WI-Fi

Pile de protocoles

7 • Application 6 • Présentation 5 • Session 4 • Transport 3 • Réseau 2 • Liaison 1 • Physique

Modèle Internet Modèle OSI

Wi-Fi (prononcer /wifi/) est une technologie déposée de réseau informatique sans fil mise en place pour fonctionner en réseau interne et, depuis, devenu un moyen d’accès à haut débit à Internet. Il est basé sur la norme IEEE 802.11 (ISO/CEI 8802-11).

Sommaire 1 Introduction 2 Le nom "Wi-Fi" 3 Technique du Wi-Fi 3.1 Disponibilité 3.1.1 Wi-Fi et logiciel libre 3.2 Structure (couches du protocole) 3.3 Modes de mise en réseau 3.3.1 Le mode "infrastructure" 3.3.2 Le mode "ad hoc" 3.4 Les différentes « normes » Wi-Fi 4 Controverses, risques et limites 4.1 Confidentialité 4.2 Risque sanitaire 4.3 Partage des bandes de fréquences 5 Applications et usages du Wi-Fi 6 Les antennes Wi-Fi 6.1 Antennes omnidirectionnelles 6.2 Antennes directionnelles 6.3 Choix d’antenne 6.4 Autres antennes 7 Notes et références 8 Voir aussi 8.1 Articles connexes 8.2 Liens externes

Introduction

La norme IEEE 802.11 (ISO/CEI 8802-11) est un standard international décrivant les caractéristiques d’un réseau local sans fil (WLAN). La marque déposée « Wi-Fi » correspond initialement au nom donné à la certification délivrée par la WECA (« Wireless Ethernet Compatibility Alliance »), organisme ayant pour mission de spécifier l’interopérabilité entre les matériels répondant à la norme 802.11 et de vendre le label « Wi-Fi » aux matériels répondant à leurs spécifications. Par abus de langage (et pour des raisons de marketing) le nom de la norme se confond aujourd’hui avec le nom de la certification (c’est du moins le cas en France, en Espagne, au Canada…). Ainsi, un réseau Wi-Fi est en réalité un réseau répondant à la norme 802.11. Dans d’autres pays (en Allemagne, aux États-Unis par exemple) de tels réseaux sont correctement nommés WLAN (Wireless LAN).

Grâce au Wi-Fi, il est possible de créer des réseaux locaux sans fil à haut débit. Dans la pratique, le Wi-Fi permet de relier des ordinateurs portables, des machines de bureau, des assistants personnels (PDA), des objets communicants ou même des périphériques à une liaison haut débit (de 11 Mbit/s théoriques ou 6 Mbit/s réels en 802.11b à 54 Mbit/s théoriques ou environ 25 Mbit/s réels en 802.11a ou 802.11g et 600 Mbit/s théoriques pour le 802.11n^[1]) sur un rayon de plusieurs dizaines de mètres en intérieur (généralement entre une vingtaine et une cinquantaine de mètres). Dans un environnement ouvert, la portée peut atteindre plusieurs centaines de mètres voire dans des conditions optimales plusieurs dizaines de kilomètres (pour la variante WiMAX ou avec des antennes directionnelles).

Ainsi, des fournisseurs d’accès à Internet commencent à irriguer des zones à forte concentration d’utilisateurs (gares, aéroports, hôtels, trains…) avec des réseaux sans fil connectés à Internet. Ces zones ou point d’accès sont appelées bornes Wi-Fi ou points d’accès Wi-Fi et en anglais « hot spots ».

Les iBooks d’Apple, Inc. furent, en 1999, les premiers ordinateurs à proposer un équipement Wi-Fi intégré (sous le nom d’AirPort), bientôt suivis par le reste de la gamme. Les autres ordinateurs commencent ensuite à être vendus avec des cartes Wifi intégrées tandis que les autres doivent s’équiper d’une carte externe adaptée (PCMCIA, USB, Compact Flash, SD, PCI, MiniPCI, etc.)À partir de 2003, on voit aussi apparaître des modèles de PC portables bâtis autour de la technologie Intel Centrino, qui leur permettent une intégration simplifiées.

Le nom "Wi-Fi"

Le terme Wi-Fi est largement connu pour être la contraction de Wireless Fidelity, mais c’est une explication erronée, comme l’explique Phil Belanger, un des fondateurs de la WECA, commanditaire de cette dénomination^[2].

En fait le groupe avait demandé à une agence de publicité de lui proposer un nom plus facile à utiliser que « IEEE 802.11b Direct Sequence Spread Spectrum ». L’agence leur a proposé une dizaine de noms ; parmi ceux-ci, la WECA choisit celui-de Wi-Fi qui sonnait un peu comme Hi-Fi. Initialement, cela n’avait pas un sens précis ; mais pour que le grand public comprenne mieux de quoi il s’agissait, la WECA présente ce nom avec le slogan : « The Standard for Wireless Fidelity » (« le standard pour la fidélité sans-fil »).

L’idée que Wi-Fi signifie wireless fidelity est désormais répandue. Ainsi, même si associer « fidélité » à la technique de réseau sans fil n’a aucun sens, le but marketing de diffuser un terme populaire pour la norme « IEEE 802.11b » a été atteint.

Lorsque le terme Wi-Fi est apparu, certains constructeurs et revendeurs l’ont associé à des équipements ne supportant pas la technologie « IEEE 802.11 » mais étant compatibles avec une technique de réseau sans fil, par exemple :

• réseaux sans fils personnels WPAN Wireless Personal Area Networks : Bluetooth, Infrarouge, ZigBee ;
• réseaux sans fils locaux WLAN – Wireless Local Area Networks : Wi-Fi, HiperLAN ;
• réseaux sans fils métropolitains WMAN – Wireless Metropolitain Area Networks : BLR (Boucle Locale Radio), WiMax ;
• réseaux sans fils nationaux WWAN – Wireless Wide Area Networks : GSM, GPRS, UMTS (3G).

Le mot Wi-Fi, avec le W et le F majuscule signifie la compatibilité avec les spécifications d’interopérabilité 802.11 de la WECA (on le trouve aussi écrit tout en majuscule). Il est représenté par un logo déposé, le "Wi" est écrit en blanc sur un fond noir, le "Fi" est écrit en noir sur un fond blanc. Le tout avec le petit TM, "™" (Trademark : marque déposée), est représenté généralement à la base comme ceci:

Sur un équipement que l’on souhaite acheter, le logo Wi-Fi blanc et noir, ou la mention du standard « IEEE 802.11 », garantit que le matériel est compatible avec la technique de réseau sans fil « IEEE 802.11 ». Aujourd’hui, compte-tenu de l’évolution de la norme 802.11, il est prudent de vérifier quel standard respecte un équipement : 802.11b, 802.11g ou bien 802.11n. Le logo Wi-Fi avec un rond noir en arrière plan, signifie que l’on se trouve dans une zone où un réseau Wi-Fi « IEEE 802.11 » est présent.

En 2005 la Commission générale de terminologie et de néologie adopte et publie au journal au officiel la terminologie française de ASFI, pour Accès sans fil à Internet pour endiguer l'hégémonie de l'anglais dans la langue française, et plus particulièrement dans le domaine des télécommunications.

Technique du Wi-Fi

Disponibilité

En pratique, pour un usage informatique d’un réseau Wi-Fi, il est nécessaire de disposer au minimum de deux équipements Wi-Fi, par exemple un ordinateur, et un routeur Wi-Fi. L’ordinateur doit être équipé d’une carte Wi-Fi, qui contient une antenne, et de pilotes qui permettent de faire fonctionner cette carte. Les types, nombres, débit et distances entre les équipements varient en fonction de détails techniques, dont certains sont précisés dans cet article.

Wi-Fi et logiciel libre

Du code est disponible pour la plupart des adaptateurs depuis la fin 1998. Du code pour les puces Atheros, Prism, Harris/Intersil et Aironet (constructeur Wi-Fi du même nom) est principalement partagé par les 3 BSD. Darwin et Mac OS X, en dépit de leur chevauchement avec FreeBSD, ont leur propre et unique implémentation. Dans OpenBSD 3.7, d’autres drivers pour des chipsets sans-fils sont disponibles, y compris RealTek RTL8180L, Ralink RT25x0, Atmel AT76C50x et Intel 2100/2200BG/2225BG/2915ABG. Ceci est dû, au moins en partie, à l’effort d’OpenBSD pour soutenir les drivers open source pour les composants réseau sans fil. Il est possible que de tels pilotes puissent être implémentés par d’autres BSDs s’ils n’existent pas déjà. Le NdisWrapper est aussi disponible sous FreeBSD.

• Linux : Depuis la version 2.6, certains matériels Wi-Fi sont supportés nativement dans le noyau Linux. Le support pour Orinoco, Prism, Aironet et Atmel est inclus dans la branche principale de l’arborescence du noyau, alors que ADMtek et Realtek RTL8180L sont tous deux supportés par des pilotes de code fermé fournis par les fabricants et des pilotes open source écrits par la communauté. Les radios Intel Calexico sont supportées par des drivers open source disponible sur SourceForge.net. Atheros et Ralink RT2x00 sont supportés à travers des projets open source. Depuis le noyau Linux 2.6.17, les composants Broadcom, utilisés sur des cartes telles que Apple Airport Extreme, sont supportés grâce au pilote libre b43. Dans les autres cas, le support pour d’autres cartes sans fil est disponible à travers l’usage du pilote NdisWrapper open source : il permet à Linux de faire tourner sur des architectures Intel x86 le pilote du constructeur, prévu pour Windows. La FSF a recommandé certaines cartes^[3].

Structure (couches du protocole)

• Les systèmes BSD (FreeBSD, NetBSD et OpenBSD) ont eu un support

La norme 802.11 s’attache à définir les couches basses du modèle OSI pour une liaison sans fil utilisant des ondes électromagnétiques, c’est-à-dire :

• la couche physique (notée parfois couche PHY), proposant trois types de codage de l’information ;
• la couche liaison de données, constituée de deux sous-couches :
  • le contrôle de la liaison logique (Logical Link Control, ou LLC) ;
  • le contrôle d’accès au support (Media Access Control, ou MAC).

La couche physique définit la modulation des ondes radioélectriques et les caractéristiques de la signalisation pour la transmission de données, tandis que la couche liaison de données définit l’interface entre le bus de la machine et la couche physique, notamment une méthode d’accès proche de celle utilisée dans le standard Ethernet et les règles de communication entre les différentes stations. La norme 802.11 propose donc en réalité trois couches (une couche physique appelée PHY et deux sous-couches relatives à la couche liaison de données du modèle OSI), définissant des modes de transmission alternatifs que l'on peut représenter de la manière suivante:

Couche Liaison de données	802.2 (LLC)
	802.11 (MAC)
Couche Physique (PHY)	DSSS FHSS Infrarouges

Il est possible d’utiliser n’importe quel protocole de transport sur un réseau 802.11 au même titre que sur un réseau ethernet.

Modes de mise en réseau

Le mode "infrastructure"

Le mode Infrastructure est un mode de fonctionnement qui permet de connecter les ordinateurs équipés d’une carte Wi-Fi entre eux via un ou plusieurs Point d’accès (PA) qui agissent comme des concentrateurs (exemple : répéteur ou commutateur en réseau Ethernet). Autrefois ce mode était essentiellement utilisé en entreprise. Dans ce cas la mise en place d’un tel réseau oblige de poser à intervalle régulier des bornes (PA) dans la zone qui doit être couverte par le réseau. Les bornes, ainsi que les machines, doivent être configurées avec le même nom de réseau (SSID = Service Set IDentifier) afin de pouvoir communiquer. L’avantage de ce mode, en entreprise, est de garantir un passage obligé par le PA, il est donc possible de vérifier qui accède au réseau. En revanche, le réseau ne peut pas s’agrandir, hormis en posant de nouvelles bornes. Actuellement les FAI, les boutiques spécialisées et les grandes surfaces fournissent aux particuliers des routeurs sans fil qui fonctionnent en mode Infrastructure, tout en étant très faciles à configurer.

Le mode "ad hoc"

Le mode « Ad-Hoc » est un mode de fonctionnement qui permet de connecter directement les ordinateurs équipés d’une carte Wi-Fi, sans utiliser un matériel tiers tel qu’un point d’accès ((en)Access Point [AP]). Ce mode est idéal pour interconnecter rapidement des machines entre elles sans matériel supplémentaire (exemple : échange de fichiers entre portables dans un train, dans la rue, au café…). La mise en place d’un tel réseau se borne à configurer les machines en mode ad hoc (au lieu du mode Infrastructure), la sélection d’un canal (fréquence), d’un nom de réseau (SSID) communs à tous et si nécessaire d'une clé de cryptage. L’avantage de ce mode est de s’affranchir de matériels tiers, c'est-à-dire de pouvoir fonctionner en l'absence de point d'accès. Des protocoles de routage dynamique (exemples : OLSR, AODV…) rendent envisageable l'utilisation de réseaux maillés autonomes dans lesquels la portée ne se limite pas à ses voisins (tous les participants jouent le rôle du routeur).

Les différentes « normes » Wi-Fi

La norme IEEE 802.11 est en réalité la norme initiale offrant des débits de 1 ou 2 Mbit/s (Wi-Fi est un nom commercial, et c’est par abus de langage que l’on parle de « normes » Wi-Fi). Des révisions ont été apportées à la norme originale afin d’améliorer le débit (c’est le cas des normes 802.11a, 802.11b, 802.11g et 802.11n, appelées normes 802.11 physiques) ou de spécifier des détails de sécurité ou d’interopérabilité. Voici un tableau présentant les différentes révisions de la norme 802.11 et leur signification :

Norme	Nom	Description
802.11a	Wi-Fi 5	La norme 802.11a (baptisée Wi-Fi 5) permet d’obtenir un haut débit (dans un rayon de 10 mètres : 54 Mbit/s théoriques, 27 Mbit/s réels). La norme 802.11a spécifie 52 canaux de sous-porteuses radio dans la bande de fréquences des 5 GHz (bande U-NII = Unlicensed '- National Information Infrastructure), huit combinaisons, non superposées sont utilisables pour le canal principal.
802.11b	Wi-Fi	La norme 802.11b est la norme la plus répandue en base installée actuellement. Elle propose un débit théorique de 11 Mbit/s (6 Mbit/s réels) avec une portée pouvant aller jusqu’à 300 mètres (en théorie) dans un environnement dégagé. La plage de fréquences utilisée est la bande des 2,4 GHz (Bande ISM = Industrial Scientific Medical) avec, en France, 13 canaux radio disponibles dont 4 au maximum non superposés (1 - 5 - 9 - 13).
802.11c	Pontage 802.11 vers 802.1d	La norme 802.11c n’a pas d’intérêt pour le grand public. Il s’agit uniquement d’une modification de la norme 802.1d afin de pouvoir établir un pont avec les trames 802.11 (niveau liaison de données).
802.11d	Internationalisation	La norme 802.11d est un supplément à la norme 802.11 dont le but est de permettre une utilisation internationale des réseaux locaux 802.11. Elle consiste à permettre aux différents équipements d’échanger des informations sur les plages de fréquences et les puissances autorisées dans le pays d’origine du matériel.
802.11e	Amélioration de la qualité de service	La norme 802.11e vise à donner des possibilités en matière de qualité de service au niveau de la couche liaison de données. Ainsi, cette norme a pour but de définir les besoins des différents paquets en termes de bande passante et de délai de transmission de manière à permettre, notamment, une meilleure transmission de la voix et de la vidéo.
802.11f	Itinérance ((en)roaming)	La norme 802.11f est une recommandation à l’intention des vendeurs de points d’accès pour une meilleure interopérabilité des produits. Elle propose le protocole Inter-Access point roaming protocol permettant à un utilisateur itinérant de changer de point d’accès de façon transparente lors d’un déplacement, quelles que soient les marques des points d’accès présentes dans l’infrastructure réseau. Cette possibilité est appelée itinérance ((en)roaming).
802.11g		La norme 802.11g est la plus répandue dans le commerce actuellement. Elle offre un haut débit (54 Mbit/s théoriques, 25 Mbit/s réels) sur la bande de fréquences des 2,4 GHz. La norme 802.11g a une compatibilité ascendante avec la norme 802.11b, ce qui signifie que des matériels conformes à la norme 802.11g peuvent fonctionner en 802.11b. Cette aptitude permet aux nouveaux équipements de proposer le 802.11g tout en restant compatibles avec les réseaux existants qui sont souvent encore en 802.11b. Il est possible d’utiliser, au maximum, 4 canaux non superposés (1 - 5 - 9 - 13).
802.11h		La norme 802.11h vise à rapprocher la norme 802.11 du standard Européen (Hiperlan 2, d’où le h de 802.11h) et être en conformité avec la réglementation européenne en matière de fréquences et d’économie d’énergie.
802.11i		La norme 802.11i a pour but d’améliorer la sécurité des transmissions (gestion et distribution des clés, chiffrement et authentification). Cette norme s’appuie sur l’AES (Advanced Encryption Standard) et propose un chiffrement des communications pour les transmissions utilisant les standards 802.11a, 802.11b et 802.11g.
802.11IR		La norme 802.11IR a été élaborée de manière à utiliser des signaux infra-rouges. Cette norme est désormais dépassée techniquement.
802.11j		La norme 802.11j est à la réglementation japonaise ce que le 802.11h est à la réglementation européenne.
802.11n	WWiSE (World-Wide Spectrum Efficiency) ou TGn Sync	La norme 802.11n est disponible depuis le 11 septembre 2009. Le débit théorique atteint les 300 Mbit/s (débit réel de 100 Mbit/s dans un rayon de 100 mètres) grâce aux technologies MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) et OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). En avril 2006, des périphériques à la norme 802.11n commencent à apparaître basés sur le Draft 1.0 (brouillon 1.0) ; le Draft 2.0 est sorti en mars 2007, les périphériques basés sur ce brouillon seraient compatibles avec la version finale du standard. Des équipements qualifiés de "pré-N" sont disponibles depuis 2006 : ce sont des équipements qui mettent en œuvre une technique MIMO d'une façon propriétaire, sans rapport avec la norme 802.11n. Le 802.11n a été conçu pour pouvoir utiliser les fréquences 2,4 GHz ou 5 GHz. Les premiers adaptateurs 802.11n actuellement disponibles sont généralement simple-bande à 2,4 GHz, mais des adaptateurs double-bande (2,4 GHz ou 5 GHz, au choix) ou même double-radio (2,4 GHz et 5 GHz simultanément) sont également disponibles. Le 802.11n saura combiner jusqu’à 8 canaux non superposés, ce qui permettra en théorie d'atteindre une capacité totale effective de presque un gigabit par seconde.
802.11s	Réseau Mesh	La norme 802.11s est actuellement en cours d’élaboration. Le débit théorique atteint aujourd’hui 10 à 20 Mbit/s. Elle vise à implémenter la mobilité sur les réseaux de type Ad-Hoc. Tout point qui reçoit le signal est capable de le retransmettre. Elle constitue ainsi une toile au-dessus du réseau existant. Un des protocoles utilisé pour mettre en œuvre son routage est OLSR.

Linksys, la division grand public de Cisco Systems, a développé la technologie SRX pour "Speed and Range Expansion" (Vitesse et Portée Étendue). Celle-ci superpose le signal de deux signaux 802.11g pour doubler le taux de transfert des données. Le taux maximum de transfert des données via un réseau sans fil SRX400 dépasse donc les capacités d’un réseau filaire Ethernet 10/100 que l’on trouve dans la plupart des réseaux.

Controverses, risques et limites

Confidentialité

L’accès sans fil aux réseaux locaux rend nécessaire l’élaboration d’une politique de sécurité dans les entreprises et chez les particuliers.

Il est notamment possible de choisir une méthode de codage de la communication sur l’interface radio. La plus commune est l’utilisation d’une clé dite Wired Equivalent Privacy (WEP), communiquée uniquement aux utilisateurs autorisés du réseau.

Toutefois, il a été démontré que cette prétendue sécurité était factice et triviale à violer^[4], avec l’aide de programmes tels que Aircrack.

En attente d’un standard sérieux de nouvelles méthodes ont été avancées, comme Wi-Fi Protected Access (WPA) ou plus récemment WPA2.

Depuis l’adoption du standard 802.11i, on peut raisonnablement parler d’accès réseau sans fil sécurisé.

En l’absence de 802.11i, on peut utiliser un tunnel chiffré (VPN) pour se raccorder au réseau de son entreprise sans risque d’écoute ou de modification.

Il existe encore de nombreux points d’accès non sécurisés chez les particuliers. Plus de 20 % des réseaux ne sont pas sécurisés^{[réf. nécessaire]}. Il se pose le problème de la responsabilité du détenteur de la connexion Wi-Fi lorsque l’intrus réalise des actions illégales sur Internet (par exemple, en diffusant grâce à cette connexion des vidéos volées).

D’autres méthodes de sécurisation existent, avec, par exemple, un serveur Radius chargé de gérer les accès par nom d’utilisateur et mot de passe.

Risque sanitaire

Le Wi-Fi apparaît au moment où se développent des interrogations quant à l’impact des radiofréquences sur la santé de l’homme. Des débats scientifiques se sont multipliés autour du téléphone mobile, et le débat s'est étendu à l’ensemble des technologies radio reposant sur les micro-ondes, notamment les technologies GSM, Wimax, UMTS (la "3G"), ou encore HSDPA (la "3G+"), DECT, et le Wi-Fi.

Les ondes émises par les équipements Wi-Fi se diffusent dans l'ensemble de l'environnement. Toutefois, la fréquence de ces ondes est relativement élevée (2,4 GHz) et de ce fait elles traversent mal les murs. En outre, la puissance émise par les équipements Wi-Fi (~30 mW) est vingt fois moindre que celle émise par les téléphones mobiles (~600 mW)^[5]. De plus, le téléphone est généralement tenu à proximité immédiate du cerveau, ce qui n’est pas le cas des équipements Wi-Fi (à l'exception des téléphones Wi-Fi) ; or, à une dizaine de centimètres, la densité de puissance du signal est déjà fortement atténuée (pour une antenne isotrope, elle est inversement proportionnelle au carré de la distance : , avec PIRE[W] = Puissance Isotrope Rayonnée Equivalente). Malgré la permanence d'exposition, les effets thermiques des ondes Wi-Fi sont donc unanimement reconnus comme étant négligeables.

Cependant, certains scientifiques font remarquer que les ondes WiFi sont des ondes pulsées. De ce fait, les risques encourus ne devraient pas être évalués uniquement selon leurs effets thermiques (proportionnés à la densité de puissance), mais également selon leurs effets non thermiques à moyen et long terme (comme les effets génotoxiques).

Par ailleurs, il a été noté^{[réf. nécessaire]} que les sujets souffrants d'électro-hypersensibilité sont tout aussi incommodés, voire plus, par les ondes WiFi, malgré les faibles puissances des radiations reçues. Toutefois il n'a pas été démontré à ce jour que les symptômes des sujets dits "électro-hypersensibles" soient effectivement dus aux ondes radio: suite à des expériences en double-aveugle, l'Organisation mondiale de la santé (OMS) a d'ailleurs conclu^[6] qu'il n'y avait aucune corrélation entre la présence ou non des ondes et les symptômes observés. Ces derniers sont donc dus à d'autres facteurs (mauvaise qualité de l'air, mauvais éclairage, stress...).

Plusieurs organismes ont réalisé des études au sujet de l'effet sur la santé du Wi-Fi, et ont, dans un premier temps, majoritairement conclu qu'il n'y avait aucune raison de craindre que le WiFi soit dangereux pour la santé dans le cadre d'une utilisation normale. Parmi ces organismes, on peut citer :

• L'Organisation mondiale de la santé (OMS) : selon l'OMS, l'exposition prolongée aux ondes du WiFi ne présente aucun risque pour la santé. Elle conclut que « compte tenu des très faibles niveaux d'exposition et des résultats des travaux de recherche obtenus à ce jour, il n'existe aucun élément scientifique probant confirmant d'éventuels effets nocifs des stations de base et des réseaux sans fil pour la santé »^[7].
• Le Journal of Health Physics a effectué de nombreuses mesures en France, en Allemagne, en Suède, et aux États-Unis^[8]. Dans tous les cas le niveau du signal WiFi détecté reste bien plus bas que les limites d'exposition internationales (ICNIRP et IEEE C95.1-2005), mais aussi bien plus faible que les autres champs électromagnétiques présents aux mêmes endroits.
• La Fondation Santé et Radiofréquences a organisé une rencontre scientifique en octobre 2007 pour faire le point sur l'état des connaissances concernant l'effet des radiofréquences sur la santé, notamment pour le Wi-Fi. Une conclusion est que « Les études menées jusqu'à aujourd'hui n'ont permis d'identifier aucun impact des radiofréquences sur la santé en deçà [des limites de puissance légales] ». Pour ceux que le Wi-Fi inquièterait tout de même, il est précisé que « Pour minimiser l'exposition aux radiofréquences émise par ces systèmes, il suffit de les éloigner des lieux où une personne se tient pendant de longue période. Quelques dizaines de centimètres suffisent à diminuer nettement le niveau d'exposition. »^[9]
• L'Agence française de sécurité sanitaire de l’environnement et du travail (AFSSET) synthétise les connaissances scientifiques actuelles sur son site Web. On y lit notamment : « Malgré un très grand nombre d'études réalisées aussi bien sur des cultures cellulaires in vitro que sur des animaux in vivo depuis plusieurs années, les chercheurs n'ont pu prouver l'existence de manière sûre et reproductible d'effets qui ne seraient pas dus à un échauffement créé par l'absorption des microondes, et qui posséderaient un réel impact sanitaire. Il convient donc de poursuivre les recherches afin de mieux comprendre les mécanismes d'interaction entre les rayonnements hyperfréquences et les tissus biologiques.  »^[10]. Toutefois, le rapport définitif de l'Affset n'est pas encore disponible (prévu pour fin 2009).
• L'école Supélec a publié en décembre 2006 une étude^[11] sur les champs électromagnétiques produits par des équipements WiFi, en mesurant notamment l'effet cumulatif de nombreux équipements WiFi situés à proximité les uns des autres : leur conclusion est que les limites légales sont très loin d'être atteintes.
• L'Agence de protection de la santé au Royaume-Uni (Health Protection Agency (en) (HPA)) indique qu'elle n'a connaissance d'aucune preuve cohérente permettant de penser que les ondes WiFi ont un effet sur la santé^[12]. Le Dr Michael Clarka de l'HPA a souligné qu'une personne assise à proximité d'un hotspot Wi-Fi pendant un an reçoit la même dose d'ondes qu'une personne qui utilise son téléphone portable pendant 20 minutes. Toutefois, l'agence déclare opportun de mener de nouvelles études sur ce sujet.

Malgré ces conclusions globalement rassurantes, le WiFi a été officiellement déconseillé, voire interdit dans des écoles en Angleterre, en Allemagne et en Autriche. Au Canada, deux universités (Université de LakeHead et Université de L'Ontario) en ont interdit l'installation. En France, cinq bibliothèques parisiennes ont débranché leurs installations Wifi après que plusieurs membres du personnel se sont déclarés incommodés (fin 2008, ces bornes ont été rebranchées après audit technique des sites). La Bibliothèque nationale de France, qui a décidé d'appliquer le principe de précaution, a choisi l'alternative filaire par le biais d'une liaison Ethernet, multipliant les possibilités de connexion par prise-broche RJ-45 dans ses salles de lecture.

• Le BioInitiative Working Group, un groupe de 14 chercheurs internationaux, a publié en août 2007 le Rapport BioInitiative^[13], globalement très pessimiste vis-à-vis des télécommunications sans fil au vu des enquêtes épidémiologiques dont il rend compte. En ce qui concerne le Wi-Fi, le rapport estime qu'il ne faut pas limiter le développement de la technologie Wi-FI si les seuils de puissance EMF préconisés par l'ICNIRP sont respectés, et compte tenu de la très faible puissance d'émission de cette technologie, préconise dans le doute, selon le principe de précaution, l'utilisation d'alternatives filaires à cette technologie dans les écoles et les bibliothèques avec de jeunes enfants^[14].

Partage des bandes de fréquences

Le Wi-Fi utilise une bande de fréquence étroite dite « Industrielle, Scientifique et Médicale », ISM, 2,4 à 2,4835 GHz, de type partagée avec d’autres colocataires conduisant à des problèmes de cohabitation qui se traduisent par des interférences, brouillages causés par les fours à micro-ondes, les transmetteurs domestiques, les relais, la télémesure, la télémédecine, la télé-identification, les caméras sans fil, le Bluetooth, les émissions de télévision amateur (amateur TV ou ATV), etc. Inversement, certains systèmes comme la technique RFID commencent à fusionner avec le Wi-Fi afin de bénéficier de l’infrastructure déjà en place^{[15] [16]}.

En Wi-Fi, il est recommandé de ne pas utiliser la même fréquence que celle utilisée par les voisins immédiats (collisions) et de ne pas utiliser une fréquence trop proche (interférences). Voir liste des canaux Wi-Fi.

Applications et usages du Wi-Fi

Une telle technologie peut ouvrir les portes à une infinité d’applications pratiques. Elle peut être utilisée avec de l’IPv4, voire de l’IPv6, et permet le développement de nouveaux algorithmes distribués^[17].

Ou encore, l’Accès Sans Fil à Internet (ASFI en français ou WIA en anglais), qui est aujourd’hui l’utilisation la plus courante du Wi-Fi. On parle plus souvent de "Hotspot" (en anglais "point chaud").

Les utilisateurs des hotspots peuvent se connecter dans des cafés, des hôtels, des aéroports, etc., et accéder à l’Internet mais aussi bénéficier de tous les services liés à l’Internet (toile, courriel, téléphonie (VoIP), téléphonie mobile (VoIP Mobile), téléchargements etc.). Cet accès est utilisable de façon fixe, mais parfois également en situation de mobilité (exemple: le hotspot disponible dans les trains Thalys).

Les hotspots WiFi contribuent à constituer ce que l'on peut appeler un Réseau Pervasif. En anglais, « pervasive » signifie « omniprésent ». Le Réseau Pervasif est un réseau dans lequel nous sommes connectés, partout, tout le temps si nous le voulons, par l’intermédiaire de nos objets communicants classiques (ordinateurs, PDA, téléphones) mais aussi, demain, grâce à des objets multiples équipés d’une capacité de mémoire et d’intelligence : baladeurs, systèmes de positionnement GPS pour voiture, jouets, lampes, appareils ménagers, etc. Ces objets dits « intelligents » sont d’ores et déjà présents autour de nous et le phénomène est appelé à se développer avec le développement du Réseau Pervasif. À observer ce qui se passe au Japon, aux États-Unis mais aussi en France, l’objet communicant est un formidable levier de croissance pour tout type d’industrie. En parallèle des accès classiques de type hotspot, le Wi-Fi peut être utilisé pour la technologie de dernier kilomètre dans les zones rurales, couplé à des technologies de collecte de type satellite, fibre optique, Wimax ou liaison louée.

Des téléphones Wi-Fi (GSM, DECT, PDA) utilisant la technologie VoIP commencent à apparaître.

À Paris, il existe aussi un réseau important de plus de 200 cafés offrant aux consommateurs une connexion Wi-Fi gratuite. Depuis juillet 2007, Paris WI-FI propose gratuitement à Paris 400 points d’accès dans 260 lieux municipaux.

Les antennes Wi-Fi

Antennes omnidirectionnelles

Pour ce type d'antenne existent:

• le dipôle ressemblant à un stylo et qui est l’antenne tige basique (¼ d’onde) la plus rencontrée. Elle est omnidirectionnelle, 0 dBd de gain, et est dédiée à la desserte de proximité. Elle équipe aussi la caméra sans fil numérique Wi-Fi 2,4 GHz (conforme "CE") permettant une PIRE (Puissance Isotrope Rayonnée Équivalente) maximale autorisée de 100 mW, 20 dBm. (D standard indicatif = 500 m à vue).

• L’antenne colinéaire souvent installée sur le toit. Elle est omnidirectionnelle, son gain, 7 à 15 dBi, est lié à sa dimension verticale pouvant atteindre 2 m.

Ces 2 premières descriptions, fonctionnant en polarisation V, peuvent être considérées comme des antennes station d’accueil ou de base puisque compatibles avec un environnement 360°.

Antennes directionnelles

• L’antenne panneau peut être intérieurement un réseau d’antenne quad ou d’antenne patch, ou un réseau de dipôles. Le gain commence vers 8 dBi (8 × 8 cm) pour atteindre 21 dBi (45 × 45 × 4,5 cm). C’est l’antenne qui présente le meilleur rapport gain/encombrement et aussi le meilleur rendement, qui tourne autour de 85 à 90 %. Au-delà de ce gain maximum, elle n’est plus fabriquée, car surgissent les problèmes de couplage (pertes) entre étages des dipôles et il faudrait en plus envisager le doublement de la surface. Le volume d’une antenne panneau est minimal.

• L’antenne type parabole pleine ou ajourée (grille). Son intérêt d’emploi se situe dans la recherche du gain obtenu à partir d’un diamètre théorique d’approche suivant :
  • 18 dBi = 46 cm,
  • 19 dBi = 52 cm,
  • 20 dBi = 58 cm,
  • 21 dBi = 65 cm,
  • 22 dBi = 73 cm,
  • 23 dBi = 82 cm,
  • 24 dBi = 92 cm,
  • 25 dBi = 103 cm,
  • 26 dBi = 115 cm,
  • 27 dBi = 130 cm,
  • 28 dBi = 145 cm,
  • 29 dBi = 163 cm,
  • 30 dBi = 183 cm.

Le rendement de la parabole est moyen, 45~55 %. Le volume de l’antenne, qui tient compte de la longueur du bracon, donc de la focale, est significatif.

Une parabole satellite (exemple TPS/CS sans tête 11-12 GHz) est exploitable en Wi-Fi, à condition de prévoir une source adaptée : cornet, patch ou quad mono ou double, etc.

• L’antenne à fentes fournit un diagramme sectoriel.

Choix d’antenne

Les antennes à gain directionnelles ou omnidirectionnelles sont destinées à la « plus longue portée », possible, quelques kilomètres.

Les antennes panneaux et paraboliques sont uniquement directionnelles, c’est-à-dire qu’elles favorisent une direction privilégiée (plus ou moins ouverte) au détriment d’autres non souhaitées.

On retient que les antennes panneaux sont souvent préférées (voire préférables) lorsque le bilan de liaison est favorable, mais, dès que le système doit être plus performant, les paraboles deviennent nécessaires. Le point d’équilibre, à 21 dBi, se fait avec d’un côté un panneau carré de 45 cm et de l’autre une parabole d = 65 cm.

En conclusion, en directionnel, ou point à point, il est plus intéressant de s’équiper d’abord d’un panneau, puis, si les circonstances l’exigent, d’une parabole.

Les antennes Wi-Fi sont généralement dotées de connecteurs SMA, RP-SMA ou N selon le constructeur.

Attention : les antennes à gain (exprimé en dBi ou en dBd) employées à l’émission (réception libre) doivent respecter la réglementation PIRE (Puissance Isotrope Rayonnée Équivalente).

Autres antennes

Il existe d’autres antennes, moins connues, et celles conçues par les wifistes, comme l’antenne cornet, les antennes 2,5 GHz de réalisation amateur, les Yagi, les cornières, les dièdres, les « discones » etc., mais seules les tiges, les panneaux et les paraboles sont significativement utilisées.

Pour améliorer les échanges, il peut être monté au plus près de l’antenne un préamplificateur d’antenne (RX) avec ou sans ampli de puissance (TX) mais toujours de type bidirectionnel.

Notes et références

Certains passages de cet article, ou d’une version antérieure de cet article, sont basés sur l’article Introduction au Wi-Fi (802.11) du site Web Comment ça marche ?. L’article d’origine porte la notice de copyright suivante : « © Copyright 2003 Jean-François Pillou - Hébergé par Web-solutions.fr. Ce document issu de CommentCaMarche.net est soumis à la licence GNU FDL. Vous pouvez copier, modifier des copies de cette page tant que cette note apparaît clairement. ».

Voir aussi

Articles connexes

• Antenne 2,5 GHz amateur - Antennes pour les réseaux Wi-Fi
• Borne Wi-Fi
• Liste des systèmes de transmission d’informations
• Point Coordinated Function
• Réseaux sans fil communautaires
• Risques sanitaires des télécommunications
• Wi-Fi Protected Access (WPA)
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• Wired Equivalent Privacy (WEP)

Liens externes

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