La norme 802.11, qui deviendra le Wi-Fi, a été créée pour standardiser la communication sans fil et répondre à sa demande croissante sur des réseaux locaux. Pour cela, la norme s'est appuyée sur deux bandes de fréquences libres...
Origine, acronyme et naissance du WiFi
Le terme Wifi ou Wi-Fi est apparu après que la Wi-Fi Alliance (Anciennement Wireless Ethernet Compatibility Alliance) ait fait appel à la société Interbrand pour trouver un nom plus attractif à « 802.11 Direct Sequence », qui était alors le terme employé pour la technologie Wi-Fi. Le terme Wi-Fi pour « Wireless Fidelity » a ensuite été assimilé par analogie avec le terme « Hi-Fi » (High Fidelity) que l’on retrouve dans le domaine audio.
Apparu en 1997, le Wi-Fi est donc une marque déposée qui couvre un ensemble de protocoles de communication sans-fil. Ces protocoles de communication sont régis par les normes IEEE 802.11 qui spécifient l’interopérabilité entre des équipements conformes à ces normes. Le Wi-Fi permet ainsi de créer des réseaux locaux haut débit ou WLAN (Wireless Local Area Network) pour faire communiquer des dispositifs entre eux (routeurs, modems, smartphones).
La technologie WiFi, comme toutes les technologies sans-fil, utilise des bandes de fréquences hertziennes limitées et définies par les Etats et organismes de normalisation. La technologie WiFi passe par des ondes radio courtes sur les bandes libres 2,4 GHz et 5GHz. Ces bandes ISM (Industriel, Scientifique et Médical) sont libres de droits et ne requièrent par conséquent aucune licence.
WiFi sur la fréquence 2,4GHz
En France, la fréquence WiFi 2,4GHz compte 13 canaux allant de 2400 à 2483,5MHz. La largeur de chaque canal est donc approximativement de 20 à 22MHz.
| 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 | 2,472GHz |
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 2,4GHz et 5GHz sont des fréquences hautes (UHF ou Ultra High frequency).
Fin 2009, la norme 802.11n est devenue le standard avec un débit maximum de 150Mbps. L’arrivée du MiMo (Multiple Inputs Multiple Outputs) avec le 2x2 MiMo a permis d’atteindre des débits de 300Mbps avec 2 antennes en réception et deux antennes en émission, d’où « 2x2 MiMo ». On retrouve alors le 3x3 MiMo (3 antennes en réception, 3 antennes en émission) capable d’offrir jusqu’à 450Mbps et le 4x4 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.
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).
| Norme Wi-Fi | Lancement | Fréquence | Largeur de canal | Débit maximum théorique | MiMo | Portée |
Nom de la norme |
| 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 | 2,4 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 | - | WiFi 6E |
Source : Les différentes normes WiFi, Selectra, J. Lepoix
L’avènement du WiFi 6E vs l’harmonisation de 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 (6ème génération)
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 pour obtenir plus de bande passante et moins de latence. Le procédé 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 elles aussi améliorées. En effet, le WiFi 6E intègre la technologie TWT (Time Awake Target en anglais ou Temps d’Eveil de la Cible). Celle-ci 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 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