802.11ax : Le Wi-Fi intelligent

I. Présentation

L’IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) travaille actuellement sur une nouvelle norme Wi-Fi : le 802.11ax, surnommé le High Efficiency WLAN (HEW). Celui-ci va permettre de multiplier le débit moyen par 4, avec de nouvelles fonctionnalités par rapport au 802.11ac. On attend une sortie de cette norme pour 2018.

II. 802.11ax

Le 802.11ax utilisera les bandes de fréquence 2,4 Ghz et 5 Ghz et sera rétro compatible avec les normes Wi-Fi suivantes :

Note : a/b/g/n/ac (contrairement au 802.11ac qui est compatible seulement avec la norme 802.11a car la bande de fréquence utilisée est le 5 GHz)

Son utilisation sera propice dans des zones denses comme des stades de football où il y a une concentration de personnes importantes. Le débit maximum théorique annoncé est de 4,8Gb/s, cela sous-entend d’avoir une connexion filaire à 1Gb/s entre le routeur (ou switch) et un point d’accès pour utiliser pleinement les capacités de cette norme (comme pour le 802.11ac).

Nous allons maintenant voir les principales fonctionnalités de la norme 802.11ax.

III. Les fonctionnalités

A. Le beamforming

Le beamforming (déjà utilisé en 802.11ac) est une technique qui permet de diriger les ondes WI-FI vers une direction spécifique, au lieu d’avoir un signal qui arrose dans toutes les directions.

Cela permet de :

• Stabilisé le signal
• Signal plus puissant -> envoyé seulement au récepteur
• Débit plus élevé
• Moins d’interférences

En contrepartie :

• Obligation d’utiliser la fonctionnalité MIMO
• Le récepteur du signal doit être statique pour profiter pleinement du beamforming

Schéma :

B. Le MU-MIMO

Avant de définir le MU-MIMO, je vais parler de la fonctionnalité MIMO. Tout d’abord MIMO signifie « Multiple Input Multiple Output » (en français entrées multiples, sorties multiples). Le point d’accès Wi-Fi envoie des données simultanément (multiplexage) sur plusieurs antennes et le récepteur reçoit ces informations sur plusieurs antennes. Cette technique permet les gains suivants :

• Plus longue portée
• Débit plus élevé
• Améliore le rapport signal/bruit

En général l’émetteur peut utiliser 2 à 8 antennes et le récepteur 2 à 4 antennes.

Il existe 3 types de MIMO :

• La diversité spatiale MIMO

Transmission simultanée de la même donnée sur les différentes antennes d’émission.

• Le multiplexage spatial MIMO

On découpe les données en plusieurs sous-parties, puis on transmet les différentes sous-parties simultanément dans chaque antenne d’émission. Le récepteur réassemble les données pour recevoir la donnée d’origine.

• Le MIMO beamforming

Voir paragraphe A « Le beamforming »

La fonctionnalité MIMO et le nombre d’utilisateurs :

Le SU-MIMO (un seul utilisateur)

Il envoie les données avec différentes antennes d’émissions vers un seul utilisateur (dois avoir plusieurs antennes en réception).

Le MU-MIMO

Il envoie des données à différents utilisateurs simultanément. Chaque utilisateur aura son antenne dédiée et on pourra avoir 8x8 (8 antennes en envoi et 8 en réception) donc on pourra au maximum desservir 8 utilisateurs en simultané.

Schéma de principe :

C. OFDMA

L’OFDMA signifie « Orthogonal Frequency-Division Multiple Access ». C’est une technologie issue de la 4G, qui va permettre de transmettre les débits nécessaires en fonction du besoin de l’utilisateur et ainsi libérer la bande passante aux utilisateurs qui en ont réellement besoin.

D. Uplink Ressource Scheduler

L’Uplink Ressource Scheduler va prioriser et organiser les données de chaque utilisateur, comme un policier qui va réguler la circulation routière.

C’est une autre fonctionnalité issue de la 4G, on peut comparer ceci avec de la QOS (Quality Of Service).

E. Target Wakeup Time

Le TWT va mettre un point d’accès en veille. Ci celui-ci n’est pas utilisé, on réduira les interférences sur le réseau.

Exemple : votre voisin est absent de son domicile, comme il n’y a aucun utilisateur sur sa box le TWT va mettre en veille la partie radio, pour ne plus diffuser son signal Wi-Fi.

IV. Conclusion

Le 802.11ax va apporter sur le papier une révolution des réseaux Wi-Fi. Mais à voir dans un contexte réel si les promesses seront tenues, sachant que la plupart des entreprises ou box pour les particuliers sont en cours de migration sur le 802.11ac. La société Qualcomm annonce les premiers routeurs équipés de la norme 802.11ax sur le marché pour 2018.

Yohan Ingénieur performance réseau

Exerce depuis maintenant 10 ans et demi en tant que responsable d’infrastructure dans une entreprise d’assurance (2 ans en alternance). Plus spécialisé dans l'analyse de traces réseau et de métrologie NPMd , je connais les environnements Cisco ACI , catalyst, Alcatel entre autres, à travers le site it-connect.fr. Je souhaite pouvoir partager mon expérience et mes connaissances réseau. J'ai une chaîne YouTube dédiée à wireshark.

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