Standard IEEE 802.11 (Wi-Fi) expliqué : PHY, MAC, évolution & futur
L'IEEE 802.11 est le fondement du Wi-Fi — une famille de standards définissant la communication LAN sans fil (WLAN). Maintenu par le comité IEEE LAN/MAN Standards Committee (LMSC).
Couches d'architecture
| Couche | Sous-couches 802.11 | Fonction |
|---|---|---|
| Physique (PHY) | PLCP (Convergence), PMD (Medium Dependent) | Modulation, codage, transmission RF, canalisation |
| Liaison de données | MAC (Medium Access Control), LLC (Logical Link Control) | Tramage, adressage, accès canal (CSMA/CA), QoS, sécurité |
Évolution PHY (Générations = Noms marketing)
| Standard | Année | Bande | Débit max | Tech clé | Nom Wi-Fi |
|---|---|---|---|---|---|
| 802.11 | 1997 | 2,4 GHz | 2 Mbps | FHSS/DSSS | — |
| 802.11b | 1999 | 2,4 GHz | 11 Mbps | HR-DSSS | — |
| 802.11a | 1999 | 5 GHz | 54 Mbps | OFDM | — |
| 802.11g | 2003 | 2,4 GHz | 54 Mbps | OFDM (rétrocompat b) | — |
| 802.11n | 2009 | 2,4/5 GHz | 600 Mbps | MIMO (4x4), 40 MHz | Wi-Fi 4 |
| 802.11ac | 2013 | 5 GHz | 6,9 Gbps | MU-MIMO, 160 MHz, 256-QAM | Wi-Fi 5 |
| 802.11ax | 2019 | 2,4/5/6 GHz | 9,6 Gbps | OFDMA, MU-MIMO UL/DL, TWT, 1024-QAM | Wi-Fi 6/6E |
| 802.11be | 2024 | 2,4/5/6/7 GHz | 46 Gbps | 320 MHz, 4096-QAM, MLO, Preamble Puncturing | Wi-Fi 7 |
Essentiels couche MAC
- CSMA/CA : Écouter avant parler, backoff aléatoire, ACK/NAK
- DCF (Distributed Coordination Function) : Accès contention de base
- HCF (Hybrid Coordination Function) : QoS (802.11e/WMM) — EDCA + HCCA
- Sécurité : WEP (cassé) → WPA (TKIP) → WPA2 (AES-CCMP) → WPA3 (SAE, OWE)
- Économie énergie : PS-Poll, U-APSD, TWT (Target Wake Time — 802.11ax+)
Innovations clés par génération
- 802.11n : Flux spatiaux MIMO, agrégation trames, block ACK
- 802.11ac : MU-MIMO downlink (4 users), canaux plus larges, beamforming
- 802.11ax (Wi-Fi 6) : OFDMA (allocation sous-canaux), UL/DL MU-MIMO, BSS Coloring, TWT
- 802.11be (Wi-Fi 7) : MLO (Multi-Link Operation), 320 MHz, MRU, latence déterministe
Interopérabilité & rétrocompatibilité
- Nouveaux PHY doivent supporter débits legacy (1, 2, 5,5, 11 Mbps DSSS/CCK)
- Mécanismes protection : RTS/CTS, CTS-to-self environnements mixtes
- APs bi-bande : 2,4 + 5 GHz simultanés (tri-bande ajoute 6 GHz)
Réglementaire & Spectre
- Bandes non licenciées : 2,4 GHz (ISM), 5 GHz (UNII), 6 GHz (UNII-5/6/7/8 — AFC requis)
- ETSI (UE), FCC (US), MIC (Japon), SRRC (Chine) — règles canaux/puissance différentes
- Dynamic Frequency Selection (DFS) pour évitement radar (5 GHz)
L'802.11 est un standard vivant — amendements (a, b, g, n, ac, ax, be, bn, bf...) ajoutent continuellement capacités tout en maintenant le cadre MAC/PHY core qui rend le Wi-Fi universellement interopérable.