Le WiFi, c’est un métier.
Se raccorder à un réseau filaire est devenu anachronique. Et pourtant, un réseau sans-fil de qualité restera tributaire... d’un fil, alimentant en puissance et en débit (power + data) une antenne correctement placée.
Dilbert, 24 avril 2010
- Bonne nouvelle! Nous sommes adjudicataires pour construire un réseau sans-fil couvrant tout le pays.
- Mauvaise nouvelle! Nous ne savons pas comment construire un réseau sans-fil couvrant tout le pays.
- C’est sans-fil. En quoi est-ce difficile de ne pas installer de fils?
Les réseaux cellulaires des opérateurs télécom sont désormais très denses, au point qu’il est devenu rare de tomber dans un trou de couverture GSM. Avec la 5G qui s'annonce — moyennant 15'000 antennes supplémentaires — les débits augmenteront fortement dans les prochaines années.
Ce sont parfois les réseaux WiFi, dans les bâtiments où nous travaillons, qui nous causent quelques tracas. Cela peut sembler paradoxal, puisque nous nous y déplaçons lentement, et que les distances sont plus courtes entre l'antenne et le client.
La question à se poser: un réseau WiFi a-t-il été conçu, monté, est-il maintenu par des professionnels certifiés, comme le sont les réseaux cellulaires?
Il n'est pas inutile de confier à des professionnels le travail de conception d'un réseau WiFi pour un bâtiment ou un site. Car en termes de roaming, smartphones, tablettes et laptops cherchent en permanence – dix fois par seconde – le meilleur réseau, le meilleur signal cellulaire... ou WiFi (le WiFi Calling, c'est l'opérateur qui préfère passer le trafic Voice sur votre infrastructure WiFi).
L'analogie avec les réseaux cellulaires va plus loin: l'emplacement des antennes sera le facteur déterminant de la qualité d'une connexion sans fil. À tel point que les antennes cellulaires font l'objet d'une exemption spécifique dans la loi fédérale sur l'aménagement du territoire (LAT, article 24, “emplacement imposé par leur destination”, comme les routes ou les conduites électriques). On ne prête jamais assez garde à l'emplacement des antennes WiFi dans un bâtiment, faisant le plus souvent primer les aspects esthétique (“elle n'est pas très belle, cette antenne, vous ne trouvez pas?”) ou économique (“si on n'en met qu'une dans le couloir, ça marchera aussi, n'est-ce pas?”).
On retrouve une approche plus minimaliste dans les domiciles: les solutions “Mesh” ou “répéteurs”. Elles ont l'avantage d'éviter un câble pour le réseau – mais pas celui l'alimentation électrique… – mais introduisent d'autres problèmes.
Ce sont parfois les réseaux WiFi, dans les bâtiments où nous travaillons, qui nous causent quelques tracas. Cela peut sembler paradoxal, puisque nous nous y déplaçons lentement, et que les distances sont plus courtes entre l'antenne et le client.
La question à se poser: un réseau WiFi a-t-il été conçu, monté, est-il maintenu par des professionnels certifiés, comme le sont les réseaux cellulaires?
Il n'est pas inutile de confier à des professionnels le travail de conception d'un réseau WiFi pour un bâtiment ou un site. Car en termes de roaming, smartphones, tablettes et laptops cherchent en permanence – dix fois par seconde – le meilleur réseau, le meilleur signal cellulaire... ou WiFi (le WiFi Calling, c'est l'opérateur qui préfère passer le trafic Voice sur votre infrastructure WiFi).
L'analogie avec les réseaux cellulaires va plus loin: l'emplacement des antennes sera le facteur déterminant de la qualité d'une connexion sans fil. À tel point que les antennes cellulaires font l'objet d'une exemption spécifique dans la loi fédérale sur l'aménagement du territoire (LAT, article 24, “emplacement imposé par leur destination”, comme les routes ou les conduites électriques). On ne prête jamais assez garde à l'emplacement des antennes WiFi dans un bâtiment, faisant le plus souvent primer les aspects esthétique (“elle n'est pas très belle, cette antenne, vous ne trouvez pas?”) ou économique (“si on n'en met qu'une dans le couloir, ça marchera aussi, n'est-ce pas?”).
On retrouve une approche plus minimaliste dans les domiciles: les solutions “Mesh” ou “répéteurs”. Elles ont l'avantage d'éviter un câble pour le réseau – mais pas celui l'alimentation électrique… – mais introduisent d'autres problèmes.
La performance d’un réseau WiFi intérieur, “indoors”, va dépendre de plusieurs facteurs: puissance, matériaux, bande 2.4GHz ou 5GHz, bruit, architecture, densité des clients, câblage.
- Les antennes WiFi opèrent à faible puissance: au maximum 100 milliwatt — ou 20dBm — soit un dixième de Watt. Le protocole radio 802.11 offre de très hauts débits, mais à courte portée. Or la puissance du signal diminue en raison du carré de la distance, faisant graduellement chuter la performance. A partir de 10m à 15m, on ne peut plus garantir le débit maximal. Les signaux WiFi sont 10 à 20 fois moins forts qu'un signal 2G ou 3G, typiquement, comme le montre l'illustration suivante.
Puissances comparées des rayonnements non ionisants GSM et WiFi. Le WiFi, en bleu et noir, reste en dessous de 0.5V/m (cf. source, page 12). La norme européenne est à 60V/m, la norme en Suisse est à 6 V/m (cf. ORNI, 64 en p. 17).- Les bandes de fréquence WiFi — 2.4GHz et 5GHz — étant peu pénétrantes, elles sont fortement atténuées par les obstacles, les matériaux (particulièrement métalliques).
- La bande de fréquence 5GHz est la plus performante (car elle est plus large, 500MHz au lieu de 60MHz pour le 2.4GHz)... mais ses cellules sont plus petites, car la fréquence est plus élevée (de même que les basses se propagent mieux dans un bâtiment que les aiguës). Or aujourd’hui, on se doit de faire un concept WiFi en 5GHz si on exige une performance gigabit.
Comparaison de la largeur de bande disponible en 2.4GHz (66MHz) et 5GHz (500MHz)- Contrairement à la 4G, les bandes WiFi sont libres — sans licence — et donc bruitées; le contexte radio est en général difficile, fluctuant, imprévisible (le DECT, le Bluetooth exploitent les mêmes zones spectrales).
- Architecture: les espaces à couvrir — bâtiments, rues, entrepôts — auront un impact majeur sur le concept WiFi. Le relevé WiFi ("WiFi Survey") est un point de départ permettant de mesurer, de visualiser la propagation WiFi, et ainsi de définir le "profil radio" de la zone.
Trop de WiFi 5GHz dans un atrium (9 radios sont utilisables à cet endroit)
Beaucoup trop de WiFi 2.4GHz (13 radios au-dessus de 15 dB de SNR!)- Ensuite, la densité, les chipsets radio des objets qui utiliseront le WiFi, la possibilité d’authentifier des groupes d’utilisateurs — avec le cas échéant des limitations sélectives en bande passante — sont des éléments qui imposeront le recours à des équipements professionnels (Cisco, Aruba, Meraki, Ruckus, Aerohive) plutôt que domestiques (Apple, ZyXEL, Ubiquiti, TP-Link, Devolo, Netgear).
- Enfin, last but not least, pour du bon sans-fil... il faut un fil! En effet, le montage (l’orientation des antennes) ainsi que le câblage (du switch PoE à l’antenne) seront confiés à un électricien spécialisé en courant faible, plutôt que de simplement poser ou suspendre une antenne n’importe où dans le local. Imagine-t-on un éclairage public où les ampoules seraient posées à même le trottoir, sans réverbère? C'est pareil pour le WiFi.
En résumé, tout l’art du concepteur WiFi revient à déterminer l’emplacement d’un minimum d’antennes, en maximisant les débits, tout en faisant façon des interférences, en ajustant finement les puissances des radios entre elles (juste assez, mais surtout pas, surtout pas trop fort, erreur classique), en s’associant avec un électricien soigneux.
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En février 2017, nous avons écrit un article faisant un tour complet du WiFi, sur le site suisse cuk.ch.