IEEE 802.11ax

Selon les opérateurs cellulaires, cette norme IEEE est nécessaire au développement de la 5G qui nécessite des fréquences porteuses très élevées, des bandes passantes massives, une haute densité de stations de base et de terminaux, ainsi qu'un nombre sans précédent d'antennes. Le Wi-Fi 6E est aussi nécessaire pour améliorer l'expérience des utilisateurs de smartphones et autres terminaux mobiles, tout en évitant aussi, pour un certain temps au moins, la congestion du réseau Wi-FI pour de nombreuses applications privées industrielles, mais aussi pour des applications 'en extérieur' de l'industrie de la finance à haut débit dans les pays riches ou très peuplés, et notamment dans les environnements résidentiels et éducatifs denses, les noeuds de transport, trains, métros, et stades quand le nombre de spectateur y est élevé^[6].

En matière environnementale, dans le contexte de l'impact environnemental du numérique qui se développe exponentiellement depuis la fin du XX^e siècle, et dans le cadre d'une recherche d'amélioration de l'efficacité énergétique des communications 5G^[7],[8],[9], le Wi-Fi 6E est parfois présenté comme pouvant théoriquement diminuer le déchargement et la durée de vie de la batterie des smartphones (à service égal) en permettant à l'appareil de mieux cartographier ses communications avec un routeur, ce qui permet que son antenne reste allumée moins longtemps. Cependant in fine et plus globalement, par effet rebond, l'ouverture large du réseau, sans licence, encourage à nouveau les usages fortement consommateurs de bande passante et à forte empreinte écologique et énergétique (streaming de films et vidéo en haute définition, jeux immersifs, réalité virtuelle et/ou augmentée, souvent sans mémoire tampon et avec des vitesses de téléchargement de plus en plus rapide)^[10].

Quelques études empiriques et/ou des expériences contrôlées faites en laboratoire ont montré que le « scannage WiFi agressif » qui « améliore considérablement la vitesse à laquelle les nœuds mobiles rejoignent le réseau WiFi » en intérieur, a au contraire des effets secondaires hélas considérables dans les « environnements sans fil surpeuplés », avec des effets négatifs en termes de consommation d'énergie et de débit pour les nœuds mobiles^[11]. Des études cherchent à évaluer et/ou réduire la consommation énergétique croissante de l'Internet et des terminaux de type smartphones^[12],[13], mais l'empreinte écologique et l'empreinte carbone globale du Wi-Fi 6E ne semblent pas avoir été évaluées (surtout si l'on tient compte des énergies grises mobilisées par l'informatique) ; par ses usages et ses besoins en infrastructure, cet IEEE pourrait encore nous éloigner de la sobriété numérique et de l'informatique durable.

Existent aussi des enjeux nouveaux de sécurité informatique, rendue plus difficile par l'accélération des débits, via un nombre accru de points d'accès, déployés dans un environnements de réseaux complexes parfois non fiables^[14],[15].

En 2016, Quantena Communications est le premier à annoncer un nouveau chipset compatible avec le draft 1.0 de la norme en octobre 2016. Qualcomm suivit début 2017^[16]. Asus est ensuite le premier à présenter un routeur en août 2017 avec un débit maximal de 1,1 Gbit/s en 2,4 GHz et 4,8 Gbit/s en 5 GHz^[17]. 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.

Entre 2016 et 2020, une association de l'industrie des télécommunications, la Wireless Broadband Alliance (WBA) affirme que les premiers essais de Wi-Fi 6E permettent d'atteindre des vitesses de 2 Gbit/s et des connexions dont les latences sont seulement de deux millisecondes^[10] ; et, après des essais conduits avec Intel et Broadcom, Tiago Rodrigues (PDG de la WBA) ajoute que "L'extension du Wi-Fi à la bande de spectre 6 GHz peut fournir plus de capacité Wi-Fi que toutes les autres bandes réunies"^[10].

En 2020 (23 avril) aux États-Unis où la bande d'ondes radio dédiée au Wi-Fi commençait à être congestionnée, la FCC (Federal Communications Commission) a voté à l'unanimité le déverrouillage pour le Wi-Fi 6E d'une bande de fréquences de 1 200 MHz (entre 5,925 et 7,125 GHz). Elle est ouverte à un usage sans licence, mais avec une contrainte : les 1 200 MHz sont autorisés, en intérieur, aux seuls émetteurs de faible puissance. Pour les autres cas, la bande est « limitée » à 850 MHz^[18]. D'après la FCC et divers observateurs, le Wi-Fi 6 sera ainsi plus de 2,5 fois plus rapide que la norme Wi-Fi précédente et augmente la quantité de spectre radio utilisable aux USA de près d'un facteur cinq, augmentant la quantité de bande passante disponible pour les appareils (quadruplement) et accroissant la puissance du Wi-Fi, tout en diminuant la latence et les interférences^[19],[20]. C'est la plus grande extension depuis 20 ans^[10]. Les fabricants de smartphones et de matériel informatique préparent la commercialisation d'appareils compatibles avec cette nouvelle gamme d'ondes radio. Les États-Unis deviennent ainsi le premier pays ouvert au IEEE 802.11ax où il s'ajoute aux bandes 2,4 GHz et 5 GHz déjà utilisées pour les réseaux locaux haut débit par ondes radio (RLAN) ; pour des raisons de concurrence, ils incitent les régulateurs des autres pays à s'aligner^[10].

À la suite d'une décision d’harmonisation par la Commission européenne de la bande de fréquences utilisable notamment pour le Wi-Fi 6E (entre 5 945 et 6 425 MHz), l'ARCEP met en ligne un projet de transposition visant à offrir 480 MHz supplémentaires en France^[21], équivalent à 24 canaux supplémentaires, avec quelques restrictions.

En France, en 2021, après une consultation publique en amont, le 1er décembre le Journal officiel autorise la bande de fréquences de 5 945 à 6 425 MHz^[21], permettant le démarrage du Wi-Fi 6E dans le pays. INpact MediaGroup note qu'alors que l'ARCEP (le régulateur) avait promis de mettre en ligne « dans un souci de transparence » les résultats de la consultation « à l’exclusion des éléments d’information couverts par le secret des affaires ». L'ARCEP a indiqué que ce sera le cas d’ici la fin d’année.

La norme 802.11ax vise à améliorer la norme 802.11ac pour optimiser la connexion Wi-Fi dans les zones très denses comme les gares, aéroports et centres commerciaux. Cette norme permet ainsi 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 des sous-porteuses 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^[22]. 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.

Notes

• ^A1 A2  La norme IEEE 802.11y (en) est équivalente 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.