |
| 3 | 2,422 GHz |
| 4 | 2,427 GHz |
| 5 | 2,432 GHz |
| 6 | 2,437 GHz |
| 7 | 2,442 GHz |
| 8 | 2,447 GHz |
| 9 | 2,452 GHz |
| 10 | 2,457 GHz |
| 11 | 2,462 GHz |
| 12 | 2,467 GHz |
| 13 | 2,472 GHz |
WiFi sur la fréquence 5GHz
En France, la fréquence WiFi 5GHz compte 22 canaux (du numéro 32 au numéro 140) allant de 5150MHz à 5710MHz. La largeur de chaque canal est de 20MHz.
| Canal | Fréquence centrale | Canal | Fréquence centrale |
|---|---|---|---|
| 32 | 5,160 GHz | 100 | 5,500 GHz |
| 36 | 5,180 GHz | 104 | 5,520GHz |
| 40 | 5,200 GHz | 108 | 5,540 GHz |
| 44 | 5,220 GHz | 112 | 5,560 GHz |
| 48 | 5,240 GHz | 116 | 5,580 GHz |
| 52 | 5,260 GHz | 120 | 5,600 GHz |
| 56 | 5,280 GHz | 124 | 5,620 GHz |
| 60 | 5,300 GHz | 128 | 5,640 GHz |
| 64 | 5,320 GHz | 132 | 5,660 GHz |
| 68 | 5,340 GHz | 136 | 5,680 GHz |
| 96 | 5,480 GHz | 140 | 5,700 GHz |
Les débits en Wi-Fi et l’importance du MiMo
Comme pour toutes fréquences hertziennes, les fréquences basses portent plus loin mais les fréquences hautes offrent généralement plus de bande passante et permettent des débits plus importants. Les bandes 2,4 GHz et 5 GHz sont des fréquences hautes (UHF ou Ultra High Frequency).
À la fin de l’année 2009, la norme 802.11n s’est imposée comme nouveau standard, avec un débit maximal de 150 Mbps. Parallèlement, l’introduction de la technologie MiMo (Multiple Inputs Multiple Outputs) a marqué une évolution majeure. En effet, le 2×2 MiMo — soit 2 antennes en réception et 2 en émission — a permis d’atteindre des débits de 300 Mbps.
Dans la continuité, le 3×3 MiMo (3 antennes en réception, 3 en émission) a rendu possible des vitesses allant jusqu’à 450 Mbps. De même, le 4×4 MiMo (4 antennes en réception et 4 en émission) a permis d’atteindre jusqu’à 600 Mbps, aussi bien sur les bandes 2,4 GHz que 5 GHz.
Toutefois, il convient de préciser que ces valeurs correspondent à des débits théoriques. En pratique, les performances réelles dépendent de nombreux paramètres physiques et environnementaux (atténuation, interférences, distance, obstacles), et sont donc généralement inférieures aux valeurs annoncées.
Les normes 802.11 (a/b/g/n/ac/ax) et le WiFi (1/2/3/4/5/6E)
La technologie Wi-Fi, qui est donc normée, a vu ses caractéristiques et débits évoluer au fil du temps et des usages. Chaque norme WiFi ayant l’identifiant 802.11 est suivi d’une lettre exprimant sa génération. Aujourd’hui, on considère que les normes 802.11 a/b/g sont quelques peu dépassées. Depuis ses origines en 1997, les normes Wi-Fi se sont succédées pour laisser place tout récemment, fin 2019 à la norme Wi-Fi 6E (802.11ax).
| Normes WiFi | Lancement | Fréquences | Largeur de canal | Débit maximum théorique | MiMo | Portée | Nom de la normes |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 802.11 | 1997 | 2,4GHz | 20MHz | 21Mbps | Non | 20m | - |
| 802.11b | 1999 | 2,4GHz | 20MHz | 11Mbps | Non | 35m | WiFi 1 |
| 802.11a | 1999 | 5GHz | 20MHz | 54Mbps | Oui | 35m | WiFi 2 |
| 802.11g | 2003 | 2,4GHz | 20MHz | 54Mbps | Oui | 38m | WiFi 3 |
| 802.11n | 2009 | 2,4GHz ou 5GHz | 20 ou 40MHz | 72,2-450Mbps | Oui (max 4 antennes 2x2 MiMo) | 70m | WiFi 4 |
| 802.11ac (1ère vague) | 2014 | 5GHz | 20, 40 ou 80MHz | 866,7Mbps | Oui (max 4 antennes 2x2 MiMo) | 35m | WiFi 5 |
| 802.11ac (2ème vague) | 2016 | 5GHz | 20, 40 ou 80MHz | 1,73Gbps | Oui (max 8 antennes 2x2 MiMo) | 35m | WiFi 5 |
| 802.11ax | Fin 2019 | 2,4 ou 5GHz | 20, 40 ou 80MHz | 2,4Gbps | - | 70m | WiFi 6E |
L’avènement du WiFi 6E vs la bande WiFi 6GHz
Dans un souci de clarté et de simplification, les normes changeront de nom et la dernière norme 802.11ax sera alors appelée WiFi 6E. Outre son nom, cette nouvelle norme apportera un lot d’améliorations.
Amélioration des performances : Le WiFi 802.11ax ou WiFi 6E
La performance d’abord, avec les nouveaux procédés OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) et Mu-MiMo. L’OFDMA permet au WiFi de communiquer avec différents flux (streaming, vidéos 4K, applications Cloud, téléchargements, …) en divisant le canal WiFi de manière performante afin d’obtenir plus de bande passante et moins de latence. Le Mu-MiMo permet à tous les équipements connectés de communiquer en même temps avec le routeur WiFi.
Ensuite, l’autonomie et la durée de vie des batteries des équipements sont aussi améliorées. En effet, le WiFi 6E intègre la technologie TWT (Time Awake Target ou Temps d’Eveil de la Cible). Elle permet au routeur d’analyser les temps d’inactivité des équipements pour leur permettre de se mettre en veille quand le WiFi n’est pas utilisé.
Enfin, la vitesse, notamment dans les zones particulièrement denses avec beaucoup d’équipements connectés (centre commercial, grands bureaux, aéroports). Selon Intel, le WiFi 6E (802.11ax) permettrait d’augmenter le débit de 40% par rapport au WiFi 5. Cela se traduit par une vitesse de connexion qui serait 4 fois meilleure pour chaque utilisateur.
Harmonisation des fréquences : Le WiFi 6GHz
Dans un second temps et aux vues du contexte sanitaire exceptionnel, l’ANFR (Agence Nationale des Fréquences) a annoncé fin décembre 2020 l’harmonisation de la bande 6GHz pour le WiFi. En effet, la hausse du télétravail, l’enseignement à distance ou encore les consultations médicales à distance sont tant d’usages qui ont rendu la technologie WiFi essentielle.
Après plus de trois années de travaux, la CEPT (Conférence Européenne des administrations des Postes et Télécommunications a approuvé la désignation de 480MHz supplémentaires dans la bande 6GHz (5945-6425MHz). C’est donc 3 nouveaux canaux de 160MHz qui seront disponibles pour le WiFi en Europe.
WiFi 6E et WiFi 6GHz : ce qu'il faut retenir
La généralisation de la norme WiFi 6E ainsi que le déblocage de nouvelles fréquences pour le WiFi promet donc un bel avenir pour cette technologie. Ces évolutions seront alors également profitables à l’Industrie qui voit ses besoins en vitesse, performances et autonomie augmenter chaque jour.
- La norme WiFi 802.11ax s’appelle désormais le WiFi 6E
- MiMo (Multiple Inputs, Multiple Outputs) : ajouter plusieurs antennes pour plus de performances
- Avantages du WiFi 6E : vitesse, performances (OFDMA et Mu-MIMO), autonomie (TWT)
- Harmonisation de la bande WiFi 6GHz : nouvelle bande disponible 5945-6425MHz
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