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IEEE 802.11

IEEE 802.11 est un ensemble de normes concernant les réseaux sans fil locaux (le Wi-Fi). Il a été mis au point par le groupe de travail 11 du comité de normalisation LAN/MAN de l'IEEE (IEEE 802). Le terme IEEE 802.11 est également utilisé pour désigner la norme d'origine 802.11, et qui est parfois appelée 802.11 legacy mode (en) (legacy mode en anglais signifie dans ce contexte : mode historique ou antérieur).

Exemple d'équipement fabriqué conformément aux recommandations de la norme IEEE 802.11. Ici, un routeur avec switch 4 ports intégré de la marque Linksys.

Présentation de la norme

La norme 802.11 dans le modèle OSI

IEEE 802.11 fait partie d'un ensemble de normes édictées sous l'égide du comité de standardisation IEEE 802 à partir de 1997. Celui-ci constitue un tout cohérent servant de base de travail aux constructeurs développant des équipements et les services chargés de l'implémentation des infrastructures réseaux à liaison filaire et sans fil.

Le schéma ci-dessous est une adaptation du synopsis du standard IEEE 802 consigné dans la section "introduction" de la plupart des normes publiées sous ce standard. Celui-ci est articulé autour de la norme IEEE 802.11 qui définit les spécifications relatives à l'implémentation de la couche PHY et de la sous-couche MAC (Couche liaison de données du modèle OSI) pour les réseaux locaux sans fil (WLAN).

L'ensemble articulé autour de la norme IEEE 802.11 se décompose en éléments identifiés comme suit :

  • 802 : standard gĂ©nĂ©ral de base pour le dĂ©ploiement de rĂ©seaux numĂ©riques locaux ou mĂ©tropolitains Ă  liaison filaire ou sans fil ;
  • 802.1 : gestion des rĂ©seaux ;
  • 802.10 : sĂ©curisation des Ă©changes pour les systèmes Ă  liaison filaire ou sans fil (Token Ring, Ethernet, Wi-Fi, WiMAX) ;
  • 802.11 : spĂ©cifications pour l'implĂ©mentation de rĂ©seaux numĂ©riques locaux Ă  liaison sans fil ;
  • 802.2 : description gĂ©nĂ©rale de la sous-couche Logical Link Control.

Tableau des principaux amendements du standard IEEE 802.11

Les standards 802.11 ont été complétés et améliorés à plusieurs reprises depuis l'approbation du standard initial par l'IEEE en 1997. Ces améliorations sont définies comme étant des amendements au standard initial, et leur rédaction est gérée et validée par le groupe de travail 802.11 de l'IEEE. La principale application commerciale est la technologie Wi-Fi qui s'appuie sur ces spécifications. Les principaux amendements applicables, qui modifient de manière significative les techniques de transmission utilisées (couche PHY), sont les suivants :

Protocole Date de
publication
Fréquences Taux de transfert (Typ) Taux de transfert (Max) Portée
théorique
intérieure
Portée
théorique
extérieure
Norme initiale 2,4–2,5 GHz Mbit/s Mbit/s 20 m 100 m
802.11a 5,15–5,35 GHz
5,47–5,725 / 5,725–5,875
25 Mbit/s 54 Mbit/s 35 m 120 m (5 GHz)
km (3,7 GHz)
802.11b 2,4–2,5 GHz 6,5 Mbit/s 11 Mbit/s 35 m 140 m
802.11g 2,4–2,5 GHz 25 Mbit/s 54 Mbit/s 38 m 140 m
802.11n 2,4 GHz et/ou GHz 200 Mbit/s 450 Mbit/s 70 m (2,4 GHz)
12–35 m (GHz)
250 m
802.11ac 5,15–5,35 GHz
5,47–5,875 GHz
433 Mbit/s[1] 1 300 Mbit/s 12–35 m 300 m
802.11ax mai 2021[2] 2,4 GHz / GHz / GHz 10,53 Gbit/s 12–35 m 300 m

D'autres amendements qui concernent principalement la couche MAC du standard, la sécurité d'accès ou l'interfonctionnement entre réseaux ont aussi été validés :

Amendement Date de publication Description
802.11d 2001 Permet la récupération dynamique des contraintes de transmissions (puissance maximale, canaux autorisés) en fonction des règles de régulation locales.
802.11h 2003 Décrit des mécanismes permettant de mesurer et de sélectionner dynamiquement les canaux afin de respecter leurs conditions d'utilisations locales (c'est notamment nécessaire pour l'utilisation de la bande ISM à 5 GHz en Europe[3]).
802.11i 2004 Ajoute des mécanismes d'identification et de chiffrement des données (WPA), afin de remplacer l'algorithme initial WEP de la norme 802.11 qui est obsolète.
802.11j 2004 Décrit les modifications nécessaires à l'utilisation des bandes de fréquences à 4.9 GHz et 5 GHz en conformité avec la régulation japonaise.
802.11e 2005 Ajoute des mécanismes de QoS dans les réseaux 802.11.
802.11p 2010 Variante utilisant la bande des 5,9 GHz et visant le marchĂ© de la communication avec les vĂ©hicules (DSRC)
802.11r 2008 Vise à améliorer la mobilité entre les cellules d'un réseau Wi-Fi (le handover) et permettre à un appareil connecté de basculer plus vite d'un point d'accès vers un autre.
802.11u 2007 Elle vise à faciliter la reconnaissance et la sélection des réseaux et l'interfonctionnement avec d'autres réseaux externes tels les réseaux mobiles pour permettre l'interopérabilité entre différents fournisseurs de services.
802.11y 2008 L'intĂ©rĂŞt de cette version tient Ă  sa grande portĂ©e jusqu'Ă  5 000 m en extĂ©rieur. La frĂ©quence utilisĂ©e est de 3.7 GHz, ce qui la rend incompatible avec les cartes "usuelles" (a/b/g/n/ac).
802.11w 2009 Augmente la sécurité des trames de management.

En 2007, puis en 2012[4], 2016 et 2020[5] la plupart des amendements à la norme 802.11 (a, b, d, e, g, h, i, j puis r, y, w et n) ont été intégrés dans la norme par le groupe IEEE 802.11 et sont disponibles sous la forme d'un document unique.

802.11ac

IEEE 802.11ac (ou Wi-Fi 5) est le standard IEEE 802.11 publié en [6] - [7]. Il permet un débit plus élevé dans la bande des 5 GHz. Cette spécification permet un débit global multistations de plusieurs gigabits par seconde et un débit crête typique pour une seule liaison d'au moins 430 mégabits par seconde (avec 4 canaux agrégés), en utilisant des bandes de fréquence radio plus larges, le MIMO et une modulation plus sophistiquée.

802.11ax

IEEE 802.11ax (ou Wi-Fi 6) est le dernier standard IEEE 802.11, publiĂ© le 19 mai 2021[2]. Optimisant l'utilisation du spectre sur une bande plus large (potentiellement de 1 Ă  7,1 GHz), ce standard permet d'augmenter encore le dĂ©bit nominal (37 % de mieux Ă  bandes de frĂ©quences Ă©gales) mais encore plus en crĂŞte (jusqu'Ă  un facteur 4), tout en diminuant la latence (de potentiellement 75 %). Dès 2017 pour les points d'accès et 2019 pour les terminaux, certains constructeurs ont commencĂ© Ă  commercialiser du matĂ©riel compatible avec cette norme.

Comparaison des caractéristiques des normes IEEE 802.11

RĂ©seaux locaux 802.11 : standards physiques
Protocole
802.11
date[8] Fréquence largeur
de bande
DĂ©bit binaire[9] Nombre
maximum
de flux
MIMO
Codage / Modulation Portée
Intérieur Extérieur
(GHz) (MHz), (GHz) (Mbit/s), (Gbit/s) (mètres) (mètres)
802.11-1997 (d'origine) juin 1997[8] 2,4 79 ou 22[10] MHz 1, 2 Mbit/s NC FHSS, DSSS 20 m 100 m
802.11a
(Wi-Fi 2)
sept 1999[8] 5
3,7[A](US)
20 MHz 6 Mbit/s Ă  54 Mbit/s 1 OFDM 35 m 120 m (5 GHz)
5 000 m[A] (3,7 GHz)
802.11b
(Wi-Fi 1)
sept 1999[8] 2,4 22 MHz 1 Mbit/s Ă  11 Mbit/s 1 DSSS 35 m 140 m
802.11g
(Wi-Fi 3)
juin 2003[8] 2,4 20 MHz 6 Mbit/s Ă  54 Mbit/s 1 OFDM 38 m 140 m
802.11n
(Wi-Fi 4)
oct 2009[8] 2,4
5
20, 40 MHz 6,5 Ă  150 Mbit/s Mbit/s[B]
4 OFDM 70 m (2.4 GHz)
35 m (5 GHz)
250 m[11]
802.11ac
(Wi-Fi 5)
déc 2013[8] 5 20, 40, 80, 160 MHz 6,5 Mbit/s à 3,4 Gbit/s 8 OFDM 12-35 m 300 m
802.11ad déc 2012[8] 57 à 71 1,7 à 2,16 GHz jusqu’à 6,75 Gbit/s[12] NC OFDM ou
porteuse unique
10 m[13] 10 m
802.11af (en) fĂ©v 2014[8] 0,054 Ă  0,79 6 Ă  8 MHz 1,8 Ă  568,9 Mbit/s 4 OFDM 100 m 1 000 m
802.11ah mai 2017[8] 0,9 1 Ă  8 MHz 0,6 Ă  8,6 Mbit/s[14] 4 OFDM 100 m 100 m
802.11ax
(Wi-Fi 6 et 6E)
fév 2021[15] 1 à 7,1[16] 20, 40, 80, 160 MHz 8 Mbit/s à 10,5 Gbit/s 8 OFDM, OFDMA 12-35 m 300 m
802.11ay (en) mars 2021[15] 58,3 Ă  70,2 2,16 Ă  8,64 GHz 20 Ă  176 Gbit/s 4[17] OFDM ou single carrier 100 m 500 m
  • A1 A2 IEEE 802.11y est Ă©quivalent Ă  la norme 802.11a mais utilise la bande de frĂ©quence des 3,7 GHz. Elle n’est autorisĂ©e qu’aux États-Unis par la FCC.
  • B par flux MIMO, avec intervalle de garde court (SGI).
  • C par flux MIMO, avec intervalle de garde long.
  • D en mode "single user" et dĂ©bit maximum pour 8 flux MIMO.

Notes et références

  1. la norme ".ac" prévoit de nombreuses options pour le nombre d'antennes (de 1 à 8) et le nombre de bandes de fréquence agrégées
  2. (en) « IEEE 802.11ax-2021 - IEEE Standard for Information Technology--Telecommunications and Information Exchange between Systems Local and Metropolitan Area Networks--Specific Requirements Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications Amendment 1: Enhancements for High-Efficiency WLAN », sur IEEE Standards Association, IEEE (consulté le )
  3. Réseaux locaux radioélectriques ou RLAN (Wi-Fi) : les puissances d'émissions autorisées Arcep.fr
  4. (en) Accès aux textes de la norme 802.11 et de ses amendements ieee.org
  5. (en)IEEE 802.11 WIRELESS LOCAL AREA NETWORKS - Recent Amendment and Standard Approval ieee802.org/11, consulté en janvier 2021
  6. (en) « IEEE 802.11 Working Group Project Timelines », IEEE, (consulté le )
  7. L'IEEE officialise le Wi-Fi de nouvelle génération zdnet.fr, le 8 janvier 2014
  8. (en) « Official IEEE 802.11 working group project timelines », IEEE, (consulté le )
  9. (en) « Wi-Fi CERTIFIED n: Longer-Range, Faster-Throughput, Multimedia-Grade Wi-Fi® Networks », Wi-Fi Alliance, [PDF]
  10. WiFi, le standard 802.11 - Couche physique et couche MAC, page 8 - Easytp.cnam.fr, mars 2007 [PDF]
  11. (en) Phil Belanger, « 802.11n Delivers Better Range », Wi-Fi Planet,
  12. (en) « WiGig and IEEE 802.11ad For Multi-Gigabyte-Per-Second WPAN and WLAN », Tensorcom Inc. [PDF]
  13. (en) White paper WLAN 802.11ad, page 3 rohde-schwarz.com, consulté en avril 2015 [PDF]
  14. (en) IEEE 802.11ah - low power, sub GHz Wi-Fi radio-electronics.com, consulté en février 2020
  15. (en) « IEEE 802.11 Working Group Project Timelines », IEEE, (consulté le )
  16. (en) IEEE 802.11ax-2021 : Modifications to both the IEEE 802.11 physical layer (PHY) and the medium access control (MAC) sublayer for high efficiency operation in frequency bands between 1 GHz and 7.125 GHz, Status: Active, Board Approval: 2021-02-09 standards.ieee.org, 9 février 2021
  17. (en) 802.11ay wireless technology: Next-gen 60GHz WiFi cablefree.net, consulté en avril 2020

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes

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