IEEE 802.11ax

La IEEE 802.11ax, également appelée Wi-Fi 6 par la Wi-Fi Alliance, est une norme conçue pour les réseaux sans fil locaux ou Wi-Fi[1],[2],[3] et qui succède à la Wi-Fi 5. La normalisation est faite par l'IEEE ; la norme a été ratifiée en février 2021 et la publication de la version finale a eu lieu le 19 mai 2021[4],[5].

Wi-Fi 6

Le standard 802.11ax est conçu pour pouvoir fonctionner sur tout le spectre fréquentiel entre 1 et 7,1 GHz, si ces bandes sont disponibles, en complément des bandes 2,4 et 5 GHz déjà utilisées par les versions précédentes. Les appareils présentés au CES 2018 atteignent une vitesse maximale de 11 Gbit/s. Cette norme optimise les performances pour des déploiements denses : les débits crêtes sont 4 fois plus élevés que ceux atteints avec la norme IEEE 802.11ac, même si le débit nominal n'est supérieur que de 37 % au plus. La latence est également 75 % plus faible.

Pour améliorer l'utilisation efficace du spectre, la nouvelle version introduit des méthodes telles que l'OFDMA, la modulation 1024-QAM et la prise en charge pour la liaison montante en plus de la liaison descendante du MIMO et du MU-MIMO (en) afin d'augmenter le débit. Des améliorations de la consommation électrique et de nouveaux protocoles de sécurité sont également ajoutés par cette norme, tels que Target Wake Time et le WPA3.

Présentation de la norme

La norme 802.11ax a pour objectif de pousser plus loin les améliorations de la norme 802.11ac et d’optimiser la connexion Wi-Fi dans les zones très denses i.e gares, aéroports, centre commerciaux, etc. Pour ce faire, cette norme permet à plusieurs utilisateurs de se connecter simultanément au même point d'accès en utilisant une technologie déjà présente dans les réseaux mobiles 4G/LTE et 5G.

Cette amélioration est permise par l’utilisation de l’OFDMA (Orthogonal Frequency-Division Multiple Access). Dans le cas des versions Wi-Fi utilisant OFDM ou OFDMA, la bande de fréquence utilisée pour la transmission de données est composée de multiples canaux, des sous-porteuses. Dans les technologies précédant le 802.11ax, les groupes de sous-porteuses sont attribués à un instant donné, à un seul utilisateur qui utilise la totalité de la largeur de la bande. L’OFDMA permet d'attribuer chaque sous-porteuse à des utilisateurs différents. Pour augmenter le nombre de sous-porteuses, l'écart spectral radio entre sous-porteuses passe de 312,5 kHz (802.11ac) à 78,125 kHz[6]. On a donc la même largeur de bande en 802.11ax et 802.11ac mais quatre fois plus de sous-porteuses. Afin de servir ces multiples utilisateurs, 802.11ax approfondit le MU-MIMO (Multiple User Multiple Input Multiple Output) mise en place par la norme 802.11ac. On passe à 8 flux simultanés contre 4. Chaque utilisateur est connecté au point d'accès le plus performant en fonction de sa position physique.

L’Uplink Resource Scheduler du point d'accès s'appuie sur l’OFDMA. Celui-ci permet l'allocation simultanée de ressources radio (sous porteuses) à plusieurs utilisateurs, de définir des priorités entre les utilisateurs et d'allouer les sous-porteuses en fonction de leurs usages et ainsi de limiter les engorgements. Le 802.11ax permet aussi une rétrocompatibilité avec les normes 802.11a/b/g/n/ac.

Quantena Communications fut le premier à se lancer dans cette norme, annonçant le premier chipset compatible avec le draft 1.0 de la norme en . Qualcomm suivit début 2017[7]. Asus fut le premier à présenter un routeur en avec un débit maximal de 1,1 Gbit/s sur 2,4 GHz et 4,8 Gbit/s sur 5 GHz[8]. L'adoption de la norme et une large utilisation commerciale ont commencé début 2021, même si certains adoptants précoces avaient mis en place leurs systèmes dès la fin 2019.

Débits en fonction de la configuration
Schémas de modulation et de codage pour un flux spatial MIMO unique
Index MCS

[note 1]

 Type de modulation Taux de codage Débit de données (en Mb/s)
Canaux de 20 MHz Canaux de 40 MHz Canaux de 80 MHz Canaux de 160 MHz
GI de 1600 ns [note 2] GI de 800 ns GI de 1600 ns GI de 800 ns GI de 1600 ns GI de 800 ns GI de 1600 ns GI de 800 ns
0 BPSK 1/2 8 8.6 16 17.2 34 36.0 68 72
1 QPSK 1/2 16 17.2 33 34.4 68 72.1 136 144
2 QPSK 3/4 24 25.8 49 51.6 102 108.1 204 216
3 16-QAM 1/2 33 34.4 65 68.8 136 144.1 272 282
4 16-QAM 3/4 49 51.6 98 103.2 204 216.2 408 432
5 64-QAM 2/3 65 68.8 130 137.6 272 288.2 544 576
6 64-QAM 3/4 73 77.4 146 154.9 306 324.4 613 649
7 64-QAM 5/6 81 86.0 163 172.1 340 360.3 681 721
8 256-QAM 3/4 98 103.2 195 206.5 408 432.4 817 865
9 256-QAM 5/6 108 114.7 217 229.4 453 480.4 907 961
10 1024-QAM 3/4 122 129.0 244 258.1 510 540.4 1021 1081
11 1024-QAM 5/6 135 143.4 271 286.8 567 600.5 1134 1201

Notes

  1. MCS 9 n'est pas applicable à toutes les combinaisons de flux spatiaux.
  2. GI signifie Guard Interval (en).

    Comparaison avec les autres normes IEEE 802.11
    Réseaux locaux 802.11 : standards physiques
    Protocole
    802.11    		 date[9] Fréquence largeur
    de bande    		 Débit binaire[10] 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[9] 2,4 79 ou 22[11] MHz 1, 2 Mbit/s NC FHSS, DSSS 20 m 100 m
    802.11a
    (Wi-Fi 2)    		 sept 1999[9] 5 20 MHz 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbit/s 1 OFDM 35 m 120 m
    3,7[A] — 5 000 m[A]
    802.11b
    (Wi-Fi 1)    		 sept 1999[9] 2,4 22 MHz 1, 2, 5,5, 11 Mbit/s 1 DSSS 35 m 140 m
    802.11g
    (Wi-Fi 3)    		 juin 2003[9] 2,4 20 MHz 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbit/s 1 OFDM 38 m 140 m
    802.11n
    (Wi-Fi 4)    		 oct 2009[9] 2,4 / 5 20 MHz 7,2 à 72,2 Mbit/s[B]
    (6,5 à 65)[C]    		 4 OFDM 70 m (2,4 GHz)
    12-35 m (5 GHz)    		 250 m[12]
    40 MHz 15 à 150 Mbit/s[B]
    (13,5 à 135)[C]
    802.11ac
    (Wi-Fi 5)    		 déc 2013[9] 5 20 MHz 6,5 à 346,8 Mbit/s[D] 8 OFDM 12-35 m 300 m
    40 MHz 13,5 à 800 Mbit/s[D]
    80 MHz 19,3 Mbit/s à 1,7 Gbit/s[D]
    160 MHz 58,5 Mbit/s à 3,4 Gbit/s[D]
    802.11ad déc 2012[9] 57 à 71 1,7 à 2,16 GHz jusqu’à 6,75 Gbit/s[13] NC OFDM ou
    porteuse unique    		 10 m[14]
    802.11af fév 2014[9] 0,054 à 0,79 6 à 8 MHz 1,8 à 568,9 Mbit/s 1, 2, 4 OFDM 100 m 1000 m
    802.11ah mai 2017[9] 0,9 1 à 8 MHz 0,6 à 8,6 Mbit/s[15] 4 OFDM 100 m
    802.11ax
    (Wi-Fi 6)    		 fév 2021[16] 1 à 7,1[17] 20 MHz 8 Mbit/s à 1,1 Gbit/s[D] 8 OFDM, OFDMA 12-35 m 300 m
    40 MHz 16 Mbit/s à 2,3 Gbit/s[D]
    80 MHz 34 Mbit/s à 4,8 Gbit/s[D]
    160 MHz 68 Mbit/s à 10,5 Gbit/s[D]
    802.11ay mars 2021[16] 58,3 à 70,2 2,16 à 8,64 GHz 20 à 176 Gbit/s 4[18] OFDM ou single carrier 100 m 500
    Voir aussi :
    • A1 A2  IEEE 802.11y est équivalent à la norme 802.11a mais utilise la bande de fréquence des 3,7 GHz. Elle n’est autorisée 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 débit maximum pour 8 flux MIMO.

    Produits

    Puces
    • Le , Quantenna annonça le premier silicium compatible 802.11ax, la QSR10G-AX. La puce était conforme au Draft 1.0 de la norme 802.11ax et supporte jusque huit flux 5 GHz et quatre flux 2,4 GHz. En , Quantenna ajouta la QSR5G-AX à leur gamme de produit, avec jusque 4 flux supporté sur les deux bandes[19]. Ces deux produits visent le marché des routeurs et points d'accès.
    • Le , Qualcomm annonça leur premier silicium compatible 802.11ax[20],[21],[22].
      • La puce IPQ8074 est un SoC complet avec quatre cœurs Cortex-A53.
    Supportant jusque huit flux 5 GHz et quatre flux 2,4 GHz.
    • La puce QCA6290 supportant deux flux sur les deux bandes visent le marché des appareils mobiles.
    • Le , Broadcom annonça leur 6e génération de produits Wi-Fi avec compatibilité 802.11ax[23],[24].
      • Les BCM43684 et BCM43694 sont des puces 4 × 4 MIMO compatible pleinement avec la norme 802.11ax,
    alors que la puce BCM4375 supporte 2 × 2 MIMO 802.11ax ainsi que le Bluetooth 5.0.
    • Le , Marvell annonça ses puces 802.11ax, les 88W9068, 88W9064 et 88W9064S.[25],[26]
    • Le , Intel annonça des puces 802.11ax Chipsets pour une Wi-Fi rapide basé sur le Draft 2.0 de la norme 802.11ax [27]
    • Le , Qualcomm annonça la puce WCN3998, une puce 802.11ax 2x2 pour smartphones et appareils mobiles[28].
    • Depuis , Intel travaille sur une puce 802.11ax pour appareils mobiles, Wireless-AX 22560 surnommé Harrison Peak[29],[30].
    • Le , Broadcom annonça deux nouvelles puce 802.11x SOCs 2x2: les BCM6752 et BCM6755.
    Toutes deux fournissant des CPUs multi-cœur et une compatibilité Gigabit Ethernet[31].
    • Le , MediaTek annonça leurs puces 802.11ax, avec des puces 2x2 et 4x4[32].
    • Le , Qualcomm annonça la QCA6390, une puce 2x2 802.11ax/Bluetooth 5.1 combinée pour appareils mobile et informatique[33].
    • Intel Ice Lake : Puce d'ordinateur commercialisée en 2019 permettant l'utilisation du Wi-Fi 6.
    • Qualcomm Snapdragon 855 : Nouvelle puce haut de gamme qui sera disponible dans les smartphones de 2019 permettant l'utilisation du Wi-Fi 6.

    Terminaux


    Points d’accès
    • Le , Huawei annonça le premier point d’accès anticipant la future norme 802.11ax : l’AP7060DN basé sur du matériel Qualcomm 8×8 MIMO[35],[36].
    • Le , Aerohive Networks[37] annonça la première famille de point d’accès 802.11ax. L’AP630, AP650, et AP650X sont basés sur des puces Broadcom[38].
    • Le , Ruckus Networks annonça un point d’accès 802.11ax (Wi-Fi 6) IoT et LTE-ready, le R730. Le R730 a été mis en vente en [39].

    Routeurs
    • Le , Asus annonça le premier routeur 802.11ax[40],[41]. Le RT-AX88U utilise une puce Broadcom, 4×4 MIMO sur les deux bandes et atteint jusqu’à un maximum de 1148 Mbit/s en 2,4 GHz et 4804 Mbit/s en 5 GHz.
    • TP-Link Archer AX11000, AX6000, AX1800 et RE705X : 4,8 Gb/s pour la bande 5 GHz dédiée aux joueurs, 4,8 Gb/s pour une seconde bande 5 GHz, et 1,1 Gb/s pour la bande 2,4 GHz
    • Netgear Orbi RBK50 : vitesse supérieur à 1 Gb/s
    • Netgear Nighthawk AX8 WiFi 6 (RAX80)
    • ASUS RT-AX88U – routeur Wi-Fi 6 double bande

    Notes et références
    1. « Présentation du 802.11ax, la future norme sans fil haut débit », sur http://www.ni.com (consulté le )
    2. « Comment la norme 802.11ax va révolutionner nos connexions Wi-Fi », sur http://www.01net.com, (consulté le )
    3. « Wi-Fi 802.11ax : tout ce qu'il faut savoir sur le futur Wi-Fi « intelligent » », sur https://www.futura-sciences.com (consulté le )
    4. (en) « IEEE 802.11 Working Group Project Timelines », IEEE, (consulté le )
    5. (en) IEEE 802.11ax-2021, Status: Active, Board Approval: 2021-02-09 standards.ieee.org, le 19 mai 2021
    6. (en) IEEE 802.11ax - Wi-Fi 6 radio-electronics.com, consulté en avril 2020
    7. (en) « 802.11ax », sur https://www.qualcomm.com/date= (consulté le )
    8. (en) « Asus RT-AX88U », sur https://www.asus.com/ (consulté le )
    9. (en) « Official IEEE 802.11 working group project timelines », IEEE, (consulté le )
    10. (en) « Wi-Fi CERTIFIED n: Longer-Range, Faster-Throughput, Multimedia-Grade Wi-Fi® Networks », Wi-Fi Alliance, [PDF]
    11. WiFi, le standard 802.11 - Couche physique et couche MAC, page 8 - Easytp.cnam.fr, mars 2007 [PDF]
    12. (en) Phil Belanger, « 802.11n Delivers Better Range », Wi-Fi Planet,
    13. (en) « WiGig and IEEE 802.11ad For Multi-Gigabyte-Per-Second WPAN and WLAN », Tensorcom Inc. [PDF]
    14. (en) White paper WLAN 802.11ad, page 3 rohde-schwarz.com, consulté en avril 2015 [PDF]
    15. (en) IEEE 802.11ah - low power, sub GHz Wi-Fi radio-electronics.com, consulté en février 2020
    16. (en) « IEEE 802.11 Working Group Project Timelines », IEEE, (consulté le )
    17. (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
    18. (en) 802.11ay wireless technology: Next-gen 60GHz WiFi cablefree.net, consulté en avril 2020
    19. (en) « Quantenna Announces QSR5G-AX, an 802.11ax Dual 4×4 Wi-Fi Access Point Solution targeting the Mainstream Wi-Fi Segment », Qualcomm,‎ (lire en ligne, consulté le )
    20. « Qualcomm and 802.11ax Wi-Fi tech: Game-changing breakthrough for dense networks | Qualcomm », Qualcomm,‎ (lire en ligne, consulté le )
    21. « Qualcomm Announces First End-to-End 802.11ax Wi-Fi Portfolio | Qualcomm », Qualcomm,‎ (lire en ligne, consulté le )
    22. « Qualcomm made a new Wi-Fi chip for the next generation of Wi-Fi », The Verge,‎ (lire en ligne, consulté le )
    23. (en) « Broadcom Announces Availability of Industry’s First Complete Ecosystem of 802.11ax Solutions », sur www.broadcom.com (consulté le )
    24. « Broadcom unveils MAX, better Wi-Fi based on 802.11ax | FierceWireless », sur www.fiercewireless.com (consulté le )
    25. « Wireless - 802.11AX - Marvell », sur www.marvell.com (consulté le )
    26. « Marvell 88W9068 Product Brief »
    27. (en-US) « Intel Announces 802.11ax Chipsets for Faster Wi-Fi », sur IT Peer Network, (consulté le )
    28. « Qualcomm Introduces the Industry’s First Integrated 802.11ax-ready Solution for Smartphones and Computing Devices | Qualcomm », Qualcomm,‎ (lire en ligne, consulté le )
    29. « Intel® Wireless Products: Documents and Datasheets », sur Intel (consulté le )
    30. (en) « r/intel - Intel mentions Wireless-AX 22560 network adapter », sur reddit (consulté le )
    31. (en) « Broadcom Expands Family of Wi-Fi 6 Solutions with New Mesh Networking Platforms », sur www.broadcom.com (consulté le )
    32. (en) « MediaTek Launches Newest Combo Chip with Wi-Fi 6 and AP+Bluetooth », sur www.mediatek.com (consulté le )
    33. (en) « Qualcomm Revolutionizes Smartphones and Computing Devices with Game-Changing Wi-Fi 6 and Bluetooth 5.1 Connectivity SoC », sur www.qualcomm.com (consulté le )
    34. « Voici la nouvelle génération de Mac », sur www.apple.com (consulté le )
    35. « X-Gen Wi-Fi », sur e.huawei.com (consulté le )
    36. « Huawei Launches X-Gen Wi-Fi to Redefine the Agile Campus Network Era », sur huawei (consulté le )
    37. « Aerohive Networks », sur www.aerohive.com (consulté le )
    38. (en-US) « Aerohive Networks », sur www.aerohive.com (consulté le )
    39. Richard Chirgwin, « The crowd roars and Ruckus joins in with 802.11ax kit », The Register, Situation Publishing,‎ (lire en ligne, consulté le )
    40. Larry Dignan, « D-Link, Asus tout 802.11ax Wi-Fi routers, but you'll have to wait until later in 2018 », zdnet,‎ (lire en ligne, consulté le )
    41. (en) « ASUS Press Room », sur press.asus.com (consulté le )

    Articles connexes
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