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Explication de la technologie MIMO sur Wi-Fi 6

Worton

Traducteur David
5 novembre 2020

Certaines terminologies à la fois étranges et intimidantes comme les MIMO, les flux spatiaux et le multiplexage spatial peuvent provoquer un effet de blocage sur le cerveau d'un gestionnaire de réseau inexpérimenté lorsqu'il s'agit de déployer des réseaux sans fil. Une meilleure compréhension des technologies utilisées pour le Wi-Fi 6 réduira les confusions et permettra de prendre des décisions plus judicieuses dans le choix d‘équipements appropriés ou dans la conception du déploiement des réseaux.

Pourquoi l'espace est-il important dans le domaine du Wi-Fi?

La recherche d'une bande passante plus large semble ne jamais s'arrêter pour les réseaux actuels, surchargés et souvent soumis à des interférences. Comment augmenter les débits entre l'émetteur et le récepteur? La technologie MIMO semble être la solution.

Une comparaison peut donner une meilleure idée: la largeur de bande de fréquences est comme la largeur d'une autoroute, tandis que le nombre de flux spatiaux peut être considéré comme le nombre de voies. Deux options pour améliorer l'utilisation de l'espace disponible sur l‘autoroute: soit élargir l‘autoroute, soit augmenter le nombre de voies. De toute évidence, la première option nécessite des ressources supplémentaires de grande valeur, tandis que la seconde ne fait que réutiliser efficacement les ressources existantes.

Principe de fonctionnement de la technologie MIMO

Pour en revenir au domaine des réseaux sans fil, l'insuffisance des ressources est similaire aux spectres radio dans les scénarios de déploiement de réseaux. Par conséquent, l'ajout de flux spatiaux peut contribuer à augmenter le débit. 802.11ax (Wi-Fi 6) adopte la technologie MIMO pour prendre en charge un nombre croissant d'appareils Wi-Fi consommant des quantités toujours plus importantes de bande passante.

La technologie MIMO en détail

MIMO (multiple-input multiple-output) se réfère à plusieurs antennes utilisées simultanément pour la transmission et réception sur un canal radio. Plus précisément, "entrée multiple" (multiple-input) signifie plusieurs antennes d'émission - elles entrent un signal radio dans le canal; "sortie multiple" (multiple-output) signifie plusieurs antennes de réception - elles prennent la sortie du canal et la transfèrent dans le récepteur.

Selon le nombre d'antennes, il existe des systèmes SISO, SIMO, MISO et MIMO. La fonction d'antennes multiples permet aux systèmes MIMO de générer un gain de multiplexage et de diversité. Donc, est-il vrai "plus il y en a, plus c‘est mieux"? Normalement, l'ajout d'antennes supplémentaires sur l'émetteur ou le récepteur peut être utilisé pour améliorer la qualité et la fiabilité de la liaison, le débit entre l'émetteur et le récepteur, ou les deux.

Classification du système MIMO

Les algorithmes MIMO multi-utilisateurs sont développés pour améliorer les systèmes MIMO lorsque le nombre d'utilisateurs ou de connexions est supérieur à un. MU-MIMO est la prochaine évolution de MIMO à utilisateur unique (SU-MIMO). Avec MU-MIMO, le routeur divise la largeur de bande disponible en flux individuels qui partagent la connexion de manière égale. Les routeurs MU-MIMO sont disponibles en variantes 2x2, 3x3 ou 4x4, qui font référence au nombre de flux (deux, trois ou quatre) créés par le routeur. Chaque point d'accès (AP) ou routeur dispose d'un certain nombre de flux déterminés pris en charge.

MIMO à utilisateur unique vs MIMO multi-utilisateurs

Méthodes pour mettre en place MIMO dans un réseau sans fil

Le streaming ou multiplexage spatial Wi-Fi est une technique de transmission utilisée dans les communications sans fil MIMO pour transmettre des signaux codés indépendants à partir de chacune des multiples antennes de transmission. Les données sources (généralement les données demandées par l'utilisateur) sont divisées en deux ou plusieurs flux de données indépendants qui sont transmis sur plusieurs antennes (appelés flux spatiaux). Théoriquement, le multiplexage spatial peut augmenter la capacité du système à mesure que des paires d'antennes d'émission et de réception sont ajoutées au système.

Le terme comme 2×2 MIMO indique une configuration avec deux antennes d'émission et deux de réception. Ce système peut être généralisé sous le nom de "système NxM". (N est le nombre d'antennes d'émission, M est le nombre d'antennes de réception. Note : N n'est pas nécessairement égal à M.) Dans la configuration NxM, le nombre maximum de flux spatiaux est limité par le moins élevé de N ou M. S'il y a trois antennes d'émission mais seulement deux antennes de réception, le nombre maximum sera de deux flux spatiaux pris en charge par le système. 2×2, 3×2 et 2×3 sont les configurations qui prennent toutes en charge deux flux, possédant une capacité équivalente, mais les configurations 2×3 et 3×2 apportent des diversités.

MIMO 3x2:2 Configuration

En outre, le codage par blocs spatio-temporels (STBC) peut également être utilisé pour augmenter la stabilité et fiabilité. Plusieurs chaînes radio seront utilisées pour envoyer les mêmes données plusieurs fois ou les bits des mêmes données sur différentes antennes, ce qui garantit que les mêmes données sont envoyées via des voies différentes et qu'elles seront également reçues à différents moments sur plusieurs antennes.

Wi-Fi 6 : application de la technologie MU-MIMO avec diversité

D'après ce dont nous avons déjà fait part, un plus grand nombre de flux spatiaux apportera un débit plus élevé, mais avec des coûts matériel plus élevés également. Une seule antenne de point d‘accès Wi-Fi 6 d'entreprise prend en charge jusqu'à huit flux spatiaux, offrant un débit allant jusqu'à 9,6 Gbit/s. Wi-Fi 6, qui possède un énorme potentiel de capacité, offrira une diversité spatiale pour les applications MU-MIMO. Les entreprises doivent choisir des points d‘accès en fonction de leurs besoins réels en matière de services pour obtenir la solution la plus rentable. De plus, l'évolution constante des modèles oblige les entreprises à choisir des points d'accès avec davantage de flux spatiaux pour le déploiement du réseau Wi-Fi 6.

Type de service Bande passante de service (Mbps)
Excellente Bonne
Web 8 4
Streaming Vidéo (1080p) 12 8
Streaming Vidéo (4K/VR) 50 22
VoIP (Voix) 2 1
Tableau électronique 32 16
Email 10 4
Transfert de fichier 32 16
Partage de fichier 4 2

Pour la majorité des entreprises du secteur de la mise en place de réseau, un minimum de 30 à 40 stations simultanées (STA) connectées à chaque point d‘accès sont nécessaires pour répondre aux demandes de production ou d'exploitation quotidienne. Si les services sont activés simultanément sur 20 STA, la bande passante fournie par un point d‘accès Wi-Fi 6 MU-MIMO 2x2 de classe entreprise ne répondra qu'aux exigences de la diffusion streaming vidéo en 1080p. Pour ce genre de situation, le point d‘accès Wi-Fi 6 MU-MIMO fonctionnant en mode 4x4 ou supérieur est plus adapté. Les types de STA diversifiés poussent les entreprises à sélectionner des points d‘accès avec davantage de flux spatiaux sur les réseaux Wi-Fi 6. Les points d‘accès Wi-Fi 6 MIMO avec des configurations 2x2 et 4x4 sont les deux types les plus courants sur le marché actuellement.

Dernières considérations

La technologie MIMO, qui est l'une des technologies essentielles, a été largement appliquée dans le domaine de la communication sans fil et n'a cessé de se développer ces dernières années. En tant que version améliorée de la technologie MIMO, la technologie MU-MIMO devient le moteur de propulsion de la tendance Wi-Fi 6. Avec un nombre de STA compatibles avec Wi-Fi 6 qui continue d'augmenter, les réseaux sans fil utilisant des STA Wi-Fi 6 de classe entreprise deviennent de plus en plus populaires. Lors de la mise à niveau ou du déploiement de nouveaux réseaux Wi-Fi, le Wi-Fi 6 est le choix évident pour les entreprises. Et avec le développement des réseaux sans fil, la transformation numérique des entreprises connaîtra une accélération correspondante.

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