WiFi N - 300 Mbps : rêve ou réalité ?

Alors que la nécessité de mobilité au sein de l’entreprise se renforce, la technologie Wi-Fi, c'est-à-dire la famille de protocoles radio IEEE 802.11, s’affirme comme la technologie de référence pour la mobilité au sein du réseau LAN de l’entreprise.

La technologie Wi-Fi a gagné ce statut grâce en particulier à la constante évolution de ses standards, aussi bien en ce qui concerne la capacité en bande passante que celle des services - sécurité, QoS, VoWLAN, etc. -. La dernière mouture, le 802.11n, nous permet d'affirmer que c'est une technologie toujours bien vivante et donc pérenne.
 
Mais finalement qu'est ce que le 802.11n (ou Wi-Fi N) ? Simplement une évolution pour supporter jusqu'à 300 Mbps ? En a-t-on vraiment besoin aujourd'hui au sein de l'entreprise ?
 
Je vais chercher dans cet tribune à démystifier le Wi-Fi N, à en expliquer simplement les mécanismes et à découvrir ce qu'il apporte au-delà de la simple bande passante.

Comprendre le 802.11n
 
La technologie Wi-Fi n'a cessé d'évoluer depuis son apparition il y a environ une dizaine d'années. Partant d'un modeste débit à 1 Mbps (802.11), montant à 11Mbps (802.11b) puis 54 Mbps (802.11g et 802.11a), nous atteignons maintenant les 300Mbps sur les produits du marché, mais avec un standard 802.11n de l'IEEE permettant de monter jusqu'à 600Mbps en théorie.
 
Ce qu'il faut bien comprendre dans le 802.11n c'est qu'il ne s'agit pas d'une unique amélioration « miraculeuse » qui permet de multiplier par 5 la bande passante, mais plutôt d'une série d'améliorations permettant de monter graduellement jusqu'au 300 Mbps. Je vais couvrir ici plus spécialement les 2 principales composantes du 802.11n : le MIMO - Multiple Input Multiple Output - ainsi que le doublement de la largeur des canaux d'émission de 20MHz à 40MHz.

Notez simplement que les autres améliorations, principalement dans les codages radio, permettent d'améliorer l'émission de 54Mbps à 72Mbps (augmentation du nombre des porteuses, efficacité des algorithmes de correction d'erreurs, etc.).

- Le MIMO - Multiple Input Multiple Output

Afin de pouvoir envoyer et recevoir plus de données en simultané, le 802.11n défini l'usage de plusieurs émetteurs radio et plusieurs récepteurs radio par interface. On parle alors de MIMO 2x3 (300Mbps) ou 3x3 (450Mbps), le standard définissant jusqu'à du 4x4 (600Mbps). L'état actuel des composants électroniques du marché ne permettant pas de dépasser les 2x3 sur les produits pour l'entreprise, nous en sommes au fameux 300Mbps.

Le MIMO permet donc d'envoyer 2 fois plus de données (2x72Mbps=144Mbps) grâce à ses 2 émetteurs (voir infographie).
 
Mais ce qui a surtout été une découverte, c'est que l'utilisation de plusieurs émetteurs et surtout plusieurs récepteurs (3 dans les produits actuels du marché) a permis de réduire fortement les trames en erreurs et a énormément amélioré la qualité de la radio Wi-Fi. Cette qualité est non seulement disponible pour les clients équipés de Wi-Fi N, mais aussi pour les équipements équipés des versions précédentes 802.11a/b/g.

En améliorant l'usage des 2 émetteurs du MIMO il a été possible de réaliser une focalisation du signal (« beamforming ») vers le client Wi-Fi en 802.11a/g améliorant son service radio alors même qu'il ignore ce qu'est le 802.11n.

Ce « beamforming » consiste à créer des interférences « constructives » dirigées vers le client afin d'amplifier à la réception le signal composé de la somme des deux signaux émis (voir infographie).
 
Avec le Wi-Fi N, c'est la première fois, dans l'évolution du Wi-Fi, que les nouveautés bénéficient aussi aux anciens équipements.

- Canaux radio de 40MHz

Le MIMO apporte donc 2 émetteurs soit un débit allant jusqu'à 144Mbps, mais le compte n'y est pas pour atteindre les 300Mbps. Cela est réalisé par le doublement des canaux radio du Wi-Fi qui passent de 20MHz à 40MHz. Pour cela on agrège simplement deux canaux à 20MHz en un seul. Cela nous permet de doubler la largeur d'émission et de récupérer en plus l'espace de séparation entre deux canaux. Cette méthode permet de passer de 144Mbps et atteindre les fameux 300Mbps.
 
Compatibilité avec l'existant
 
Étonnement à chaque nouvelle version du standard Wi-Fi, du 802.11b vers le 802.11g et maintenant du 802.11a/g vers le 802.11n, des certitudes s'installent : « si un client 802.11g s'accroche à une borne 802.11n tout le monde repasse à 54Mbps ! ». C'est faux et cela dénote surtout de la méconnaissance de la technologie Wi-Fi. A chaque évolution, le Wi-Fi a conservé la compatibilité avec l'existant, en assurant qu'un « ancien » équipement puisse toujours se connecter, tout en assurant une amélioration du service aux dernières générations de clients Wi-Fi.

La bonne image pour comprendre les mécanismes de compatibilité du Wi-Fi pourrait être celle d'une conversation à trois avec un client Italien (qui parle généralement très vite), un client Suisse (qui parle généralement plus lentement) et un traducteur qui serait le point d'accès Wi-Fi. Conversation qui respecterait bien sûr les règles de politesses élémentaires et un partage du temps de parole.

Chaque client peut parler au traducteur avec sa propre langue (le codage radio supporté) en respectant les règles de politesse, c'est-à-dire que l'on attend que celui qui parle ai fini avant de prendre la parole (gestion de la fenêtre de contention).

Lorsqu'un client parle très vite (802.11n) il va dire beaucoup de chose dans le temps de parole qui lui est alloué. Lorsqu'un client parle plus lentement (802.11a/g) il va dire moins de chose dans le même temps.

On se retrouve donc au final dans une situation où le client rapide 802.11n a disposé de plus de bande passante que le client plus lent (802.11a/g), ils ne sont pas tous passés à la vitesse la plus faible. Par contre il est vrai que le client 802.11a/g a ralenti le client 802.11n puisqu'ils ont du se partager le temps d'accès au média radio.

La nouveauté avec le 802.11n et le MIMO c'est que la qualité de la radio et la mise en œuvre du « beamforming » permet à un client 802.11a/g d'avoir une couverture radio meilleure (plus de 10%) et donc de rester plus longtemps accroché aux hauts débits. Son service résultant étant meilleur qu'avec une borne radio 802.11a/b/g.
 
Bénéficier du Wi-Fi N dès maintenant
 
L'évolution de l'usage du Wi-Fi, la généralisation de la mobilité et les nouvelles applications multimédia (particulièrement la vidéo) vont demander de plus en plus de capacité et de qualité à l'infrastructure radio. C'est le cas par exemple dans le secteur de la santé avec les besoins de transfert d'imagerie médicale.

L'étude aujourd'hui du déploiement d'une infrastructure Wi-Fi en entreprise ne peut pas ne pas prendre en compte la dernière génération 802.11n. Elle est disponible depuis bientôt 2 ans sur les produits professionnels (label Wi-Fi N en juin 2007), elle supporte les futurs usages de par sa capacité et surtout elle offre dès aujourd'hui un meilleur service et une meilleure qualité radio aux clients existant.
 
Si vous devez choisir une technologie Wi-Fi pour votre infrastructure, prenez le « N », au-delà des 300 Mbps, vous offrirez une meilleure couverture radio, une meilleure qualité de service et vous bénéficierez d'une infrastructure Wi-Fi pérenne, pouvant accueillir les nouvelles applications de communication multimédia, Voix, Vidéo Données.

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