Wi-Fi 6 : que faut-il attendre de la prochaine norme 802.11ax ?

15 janvier 2019 à 18h00
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Wi-fi

D'ici quelques mois tout au plus le nouveau standard Wi-Fi 802.11ax devrait être déployé au grand public et venir largement bouleverser nos habitudes. Étant sortis de sa phase de normalisation fin 2018, les fabricants de routeurs comme de terminaux mobiles ont mis la main à la pâte et plusieurs produits compatibles ont déjà été présentés en marge du CES 2019 qui s'est déroulé du 8 au 11 janvier.

Aujourd'hui dénommé Wi-Fi 6 par le consortium Wi-Fi Alliance dans le cadre d'une simplification de la nomenclature, ce nouveau standard porte la promesse de multiplier le débit jusqu'à 4 fois, comparé à la norme actuelle, d'économiser la batterie de votre appareil en réduisant sa consommation énergétique, mais surtout d'optimiser la gestion des réseaux denses comme c'est le cas dans les gares et les aéroports, ou encore pour les connexions IoT de votre réseau privé.

Wi-Fi 6

Wi-Fi : un bond technologique géant de ses débuts à aujourd'hui


Bien qu'il soit assez difficile pour le néophyte de s'y retrouver avec la multitude de déclinaisons de la nomenclature (a/b/g/n/ac/ad/ax/ay), ce n'est pas tous les jours qu'une nouvelle norme Wi-Fi fait son apparition.

Depuis ses débuts dans les années 90 (en 1997 pour être précis), le réseau sans fil Wi-Fi a connu une vingtaine d'itérations différentes, mais seulement sept d'entre elles peuvent être considérées comme majeure pour le grand public.

Le Wi-Fi 1 (802.11a) fut publié en 1999 et était principalement destiné aux entreprises. Ce n'est qu'avec le Wi-Fi 2 (802.11b) au début des années 2000 que le révolutionnaire réseau sans fil fera son apparition chez les particuliers avec des débits allant jusqu'à 11 Mb/s grâce à une modulation DSSS sur une plage de fréquence de 2.4 GHz (direct-sequence spread spectrum).

Generations Wi-Fi
Les protocoles Wi-Fi 4, 5 et 6 seront reconnaissable grâce à ces nouveaux logos

L'explosion des débits théoriques


Depuis cette époque lointaine, le Wi-Fi a largement évolué et permet aujourd'hui d'atteindre des débits largement supérieurs, mais ce n'est bien entendu pas le seul point d'intérêt. Ainsi, les normes suivantes comme le Wi-Fi 3 (802.11g) jusqu'au Wi-Fi 5 (802.11ac) ont permis de démultiplier la vitesse de transmission des données avec une bande passante atteignant les 1300 Mb/s, mais aussi d'améliorer la portée des routeurs et périphériques.

Des technologies comme MIMO (Multiple Input Multiple Output) ou le Beamforming ont vu le jour et ont permis de considérablement améliorer les performances du Wi-Fi. Rappelons qu'il est possible avec le MIMO d'exploiter plusieurs flux simultanément en multipliant le nombre d'antennes d'émissions et de réceptions, in fine la bande passante délivrée au périphérique utilisateur.

Le Wi-Fi 5 a également vu apparaitre le MU-MIMO qui permet au routeur d'exploiter et de communiquer en MIMO avec plusieurs appareils simultanément. Notons toutefois que bien que le MU-MIMO soit disponible sur de nombreux routeurs, c'est rarement le cas des périphériques clients. Il est donc peu probable que vous en ayez déjà profité un jour.

Les faiblesses du protocole 802.11


Malgré le véritable bond technologique initié depuis 1997, le protocole 802.11 reste le même et conserve les limites et contraintes qui lui sont inhérentes.

Outre la relation de dépendance qui existe entre le débit et la distance des périphériques utilisateurs, les obstacles se trouvant sur le chemin, ou encore les interférences avec d'autres signaux, le protocole Wi-Fi ne possède pas une gestion centralisée comme c'est le cas avec la norme de téléphonie mobile LTE.

En effet, le protocole se base sur une méthode d'accès multiple par détection de porteuse (CSMA) qui ne permet qu'à un seul appareil de communiquer via le réseau afin d'éviter les collisions, chaque appareil se voit donc consacrer un « temps d'antenne » et les autres périphériques connectés au même réseau sont alors dans l'obligation d'attendre leur tour pour communiquer. Par conséquent, le débit réel mesuré est généralement bien moindre que le débit théorique et cela ne changera réellement que lorsque le protocole 802.11 sera repensé dans son intégralité.

Wi-Fi

Quoi de neuf avec le Wi-Fi 6 ?


Le protocole 802.11 connaît certes ses limites, mais l'étendue des possibilités est encore vaste et chaque nouvelle itération apporte son lot de performances. Ce sera évidemment le cas avec le Wi-Fi 6 (802.11ax) qui promet notamment un gain de débit moyen par utilisateur 4 fois supérieur au Wi-Fi 5 actuel, y compris dans les zones denses.

Le pic de débit théorique se situerait dans les 10 Gbits/s et aux alentours de 4,6 Gbits/s dans le cadre d'un réseau dense, comme c'était déjà le cas avec la norme 802.11ad (WiGig pour Wireless Gigabit) de 2012 qui ne fut que très marginalement diffusée à cause de sa faible portée (une dizaine de mètres).

Le grand défi de la norme 802.11 ax


Le gain de vitesse n'est finalement pas l'évolution la plus importante en ce qui concerne le Wi-Fi 6, le véritable défi auquel vient s'attaquer ce nouveau standard est de fournir une meilleure connexion à un grand nombre d'utilisateurs dans le cadre d'une utilisation intensive du réseau comme c'est le cas dans les gares, aéroports, stades et autres réseaux publics.

Pour faire simple, le Wi-Fi 6 implémente de grands changements concernant sa couche physique (PHY) afin d'éviter les collisions, tout en apportant une rétrocompatibilité avec les matériels d'anciennes générations, prévus pour fonctionner avec des protocoles antérieurs. Ainsi, le Wi-Fi 6 ne se contentera plus de la bande des 5 GHz puisqu'il utilisera aussi celle des 2.4 GHz et regroupera alors les deux fréquences sur lesquels fonctionnent la plupart des anciennes normes 802.11.

Un Wi-Fi intelligent ?


Wi-Fi intelligent et écologique sont des mots qui reviennent souvent pour désigner le Wi-Fi 6, cela est dû à ses nouvelles fonctionnalités qui font la promesse d'une réelle évolution pour 2019.

Nous pouvons notamment citer le MU-MIMO qui sera ici utilisable pour l'envoi et le téléchargement, l'OFDMA (Orthogonal Frequency-division multiple access) qui adapte les bandes de fréquences à chaque utilisateur selon ses besoins afin de libérer de la bande passante sur le réseau. OFDMA est une technologie que l'on retrouve déjà dans les réseaux 4G et permettra en outre de communiquer avec un grand nombre de périphériques simultanément.

Le TWT (Target Wakeup Time) qui passe le réseau en mode veille si le point d'accès n'est pas sollicité, ce qui aura pour résultat de réduire la facture énergétique de l'appareil, mais aussi d'éviter les interférences et autres perturbations avec d'autres réseaux à proximité. Le WPA 3 succèdera lui au WPA 2 dont la fiabilité a été remise en cause de nombreuse fois ces dernières années.

Pour en savoir plus sur ces nouveautés, rendez vous sur le site de la Wi-Fi Alliance.

Les premiers produits estampillés Wi-Fi 6


De nombreux fabricants ont déjà profité du CES 2019 pour présenter leurs produits compatibles avec ce nouveau standard, c'est notamment le cas des routeurs de chez Netgear, TP-Link et Asus.

TP-Link Archer X11000
Non, le TP-Link Archer X11000 n'est pas une maquette d'un futur vaisseau pour voyager vers Proxima du Centaure, mais un simple routeur compatible Wi-Fi 6

Du côté des smartphones, les premiers modèles 5G et intégrant le Wi-Fi 6 (équipés d'un Snapdragon 855) devraient être présentés dans les mois qui suivent et peut-être même dès février avec le Mobile World Congress de Barcelone.

Wi-Fi 802.11ay et sa bande de 60 GHz


Le protocole 802.11ay sera la deuxième norme WeGig après 802.11ad. Avec sa bande de fréquence de 60 GHz et son débit théorique de 44 Gbit/s par canal pour une distance allant jusqu'à 500 mètres et des performances annoncées comme étant meilleures que par une liaison Ethernet, elle est encore vue avec une certaine curiosité. Initialement annoncée pour 2017, elle devrait finalement voir le jour courant 2019. L'indéniable avantage de cette bande de 60 GHz est que, contrairement aux bandes 2.4 GHz et 5 GHz, beaucoup moins d'appareils interfèrent et viennent perturber le signal.

En outre, avec la technologie MIMO, le protocole 802.11ay pourrait atteindre - théoriquement - 176 Gbits/s (22 Go/s).

L'utilité d'une telle technologie serait ici de répondre aux besoins des affichages sans-fil comme c'est le cas avec la réalité virtuelle à très haute définition (jusqu'à 8K).
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