Le Wi-Fi 6 est officiellement arrivé depuis Septembre 2019 avec la sortie du programme de certification de la Wi-Fi Alliance.

Cette nouvelle génération de Wi-Fi est basée sur la norme Wi-Fi 802.11ax, qui améliore considérablement les performances et offre de nombreux avantages dans les environnements ultra-denses d’aujourd’hui, autant sur les appareils Wi-Fi 6 que pour les appareils Wi-Fi hérités.

Jetons un œil sur les éléments constitutifs de cette nouvelle technologie ainsi que sur certaines opportunités qu’elle offre aux développeurs IoT.

Chaque nouvelle norme Wi-Fi a amélioré la performance la plus couramment recherchée : la vitesse. Cependant, ce n’est plus la seule manière de mesurer les performances du réseau.

Le Wi-Fi 6 a été développé pour fournir également une capacité beaucoup plus élevée au plus grand nombre possible d’appareils. En d’autres termes, pour garantir une vitesse fulgurante, dans un environnement dont la densité des dispositifs connectés est de en plus importante.

Aujourd’hui on attend des réseaux qu’ils soient connectés et puissent gérer des milliers de clients utilisant tous des applications exigeantes, telles que le streaming vidéo, le 4k et le XR.

L’utilisateur final attend donc une expérience transparente que les normes actuelles ne permettent pas d’obtenir. Ajoutez à cela la croissance des capteurs et des appareils IoT, et il devient évident qu’une simple augmentation de vitesse ne permet pas de répondre à ces nouvelles exigences complexes.

Le Wi-Fi 6 exécute cette promesse en apportant une capacité accrue, une efficacité spectrale optimisée et une augmentation du débit et de la couverture, tout en réduisant la consommation d’énergie et la latence sur les bandes 2,4GHz et 5GHz.

Comment le Wi-Fi 6 y parvient-il ?

Les caractéristiques qui définissent le Wi-Fi 6 répondent aux besoins spécifiques de la connectivité à haute densité.

Huit éléments clés de la technologie Wi-Fi 6 permettent aux appareils de fonctionner efficacement dans ces environnements difficiles :

MU MIMO (Multi-User Multiple Input Multiple Output) : Permet de desservir plusieurs appareils simultanément sur un spectre limité en autorisant le transfert simultané d’un plus grand nombre de données en liaison descendante (Download) et en liaison montante (Upload). Cela permet à un point d’accès de transmettre des données à un plus grand nombre d’appareils compatibles MU-MIMO simultanément. Auparavant, elle n’était proposée que dans la bande 5 GHz, uniquement pour les données en liaison descendante et uniquement dans la mise en œuvre de deuxième génération de Wi-Fi 5.

OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) : le Wi-Fi 6 offre une capacité nettement supérieure dans les environnements à forte demande et permet aux dispositifs clients d’exploiter efficacement cette capacité par divers moyens centrés sur la division du spectre et l’allocation de la bande passante, en atténuant les effets de la contention. La communication avec plusieurs dispositifs pour le trafic Montant et Descendant peut donc être programmée simultanément. Cette approche entièrement nouvelle du Wi-Fi au niveau du protocole ressemble beaucoup aux méthodes de planification de base qui définissent la manière dont l’OFDMA est utilisé dans les implémentations cellulaires, notamment dans la 4G LTE.

Huit flux spatiaux pour la bande 5Ghz : Les implémentations d’infrastructure du réseau Wi-Fi 6 peuvent doubler le nombre de flux spatiaux pouvant être transmis en même temps par rapport au Wi-Fi 5, ce qui représente une augmentation considérable de la capacité globale.

Beamforming (Formation de faisceaux) : Améliore les débits de données à une distance donnée, ce qui augmente la capacité du réseau en dirigeant les signaux vers des clients spécifiques plutôt que dans toutes les directions à la fois. Cela facilite la technologie MU-MIMO, qui n’est pas aussi efficace lorsque les appareils se déplacent rapidement.

TWT (Target Wake Time) : Améliore considérablement l’autonomie de la batterie en permettant aux appareils Wi-Fi 6 de négocier le moment et la fréquence de leur réveil pour envoyer ou recevoir des données, ce qui permet d’économiser la batterie.

1024-QAM (Quadrature Amplitude Modulation) : Augmente le débit des appareils Wi-Fi en codant davantage de données dans la même quantité de spectre, ce qui est essentiel pour assurer la qualité de service (QoS) dans les lieux à forte densité.

Coloration BSS (Basic Service Set) : Améliore la fiabilité dans les environnements très denses où il y a des points d’accès (AP) qui se chevauchent en donnant la priorité – ou en colorant – le trafic, et en coupant et ignorant efficacement le trafic sur les mêmes fréquences qui communique probablement sur un autre réseau.

Canaux de 160 MHz : Augmente la bande passante pour offrir de meilleures performances avec une faible latence.

En quoi le Wi-Fi 6 profite-t-il spécifiquement à l’IoT (Internet of Things / Internet des Objets) ?

Le Wi-Fi 6 offre des vitesses de transfert de données plus rapides grâce à un codage des données plus efficace. Là où la vitesse est importante, les utilisateurs verront le débit moyen par utilisateur multiplié par quatre. Cependant, le Wi-Fi 6 a de multiples facettes et répond à de nombreux problèmes des réseaux actuels.

En effet, de nombreuses briques technologiques du Wi-Fi 6 répondent directement aux nouvelles demandes que la croissance de l’IoT a introduites, telles que la portée, l’efficacité énergétique et la manière de gérer des réseaux de plus en plus denses.

En outre, un développement clé pour le Wi-Fi 6, dans le contexte de l’IoT, est le réaménagement de la bande 2,4 GHz (11n) pour tirer parti de toutes les fonctionnalités de Wi-Fi 6 (11ax). Le Wi-Fi 5 n’était limité qu’à la bande 5Ghz, de sorte que la technologie utilisée par une grande partie des produits IoT n’a pas connu de nouvelles fonctionnalités depuis plus d’une décennie.

Les améliorations les plus significatives apportées par la technologie Wi-Fi 6 à l’industrie de l’IoT sont les suivantes :

Capacité et efficacité accrues – Wi-Fi 6 utilise les technologies multi-utilisateurs complémentaires OFDMA et MU-MIMO. Ces deux technologies peuvent couvrir jusqu’à 12 flux spatiaux dans le point d’accès, englober les bandes de 2,4 GHz et de 5 GHz dans n’importe quelle application ou configuration, et dans les directions montante et descendante – des améliorations considérables qui augmentent la capacité globale et la vitesse par utilisateur pour les applications à large bande passante. Ces deux bandes permettent une communication bidirectionnelle simultanée entre un point d’accès et plusieurs points d’extrémité, et sont utilisées en fonction des conditions de canal, de la qualité de service et des types de dispositifs/services. Les Points d’accès optimisent le regroupement et l’ordonnancement et sélectionnent la meilleure méthode pour l’action suivante en fonction d’algorithmes personnalisables. La combinaison de l’OFDMA et de MU-MIMO permet à Wi-Fi 6 d’atteindre une capacité et une efficacité plus élevées dans les environnements à ultra-haute densité.

Réduction de la consommation d’énergie – Les appareils IoT peuvent souvent être situés dans des endroits éloignés ou peu pratiques, ce qui demande une plus grande autonomie de batterie dans le secteur. Avec Wi-Fi 6, le mécanisme TWT a été modifié pour permettre à l’AP et aux appareils de négocier quand et à quelle fréquence ils s’activeront pour envoyer ou recevoir des données. Cela peut améliorer considérablement l’autonomie de la batterie en permettant aux appareils clients de rester en veille pendant des heures ou des jours afin de réduire la consommation d’énergie.

Un débit plus élevé – Contrairement au Wi-Fi 5, dont les améliorations se concentraient essentiellement sur la bande 5GHz, Wi-Fi 6 apporte les dernières techniques de communication et de contention à la bande 2,4GHz également, maximisant ainsi les performances sur tous les canaux disponibles.

Un plus grand nombre de canaux permet aux points d’extrémité, tels que les appareils IoT, de trouver plus facilement un chemin vers le point d’accès. En réduisant l’impact du bruit provenant d’autres dispositifs utilisant la bande 2,4 GHz, tels que d’autres points d’accès ou points terminaux, Bluetooth et Zigbee, le débit et les taux de données seront améliorés, ce qui profitera directement à l’IoT.

Coût réduit – Wi-Fi 6 introduit la prise en charge des clients à 20 MHz uniquement. Cela permettra de prendre en charge les appareils IoT à faible puissance et faible complexité, comme les portables et les capteurs, qui ne nécessitent pas d’opérations à large bande passante. Les appareils à 20 MHz uniquement peuvent également émettre/recevoir dans la bande 2,4 ou 5 GHz. Cela signifie également que les fabricants peuvent concevoir des puces électroniques plus simples, réduisant ainsi le coût des appareils IoT, ce qui peut contribuer à la croissance et à la diversité du marché de l’IoT.

Possibilités d’Applications Wi-Fi 6

Le Wi-Fi 6 a été conçu pour désengorger le réseau Wi-Fi dans les environnements urbains denses, ainsi que pour certains de ces cas d’utilisation en entreprise, en augmentant la capacité, en étendant la couverture et en améliorant l’expérience globale. Les cas d’utilisation suivants permettent de profiter pleinement de Wi-Fi 6 :

Les maisons où de nombreux appareils encombrent le réseau doivent s’attendre à une nette amélioration des performances du réseau et à un désengorgement grâce aux améliorations apportées à la bande 2,4 GHz.

Les appartements de grande hauteur, les co-propriétés et les immeubles à logements multiples où le débit devrait être plus rapide et plus fiable grâce à une couverture supérieure.

Les universités, les collèges et les campus scolaires devraient voir les performances de leur réseau augmenter grâce au contrôle de transmission client de l’OFDMA et aux capacités UL/DL de MU-MIMO.

Les zones urbaines qui utilisent du matériel IoT bénéficieront du Wi-Fi 6 grâce à l’amélioration des performances de la batterie, du fonctionnement en extérieur et de la portée.

Les systèmes Wi-Fi et audiovisuels embarqués devraient s’améliorer grâce à la réduction de la latence que permet l’OFDMA.

Les lieux publics, les stades et autres lieux publics équipés de Wi-Fi devraient voir leurs performances s’améliorer grâce au contrôle de transmission client de l’OFDMA et aux capacités UL/DL de MU-MIMO.

Les centres de transport et les centres commerciaux dotés de plusieurs points d’accès appartenant à des réseaux différents auront moins à s’inquiéter des interférences de signal grâce à la formation de faisceaux de transmission.

Conclusions

Les technologies Wi-Fi précédentes permettaient difficilement de garantir la fiabilité et la prévisibilité des services. Avec la croissance du streaming d’applications à la demande, qui nécessite un débit de données constant et des capteurs IoT, qui dépendent d’une faible consommation et d’une latence constante, le besoin de fiabilité et de prévisibilité est encore plus pertinent.

Le Wi-Fi 6 est conçu pour relever ces défis grâce à un éventail de technologies nouvelles et améliorées qui augmentent la capacité du réseau, optimisent l’efficacité spectrale, augmentent les débits de données et réduisent la consommation d’énergie. Grâce à des performances plus prévisibles, Wi-Fi 6 est effectivement passé d’un gros effort à une technologie sans fil déterministe qui peut répondre aux exigences des entreprises et des domaines de l’IoT en temps réel et en permanence.

Source : https://developer.qualcomm.com/blog/how-wi-fi-6-so-much-more-just-faster-wi-fi