Quels sont les principaux protocoles wifi? tout ce que vous devez savoir

A cette occasion, nous expliquons en détail quels sont les principaux protocoles Wifi . Il y a encore quelques années, il n'était possible d'interconnecter les ordinateurs qu'avec des câbles. Ce type de connexion est assez populaire, mais il a certaines limites, par exemple: vous ne pouvez déplacer l'équipement que jusqu'à la limite de portée du câble; Les environnements à équipement élevé peuvent nécessiter des adaptations dans la structure du bâtiment pour le passage des câbles; Dans une maison, il peut être nécessaire de percer des trous dans le mur pour que les câbles atteignent d'autres pièces; une manipulation constante ou incorrecte peut endommager le connecteur du câble. Heureusement, les réseaux sans fil Wi-Fi ont émergé pour supprimer ces limitations.

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L'utilisation de ce type de réseau devient de plus en plus courante, non seulement dans les environnements domestiques et professionnels, mais aussi dans les lieux publics (bars, cafés, centres commerciaux, librairies, aéroports, etc.) et dans les établissements universitaires.

Pour cette raison, nous allons examiner les principales caractéristiques de la technologie Wi-Fi et expliquer un peu comment elle fonctionne. Comme il ne pouvait pas cesser d'être, vous connaîtrez également les différences entre les normes Wi-Fi 802.11b, 802.11g, 802.11n et 802.11ac.

Quels sont les principaux protocoles Wifi? Qu'est-ce que le Wi-Fi?

Le Wi-Fi est un ensemble de spécifications pour les réseaux locaux sans fil (WLAN), basé sur la norme IEEE 802.11. Le nom «Wi-Fi» est utilisé comme abréviation pour le terme anglais «Wireless Fidelity», bien que la Wi-Fi Alliance, l'entité principalement responsable de l'octroi de licences pour les produits technologiques, n'ait jamais affirmé une telle conclusion. Il est courant de trouver le nom Wi-Fi écrit comme "wi-fi", "Wi-fi" ou même "wifi". Tous ces noms font référence à la même technologie.

Avec la technologie Wi-Fi, il est possible de mettre en œuvre des réseaux qui connectent des ordinateurs et d'autres appareils (smartphones, tablettes, consoles de jeux vidéo, imprimantes, etc.) qui sont géographiquement proches.

Ces réseaux ne nécessitent pas l'utilisation de câbles, car ils effectuent la transmission de données par radiofréquence. Ce schéma offre plusieurs avantages, parmi eux: il permet à l'utilisateur d'utiliser le réseau en tout point de la portée de transmission; permet l'insertion rapide d'autres ordinateurs et appareils sur le réseau; empêche les murs ou les structures du bien immobilier d'être en plastique ou adaptés pour le passage des câbles.

La flexibilité du Wi-Fi est si grande qu'il est devenu possible de mettre en œuvre des réseaux qui utilisent cette technologie dans les endroits les plus variés, principalement en raison du fait que les avantages mentionnés dans le paragraphe précédent entraînent souvent des coûts inférieurs.

Ainsi, il est courant de trouver des réseaux Wi-Fi disponibles dans les hôtels, aéroports, autoroutes, bars, restaurants, centres commerciaux, écoles, universités, bureaux, hôpitaux et bien d'autres endroits. Pour utiliser ces réseaux, l'utilisateur n'a besoin que d'un ordinateur portable, d'un smartphone ou de tout appareil compatible Wi-Fi.

Un peu d'histoire du Wi-Fi

L'idée des réseaux sans fil n'est pas nouvelle. L'industrie est préoccupée par cette question depuis longtemps, mais le manque de normalisation des normes et des spécifications s'est avéré être un obstacle, après tout, plusieurs groupes de recherche ont travaillé sur différentes propositions.

Pour cette raison, certaines sociétés telles que 3Com, Nokia, Lucent Technologies et Symbol Technologies (acquises par Motorola) se sont réunies pour créer un groupe pour faire face à ce problème et, ainsi, la Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA) est née en 1999, qui a été rebaptisée Wi-Fi Alliance en 2003.

Comme pour les autres consortiums de normalisation technologique, le nombre d'entreprises qui rejoignent la Wi-Fi Alliance est en constante augmentation. WECA a ensuite travaillé avec les spécifications IEEE 802.11, qui ne sont en réalité pas très différentes des spécifications IEEE 802.3. Ce dernier ensemble est connu sous le nom d'Ethernet et se compose simplement de la grande majorité des réseaux câblés traditionnels. Essentiellement, ce qui change d'une norme à l'autre, ce sont ses caractéristiques de connexion: un type fonctionne avec des câbles, l'autre par radiofréquence.

L'avantage de ceci est qu'il n'était pas nécessaire de créer un protocole spécifique pour la communication de réseau sans fil basé sur cette technologie. Avec cela, il est même possible d'avoir des réseaux qui utilisent les deux normes.

Mais WECA devait encore faire face à une autre question: un nom approprié pour la technologie, qui était facile à prononcer et qui permettait une association rapide avec sa proposition, à savoir les réseaux sans fil. Pour ce faire, elle a engagé une société spécialisée dans les marques, Interbrand, qui a fini par créer non seulement le nom Wi-Fi (probablement basé sur ce terme "Wileress Fidelity"), mais aussi le logo technologique. La dénomination a été si largement acceptée que la WECA a décidé de changer son nom en 2003 en Wi-Fi Alliance, comme indiqué.

Fonctionnement Wi-Fi

À ce stade du texte, vous vous demandez naturellement comment fonctionne le Wi-Fi. Comme vous le savez déjà, la technologie est basée sur la norme IEEE 802.11. Mais cela ne signifie pas que tous les produits qui fonctionnent avec ces spécifications seront également Wi-Fi.

Pour qu'un produit reçoive un sceau avec cette marque, il doit être évalué et certifié par la Wi-Fi Alliance. C'est un moyen de garantir à l'utilisateur que tous les produits avec le sceau certifié W i-Fi respectent les normes de fonctionnalité qui garantissent l'interopérabilité avec d'autres équipements.

Cependant, cela ne signifie pas que les appareils qui n'ont pas de sceau ne fonctionneront pas avec les appareils qui en ont (il est toujours préférable de choisir des produits certifiés pour éviter les risques et les problèmes).

La norme 802.11 établit des normes pour la création et l'utilisation de réseaux sans fil. La transmission de ce type de réseau se fait par des signaux radiofréquences, qui se propagent dans l'air et peuvent couvrir des zones de la maison de centaines de mètres.

Puisqu'il existe une grande variété de services qui peuvent utiliser des signaux radio, il est essentiel que chacun agisse selon les exigences établies par le gouvernement de chaque pays. C'est un bon moyen d'éviter les désagréments, notamment les interférences.

Il existe cependant certains segments de fréquence qui peuvent être utilisés sans l'approbation directe des entités appropriées de chaque gouvernement: les bandes ISM (industrielles, scientifiques et médicales), qui peuvent fonctionner, entre autres, aux intervalles suivants: 902 MHz - 928 MHz; 2, 4 GHz - 2, 485 GHz et 5, 15 GHz - 5, 825 GHz (selon le pays, ces limites peuvent varier).

SSID (Service Set Identifier)

Nous allons connaître les versions les plus importantes de 802.11, mais avant, pour faciliter la compréhension, il est commode de savoir que, pour qu'un tel réseau soit établi, il est nécessaire que les appareils (également appelés STA) soient connectés aux appareils qui facilitent la accès. Ceux-ci sont génériquement appelés point d'accès (AP). Quand un ou plusieurs STA se connectent à un AP, il y a donc un réseau, qui est appelé le Basic Service Set (BSS).

Pour des raisons de sécurité et la possibilité qu'il y ait plus d'un BSS à un certain endroit (par exemple, deux réseaux sans fil qui ont été créés par différentes entreprises dans une zone d'événement), il est essentiel que chacun reçoive une identification appelée Service Set Identifiant (SSID), un ensemble de caractères qui, une fois défini, est inséré dans l'en-tête de chaque paquet de données sur le réseau. En d'autres termes, le SSID est le nom donné à chaque réseau sans fil.

Protocoles Wi-Fi

La première version de la norme 802.11 a été publiée en 1997, après environ 7 ans d'études. Avec l'émergence de nouvelles versions (à traiter plus tard), la version originale est devenue connue sous le nom de 802.11-1997 ou 802.11 legacy.

Comme il s'agit d'une technologie de transmission par radiofréquence, l'IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) a déterminé que la norme pouvait fonctionner dans la gamme de fréquences de 2, 4 GHz et 2, 4835 GHz, l'une des bandes ISM susmentionnées.

Son débit de transmission de données est de 1 Mb / s ou 2 Mb / s (mégabits par seconde), et il est possible d'utiliser les techniques de transmission Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) et Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS).

Ces techniques permettent des transmissions utilisant plusieurs canaux au sein d'une même fréquence, mais le DSSS crée plusieurs segments des informations transmises et les envoie simultanément aux canaux.

La technique FHSS, quant à elle, utilise un schéma de «saut de fréquence», où les informations transmises utilisent une fréquence pendant une certaine période et, d'autre part, une autre fréquence.

Cette caractéristique fait que le FHSS a un taux de transmission de données légèrement inférieur, d'autre part, il rend la transmission moins sensible aux interférences, car la fréquence utilisée change constamment. Le DSSS finit par être plus rapide, mais il est plus susceptible de subir des interférences, une fois que tous les canaux sont utilisés en même temps.

802.11b

Une mise à jour de la norme 802.11 a été publiée en 1999 et s'appelait 802.11b. La principale caractéristique de cette version est la possibilité d'établir des connexions aux vitesses de transmission suivantes: 1 Mb / s, 2 Mb / s, 5, 5 Mb / s et 11 Mb / s.

La gamme de fréquences est la même que celle utilisée par le 802.11 d'origine (entre 2, 4 et 2, 4835 GHz), mais la technique de transmission est limitée au spectre étalé par séquence directe, une fois que le FHSS finit par ne pas tenir compte des normes établies par la Federal Communications Commission (FCC) lorsqu'elle est utilisée dans des transmissions avec des débits supérieurs à 2 Mb / s.

Pour fonctionner efficacement à des vitesses de 5, 5 Mb / s et 11 Mb / s, le 802.11b utilise également une technique appelée CCK (Complementary Code Keying).

La zone de couverture d'une transmission 802.11b peut théoriquement atteindre jusqu'à 400 mètres dans des environnements ouverts et peut atteindre une portée de 50 mètres dans des endroits fermés (tels que des bureaux et des maisons).

Il est important de noter, cependant, que la portée de la transmission peut être influencée par un certain nombre de facteurs, tels que des objets qui provoquent des interférences ou empêchent la propagation de la transmission d'où ils se trouvent.

Il est intéressant de noter que, pour garder la transmission aussi fonctionnelle que possible, la norme 802.11b (et les normes qui lui succèdent) peut entraîner une baisse du débit de transmission des données jusqu'à sa limite minimale (1 Mb / s) en tant que la station est plus éloignée du point d'accès.

L'inverse est également vrai: plus le point d'accès est proche, plus la vitesse de transmission peut être élevée.

La norme 802.11b a été la première à être adoptée à grande échelle, étant, par conséquent, l'une des personnes responsables de la vulgarisation des réseaux Wi-Fi.

802.11a

La norme 802.11a a été publiée fin 1999, à peu près en même temps que la version 802.11b.

Sa principale caractéristique est la possibilité de fonctionner avec des débits de transmission de données dans les valeurs suivantes: 6 Mb / s, 9 Mb / s, 12 Mb / s, 18 Mb / s, 24 Mb / s, 36 Mb / s, 48 Mb / s et 54 Mb / s. La portée géographique de sa transmission est d'environ 50 mètres. Cependant, sa fréquence de fonctionnement est différente de la norme 802.11 d'origine: 5 GHz, avec des canaux de 20 MHz dans cette plage.

D'une part, l'utilisation de cette fréquence est pratique car elle présente moins de possibilités d'interférences, après tout, cette valeur est peu utilisée. D'autre part, cela peut entraîner certains problèmes, car de nombreux pays n'ont pas de réglementation pour cette fréquence. De plus, cette fonctionnalité peut entraîner des problèmes de communication avec les appareils fonctionnant selon les normes 802.11 et 802.11b.

Un détail important est qu'au lieu d'utiliser DSSS ou FHSS, la norme 802.11a utilise une technique connue sous le nom de multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence (OFDM). Dans ce document, les informations à transférer sont divisées en plusieurs petits ensembles de données qui sont transmis simultanément sur différentes fréquences. Ceux-ci sont utilisés de telle manière que l'un interfère avec l'autre, ce qui rend la technique OFDM très satisfaisante.

Bien qu'elle offre des taux de transmission plus élevés, la norme 802.11a n'est pas devenue aussi populaire que la norme 802.11b.

802.11g

La norme 802.11g a été publiée en 2003 et est connue comme le successeur naturel de la version 802.11b, car elle est entièrement compatible avec elle.

Cela signifie qu'un appareil qui fonctionne avec 802.11g peut communiquer avec un autre qui fonctionne avec 802.11b sans aucun problème, sauf que le taux de transmission de données limite évidemment le maximum autorisé par ce dernier.

L'attraction principale de la norme 802.11g est de pouvoir travailler avec des taux de transmission allant jusqu'à 54 Mb / s, comme c'est le cas avec la norme 802.11a.

Cependant, contrairement à cette version, le 802.11g fonctionne à des fréquences dans la bande 2, 4 GHz (canaux de 20 MHz) et a presque la même puissance de couverture que son prédécesseur, la norme 802.11b.

La technique de transmission utilisée dans cette version est également OFDM, cependant, lors de la communication avec un périphérique 802.11b, la technique de transmission devient DSSS.

802.11n

Le développement de la spécification 802.11n a commencé en 2004 et s'est terminé en septembre 2009. Au cours de cette période, divers appareils compatibles avec la version inachevée de la norme ont été lancés.

La principale caractéristique du protocole 802.11n est l'utilisation d'un schéma appelé entrées multiples sorties multiples (MIMO), capable d'augmenter considérablement les taux de transfert de données en combinant diverses voies de transmission (antennes). Avec cela, il est possible, par exemple, l'utilisation de deux, trois ou quatre émetteurs et récepteurs pour le fonctionnement du réseau.

L'une des configurations les plus courantes dans ce cas est l'utilisation de points d'accès qui utilisent trois antennes (trois voies de transmission) et des STA avec le même nombre de récepteurs. En ajoutant cette fonctionnalité en combinaison avec le raffinement de ses spécifications, le protocole 802.11n est capable de transmettre dans la plage de 300 Mb / s, théoriquement, il peut atteindre des vitesses allant jusqu'à 600 Mb / s. Dans le mode de transmission le plus simple, avec un seul chemin de transmission, le 802.11n peut atteindre 150 Mb / s.

Concernant sa fréquence, la norme 802.11n peut fonctionner avec les bandes 2, 4 GHz et 5 GHz, ce qui la rend compatible avec les normes précédentes, même avec 802.11a. Par défaut, chaque canal de ces pistes a une largeur de 40 MHz.

Sa technique de transmission standard est l' OFDM, mais avec certaines modifications, en raison de l'utilisation du schéma MIMO, étant, par conséquent, souvent appelé MIMO-OFDM. Certaines études suggèrent que sa zone de couverture peut dépasser 400 mètres.

802.11ac

Le successeur du 802.11n est la norme 802.11ac, dont les spécifications ont été presque entièrement développées entre 2011 et 2013, avec l'approbation finale de ses caractéristiques par l' IEEE en 2014.

Le principal avantage du 802.11ac réside dans sa vitesse, estimée à 433 Mb / s dans le mode le plus simple. Mais, en théorie, il est possible de faire dépasser le réseau 6 Gb / s dans un mode plus avancé qui utilise plusieurs voies de transmission (antennes), avec un maximum de huit. La tendance est à l'industrie de prioriser les équipements en utilisant jusqu'à trois antennes, ce qui rend la vitesse maximale autour de 1, 3 Gb / s.

Également appelé WiFi 5G, le 802.11ac fonctionne sur la fréquence 5 GHz, étant que, dans cette plage, chaque canal peut avoir, par défaut, la largeur de 80 MHz (160 MHz en option).

Le protocole 802.11ac possède également les techniques de modulation les plus avancées. Plus précisément, il fonctionne avec le système MU-MUMO (Multi-User MIMO), qui permet la transmission et la réception du signal à partir de différents terminaux, comme s'ils travaillaient en collaboration, sur la même fréquence.

Il met également en évidence l'utilisation d'une méthode de transmission appelée Beamforming (également connue sous le nom de TxBF), qui est facultative dans la norme 802.11n: c'est une technologie qui permet au périphérique émetteur (tel qu'un routeur) d'évaluer la communication avec un périphérique client. pour optimiser la transmission dans votre direction.

Autres normes 802.11

La norme IEEE 802.11 a eu (et aura) d'autres versions en plus de celles mentionnées ci-dessus, qui ne sont pas devenues populaires pour diverses raisons.

L'un d'eux est la norme 802.11d, qui n'est appliquée que dans certains pays où, pour une raison quelconque, il n'est pas possible d'utiliser certaines des autres normes établies. Un autre exemple est la norme 802.11e, dont l'objectif principal est la qualité de service (QoS) des transmissions, c'est-à-dire la qualité de service. Cela rend ce modèle intéressant pour les applications qui sont gravement affectées par le bruit (interférences), telles que les communications VoIP.

Il existe également le protocole 802.11f, qui fonctionne avec un schéma connu sous le nom de relais qui, en bref, fait qu'un appareil se déconnecte d'un point d'accès à signal faible et se connecte à un autre point d'accès à signal plus fort, au sein du même réseau. Le problème est que certains des facteurs peuvent empêcher cette procédure de se dérouler correctement, gênant l'utilisateur. Les spécifications 802.11f permettent une meilleure interopérabilité entre les points d'accès pour réduire ces problèmes.

La norme 802.11h mérite également d'être soulignée . En fait, ce n'est qu'une version de 802.11a qui a des capacités de contrôle et de modification de fréquence. Ceci parce que la fréquence de 5 GHz (utilisée par 802.11a) est appliquée dans une variété de systèmes en Europe.

Il existe plusieurs autres fonctionnalités, mais sauf pour des raisons spécifiques, il est conseillé de travailler avec les versions les plus populaires, de préférence avec la plus récente.

Les derniers mots

Cet article a fait une présentation de base des principales fonctionnalités que le Wi-Fi implique. Leurs explications peuvent aider quiconque souhaite en savoir un peu plus sur le fonctionnement des réseaux sans fil basés sur cette technologie et qui peut servir d'introduction à ceux qui souhaitent approfondir le sujet.

Comme vous le savez toujours, nous vous recommandons de lire les meilleurs routeurs du marché et les meilleurs automates du moment. Ce sont des lectures fondamentales pour acquérir un bon système Wi-Fi sans fil. Qu'avez-vous pensé de notre article sur les protocoles Wifi? Lequel utilisez-vous actuellement à la maison ou au travail?