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MU-MIMO, WiFi ad : le WiFi monte le débit !

1 : WiFi ac MU-MIMO, WiFi ad : le WiFi accélère en 2016 3 : Le Wi-Fi 802.11ad : la puissance brute à hautes fréquences 4 : Le Wi-Fi Halow 802.11ah à longue portée pour les objets connectés 5 : Le Wi-Fi, c'est pas fini

Le Wi-Fi 802.11ac Wave 2 : plus de débit pour plus d’utilisateurs

Les premiers produits Wi-Fi 802.11ac n’offrent pas les possibilités maximales de la norme telle qu’elle a été certifiée par l’IEEE. La première vague (802.11ac Wave 1) se limitait à un spectre de fréquences large de 80 MHz, avec trois flux parallèles seulement. En 2016, la seconde vague de périphériques « 802.11ac Wave 2 » apporte trois améliorations majeures :

  • l’ajout d’un quatrième flux MIMO (+ 25 % de débit global)
  • l’élargissement du spectre de fréquences à 160 MHz, ou 2×80 MHz (débits doublés)
  • l’arrivée de la technique MU-MIMO (MIMO Multi Utilisateur)

Le MU-MIMO, c’est quoi ?

La technologie MIMO (Multiple-Input and Multiple-Output) est déjà présente dans de nombreux produits, et elle est déjà bien éprouvée. Elle consiste à paralléliser les flux de données sur plusieurs antennes pour augmenter d’autant le débit de connexion. Idéalement la présence de deux antennes en émissions et en réception va doubler les débits. Un routeur Wi-Fi 802.11n équipé de 4 antennes peut ainsi faire passer jusqu’à 600 Mbit/s simultanément, soit quatre fois son débit maximal de 150 Mbit/s sur une antenne. Le périphérique qui reçoit la transmission doit, lui aussi, être équipé de plusieurs antennes pour en bénéficier.

Ce premier type classique de MIMO est dit SU-MIMO, pour Single-User MIMO. Il est disponible au sein du standard 802.11n, mais ne permet qu’à un seul récepteur de tirer parti de la totalité du gain de débit. Dans le cas où plusieurs récepteurs sont connectés au même réseau Wi-Fi SU-MIMO, ils doivent se partager le débit total de 600 Mbit/s. Car le routeur enverra les paquets de données en série (l’un après l’autre) dans le temps, et chaque récepteur devra attendre son tour.

Image 1 : MU-MIMO, WiFi ad : le WiFi monte le débit !

Image 2 : MU-MIMO, WiFi ad : le WiFi monte le débit !

La technologie MU-MIMO ajoute un second étage de parallélisation au processus de transmission sans fil des données. Cette fois, le routeur pourra envoyer parallèlement différents paquets de données en même temps à plusieurs utilisateurs, par un processus de multiplexage. Le routeur MU-MIMO se comporte alors comme un switch plutôt qu’un hub. Résultat, les débits distribués sur plusieurs appareils augmentent considérablement, comme le montre ce premier test signé Morr Insights & Strategy. Autre effet bénéfique : la connexion au réseau Wi-Fi est presque instantanée.

Beamforming exigé

Le MU-MIMO n’est disponible qu’au sein du standard Wi-Fi 802.11ac, et il exige la formation d’un faisceau d’ondes particulier pour chaque récepteur ou groupe de récepteurs, pour ensuite distribuer les bons paquets de données aux bons utilisateurs. C’est la technique du beamforming, que nous avions déjà décrite et testée en 2009 (cf. Beamforming : le meilleur du WiFi). Le beamforming consiste à légèrement décaler dans le temps l’émission des signaux de chaque antenne (déphasage), et faire varier la puissance sur chaque antenne, afin d’être en mesure de « diriger » un front d’ondes dans l’espace. Cette astuce améliore la réception Wi-Fi en la dirigeant spécifiquement vers les récepteurs. Elle permet surtout d’envoyer simultanément différents paquets de données dans différentes directions pour optimiser le fonctionnement du MU-MIMO. Cette excellente vidéo (en anglais) rend le principe très facile à comprendre.

Beamforming, comment ça marche ?

Le beamforming est déjà possible avec des routeurs 802.11n dotés de plusieurs antennes, mais il n’est pas certifié au sein de ce standard. Il ne sert qu’à améliorer la fiabilité de la connexion, et surtout, ne fonctionne qu’avec des émetteurs et récepteurs strictement compatibles (même marque, même génération). Aujourd’hui, la technique est bien incluse dans le standard 802.11ac Wave 2, ce qui lui assure une parfaite interopérabilité.

La seule contrainte du MU-MIMO réside justement dans la mise en place du beamforming pour les appareils mobiles comme les smartphones et les tablettes. Pour savoir comment organiser ses différents faisceaux d’ondes, le routeur doit envoyer régulièrement des paquets de sondage (sounding frames) pour savoir où se trouve chaque client. Ce sondage régulier peut ralentir la connexion, mais les firmwares des routeurs sont optimisés pour réduire au maximum ce désagrément. De même, le routeur sera assez intelligent pour remarquer qu’un client reste immobile (PC fixe, TV, etc.), et ne plus lui envoyer de paquets de sondage. Toute cette problématique est discutée dans cette vidéo signée Cisco (en anglais).

Plongée profonde dans le MU-MIMO

Déjà une multitude de produits MU-MIMO

Pour toutes ces raisons, il est impératif que le récepteur soit parfaitement compatible avec ce type de technologie, ce qui n’était pas le cas de tous les périphériques, même certifiés 802.11ac… jusqu’à maintenant. En 2016, les choses changeront, car la majorité des produits prévus pour cette année seront bien compatibles MU-MIMO : ils font partie de la seconde vague (802.11ac Wave 2), dont l’interopérabilité a été fraîchement certifiée. L’avantage est simple : il permettra un fonctionnement plus fiable et rapide d’un réseau Wi-Fi en présence d’un grand nombre de clients. Et c’est « tout bénef » pour nos foyers de plus en plus connectés !

Tous les actuels smartphones Qualcomm de dernière génération sont potentiellement compatibles MU-MIMO par la technologie Qualcomm VIVE, mais certains ne le sont pas dans les faits. Le site Qualcomm fournit une première liste assez complète de produits officiellement compatibles MU-MIMO. Évidemment, les prochains smartphones équipés de puces Snapdragon 820 seront tous compatibles MU-MIMO.

Pour les PC, tablettes et smartphones, tous les produits milieu et haut de gamme de 2016 devraient gérer le MU-MIMO. C’est déjà le cas des Alienware 13, 15 et 17 ou du Nexus 5, du OnePlus 2, des Lumia 950/XL ou encore des cartes mères Gigabyte GA-170X Gaming G1.

Beaucoup de routeurs haut de gamme lancés l’année dernière sont déjà compatibles MU-MIMO. De nouveaux arrivent cette année. Voici une liste non exhaustive compilée par Strategy Analytics :

Image 3 : MU-MIMO, WiFi ad : le WiFi monte le débit !

Sommaire :

  1. WiFi ac MU-MIMO, WiFi ad : le WiFi accélère en 2016
  2. Le Wi-Fi 802.11ac Wave 2 : plus de débit pour plus d'utilisateurs
  3. Le Wi-Fi 802.11ad : la puissance brute à hautes fréquences
  4. Le Wi-Fi Halow 802.11ah à longue portée pour les objets connectés
  5. Le Wi-Fi, c'est pas fini