WiFi - Portée et débit

Août 2015

Logo de la certification Wi-Fi

WiFi - Définition

La norme IEEE 802.11 (ISO/IEC 8802-11) est un standard international décrivant les caractéristiques d'un réseau local sans fil (WLAN). Le nom Wi-Fi (contraction de Wireless Fidelity, parfois notée à tort WiFi) correspond initialement au nom donnée à la certification délivrée par la Wi-Fi Alliance, anciennement WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance), l'organisme chargé de maintenir l'interopérabilité entre les matériels répondant à la norme 802.11. Par abus de langage (et pour des raisons de marketing) le nom de la norme se confond aujourd'hui avec le nom de la certification. Ainsi un réseau Wifi est en réalité un réseau répondant à la norme 802.11. Les matériels certifiés par la Wi-Fi Alliance bénéficient de la possibilité d'utiliser le logo suivant :

Logo de la certification Wi-Fi


Grâce au Wi-Fi, il est possible de créer des réseaux locaux sans fils à haut débit pour peu que l'ordinateur à connecter ne soit pas trop distante par rapport au point d'accès. Dans la pratique, le WiFi permet de relier des ordinateurs portables, des ordinateurs de bureau, des assistants personnels (PDA) ou tout type de périphérique à une liaison haut débit (11 Mbps ou supérieur) sur un rayon de plusieurs dizaines de mètres en intérieur (généralement entre une vingtaine et une cinquantaine de mètres) à plusieurs centaines de mètres en environnement ouvert.

Ainsi, des opérateurs commencent à irriguer des zones à fortes concentration d'utilisateurs (gares, aéroports, hotels, trains, ...) avec des réseaux sans fils. Ces zones d'accès sont appelées « hot spots ».

Présentation du WiFi (802.11)

La norme 802.11 s'attache à définir les couches basses du modèle OSI pour une liaison sans fil utilisant des ondes électromagnétiques, c'est-à-dire :

  • la couche physique (notée parfois couche PHY), proposant trois types de codages de l'information.
  • la couche liaison de données, constitué de deux sous-couches : le contrôle de la liaison logique (Logical Link Control, ou LLC) et le contrôle d'accès au support (Media Access Control, ou MAC)



La couche physique définit la modulation des ondes radio-électriques et les caractéristiques de la signalisation pour la transmission de données, tandis que la couche liaison de données définit l'interface entre le bus de la machine et la couche physique, notamment une méthode d'accès proche de celle utilisée dans le standard ethernet et les règles de communication entre les différentes stations. La norme 802.11 propose en réalité trois couches physiques, définissant des modes de transmission alternatifs :


Couche Liaison de données(MAC)802.2
802.11
Couche Physique(PHY)
DSSSFHSSInfrarouges


Il est possible d'utiliser n'importe quel protocole de haut niveau sur un réseau sans fil WiFi au même titre que sur un réseau ethernet.

Les différentes normes WiFi

La norme IEEE 802.11 est en réalité la norme initiale offrant des débits de 1 ou 2 Mbps. Des révisions ont été apportées à la norme originale afin d'optimiser le débit (c'est le cas des normes 802.11a, 802.11b et 802.11g, appelées normes 802.11 physiques) ou bien préciser des éléments afin d'assurer une meilleure sécurité ou une meilleure interopérabilité. Voici un tableau présentant les différentes révisions de la norme 802.11 et leur signification :


Nom de la normeNomDescription
802.11aWifi5La norme 802.11a (baptisé WiFi 5) permet d'obtenir un haut débit (54 Mbps théoriques, 30 Mbps réels). La norme 802.11a spécifie 8 canaux radio dans la bande de fréquence des 5 GHz.
802.11bWifiLa norme 802.11b est la norme la plus répandue actuellement. Elle propose un débit théorique de 11 Mbps (6 Mbps rééls) avec une portée pouvant aller jusqu'à 300 mètres dans un environnement dégagé. La plage de fréquence utilisée est la bande des 2.4 GHz, avec 3 canaux radio disponibles.
802.11cPontage 802.11 vers 802.1dLa norme 802.11c n'a pas d'intérêt pour le grand public. Il s'agit uniquement d'une modification de la norme 802.1d afin de pouvoir établir un pont avec les trames 802.11 (niveau liaison de données).
802.11dInternationalisationLa norme 802.11d est un supplément à la norme 802.11 dont le but est de permettre une utilisation internationale des réseaux locaux 802.11. Elle consiste à permettre aux différents équipements d'échanger des informations sur les plages de fréquence et les puissances autorisées dans le pays d'origine du matériel.
802.11eAmélioration de la qualité de serviceLa norme 802.11e vise à donner des possibilités en matière de qualité de service au niveau de la couche liaison de données. Ainsi cette norme a pour but de définir les besoins des différents paquets en terme de bande passante et de délai de transmission de telle manière à permettre notamment une meilleure transmission de la voix et de la vidéo.
802.11fItinérance (roaming)La norme 802.11f est une recommandation à l'intention des vendeurs de point d'accès pour une meilleure interopérabilité des produits. Elle propose le protocole Inter-Access point roaming protocol permettant à un utilisateur itinérant de changer de point d'accès de façon transparente lors d'un déplacement, quelles que soient les marques des points d'accès présentes dans l'infrastructure réseau. Cette possibilité est appelée itinérance (ou roaming en anglais)
802.11gLa norme 802.11g offre un haut débit (54 Mbps théoriques, 30 Mbps réels) sur la bande de fréquence des 2.4 GHz. La norme 802.11g a une compatibilité ascendante avec la norme 802.11b, ce qui signifie que des matériels conformes à la norme 802.11g peuvent fonctionner en 802.11b
802.11hLa norme 802.11h vise à rapprocher la norme 802.11 du standard Européen (HiperLAN 2, doù le h de 802.11h) et être en conformité avec la réglementation européenne en matière de fréquence et d'économie d'énergie.
802.11iLa norme 802.11i a pour but d'améliorer la sécurité des transmissions (gestion et distribution des clés, chiffrement et authentification). Cette norme s'appuie sur l'AES (Advanced Encryption Standard) et propose un chiffrement des communications pour les transmissions utilisant les technologies 802.11a, 802.11b et 802.11g.
802.11IrLa norme 802.11r a été élaborée de telle manière à utiliser des signaux infra-rouges. Cette norme est désormais dépassée techniquement.
802.11jLa norme 802.11j est à la réglementation japonaise ce que le 802.11h est à la réglementation européenne.
802.11nLa norme 802.11n, normalisée en septembre 2001, offre un débit théorique jusqu'à 450 Mbits/s


Il est intéressant de noter l'existence d'une norme baptisée «802.11b+». Il s'agit d'une norme propriétaire proposant des améliorations en terme de débits. En contrepartie cette norme souffre de lacunes en termes de garantie d'interopérabilité dans la mesure où il ne s'agit pas d'un standard IEEE.

Portées et débits

Les normes 802.11a, 802.11b et 802.11g, appelées «normes physiques» correspondent à des révisions du standard 802.11 et proposent des modes de fonctionnement, permettant d'obtenir différents débits en fonction de la portée.


StandardBande de fréquenceDébitPortée
WiFi a (802.11a)5 GHz54 Mbit/s10 m
WiFi B (802.11b)2.4 GHz11 Mbit/s140 m
WiFi G (802.11g)2.4 GHz54 Mbit/s140 m
WiFi N (802.11n)2.4 GHz / 5 GHz450 Mbit/s250 m

802.11a

La norme 802.11a permet d'obtenir un débit théorique de 54 Mbps, soit cinq fois plus que le 802.11b, pour une portée d'environ une trentaine de mètres seulement. La norme 802.11a s'appuie sur un codage du type Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) sur la bande de fréquence 5 GHz et utilisent 8 canaux qui ne se recouvrent pas.

Ainsi, les équipements 802.11a ne sont donc pas compatibles avec le équipements 802.11b. Il existe toutefois des matériels intégrant des puces 802.11a et 802.11b, on parle alors de matériels «dual band».


Débit théorique(en intérieur)Portée
54 Mbits/s10 m
48 Mbits/s17 m
36 Mbits/s25 m
24 Mbits/s30 m
12 Mbits/s50 m
6 Mbits/s70 m

802.11b

La norme 802.11b permet d'obtenir un débit théorique de 11 Mbps, pour une portée d'environ une cinquantaine de mètres en intérieur et jusqu'à 200 mètres en extérieur (et même au-delà avec des antennes directionnelles).


Débit théoriquePortée(en intérieur)Portée(à l'extérieur)
11 Mbits/s50 m200 m
5,5 Mbits/s75 m300 m
2 Mbits/s100 m400 m
1 Mbit/s150 m500 m

802.11g

La norme 802.11g permet d'obtenir un débit théorique de 54 Mbps pour des portées équivalentes à celles de la norme 802.11b. D'autre part, dans la mesure où la norme 802.11g utilise la bande de fréquence 2,4GHZ avec un codage OFDM, cette norme est compatible avec les matériels 802.11b, à l'exception de certains anciens matériels.


Débit théoriquePortée(en intérieur)Portée(à l'extérieur)
54 Mbits/s27 m75 m
48 Mbits/s29 m100 m
36 Mbits/s30 m120 m
24 Mbit/s42 m140 m
18 Mbit/s55 m180 m
12 Mbit/s64 m250 m
9 Mbit/s75 m350 m
6 Mbit/s90 m400 m

802.11n

La norme 802.11n permet d'obtenir un débit théorique de 450 Mbps pour des portées de l'ordre de 250 mètres. D'autre part,la norme 802.11n peut utiliser une double bande de fréquence 2,4GHZ / 5GHz.

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