En 2017, les réseaux WiFi sont la méthode d’accès par excellence pour la connectivité à l’internet. Plus de 60 % du trafic vers l’internet passe par un réseau WiFi et cela sera de 73% en 2021, selon les données publié par Cisco dans le papier : The Zettabyte Era : Trends and Analysis.

Le défi devient alors de ne pas seulement assurer une couverture WiFi pour nos applications mais également une capacité. Cela s’avère plus facile d’en parler qu’à réaliser !

Qu’est qu’une zone à haute densité ?  10, 25, 50, 100 ou 500 utilisateurs ?  Cela dépend bien entendu des applications que ces utilisateurs utilisent mais aussi des dispositifs WiFi au travers lesquels ils accèdent au réseau WiFi. Trop souvent on ne regarde que seulement les équipements réseaux WiFi. Il faut aussi inclure la portion clients WiFi ainsi que l’infrastructure câblé ethernet, derrière le réseau WiFi. Un réseau WiFi sera toujours aussi performant que le réseau câblé auquel il est rattaché. On dit souvent en anglais : A wireless network is as good as the wired network it is connected to.

On peut pas avoir de la capacité WiFi, si on n’a pas de couverture. On peut par contre avoir une couverture WiFi, sans nécessairement avoir de la capacité !

De plus en plus on fait référence à l’utilisation de l’air, mais qu’est-ce que cela veut bien dire … Est-ce que on parle de l’air que nous respirons … Non pas du tout puisque que le WiFi est une méthode d’accès partagé (un client à la fois communique avec la borne sans-fil) le concept de l’utilisation de l’air de l’anglais ‘Airtime Utilization’ prend toute son importance. Comment doit-on concevoir le réseau WiFi de façon à ce que chaque client transfère le plus rapidement l’information selon ses capacités, sans retarder le moins possible les autres clients WiFi.

Tous les clients WiFi ne sont pas créés égaux et n’ont pas tous des performances identiques, tel que les véhicules qui circulent sur nos routes. À l’instar d’in ingénieur civil qui maximize l’espace et le flux lors de la conception d’une autoroute, le spécialiste WiFi veut minimiser l’utilisation de l’air pour chaque client. Dans un monde BYOD (Bring your own device) les utilisateurs possèdent plusieurs dispositifs tel que téléphone, tablette et laptop avec des capacités de performances WiFi très différentes. Le concepteur WiFi doit alors faire des hypothèses afin de traduire au mieux de sa connaissance, le temps d’utilisation de chaque dispositif selon les applications utilisés dans une zone précise. Cela peut s’avérer de la haute voltige pour un administrateur réseau mais avec de l’aide d’un expert WiFi et d’outil spécialisé en conception WiFi le tout est possible.

Les facteurs influençant une meilleure utilisation de l’air sont les suivants : Bande passante requise de l’application, fréquence RF utilisé (2,4 et/ou 5 GHz), protocole utilisé (802.11b,g,a,n ou ac) largeur des canaux RF (20, 40, 80 ou 160 MHz) nombre de flux spatiaux supporté par les bornes sans-fil et clients WiFi et la qualité du signal (niveau RSSI).

Cela peut sembler complexe à première vue puisque les administrateurs réseaux n’ont quelquefois pas ces informations, ni les outils requis pour les obtenir. Il existe toutefois un chiffrier, appelé Capacity Planner, d’Andrew von Nagy qui permet de faire ces calculs. De plus le logiciel d’analyse de couverture WiFi tel qu’Ekahau Site Survey a ajouté récemment cette notion dans le but de mieux évaluer le ‘airtime utilization’ variable importante dans le but d’optimiser la performance des réseaux WiFi.

Beaucoup du travail réside donc à l’étape de conception afin de déterminer le nombre de point d’accès WiFi requis pour desservir une population donnée dans une zone spécifique. Bien entendu la fréquence 5 GHz s’avère beaucoup plus intéressante dans le but d’augmenter la capacité d’un réseau WiFi et c’est pour cela que les conceptions initiales doivent aller dans ce sens. La fréquence 2,4 GHz n’est pas morte, mais offre beaucoup moins de capacité et plus spécialement dans les milieux urbains ou les réseaux voisins sont présents sur tous les canaux de cette fréquence et cela à des niveaux de signal (RSSI) supérieur à – 85 Dbm.La fréquence radio a également une capacité limité et non infini selon la règle suivante :

Extrait de Channel Capacity (Shannon-Hartley Theorem)

Le meilleur outil pour visualiser le pourcentage d’utilisation d’une fréquence spécifique est l’analyseur de spectre qui nous donnera les informations  sur la variable appelé ‘duty cycle’ selon laquelle, il sera possible de voir à quel pourcentage cela correspond et ainsi voir si cette fréquence est complètement saturé. Les fréquences d’utilisations du WiFi étant disponible sans l’obtention d’une licence d’opération, des interférences avec d’autres équipements surtout dans la bande 2,4 GHz sont monnaie courante. Certains équipements tel des caméras sans-fil, non- WiFi peuvent rendre une fréquence non utilisable en occupant 100 % du canal et empêcher le réseau WiFi de fonctionner.

Les largeurs de canaux étant configurables par les administrateurs réseaux (20, 40, 80 ou 160 MHz) cela peut aussi devenir un facteur influençant l’utilisation de l’air (‘airtime utilization’) dans le contexte que la contention à transmettre en WiFi peut être plus limitative lorsque les canaux sont plus large, soit à 80 ou 160 Mhz. La zone géographique et le nombre de canaux utilisés devrait être évalués avant de faire ces choix de façon à rendre notre cellule WiFi la plus performante possible.

Le nouveau standard 802.11ax qui sera ratifié en 2019 apportera des améliorations pour la capacité mais les principes de base demeureront toujours et des compromis peuvent être requis selon les besoins et la performance vraiment requise. Cela est une prémisse de base non seulement pour les réseau WiFi mais pour tout type de réseau sans-fil, vitesse ne correspond pas toujours avec fiabilité.