MENU avec accès direct

WIFI : notions de débits, puissance, sensibilité / dBm, dbi, dB


Si on connaît assez bien les chiffres et normes utilisés en réseau (voir notre dossier), il est plus difficile de s'y retrouver  dans le débit (théorique et réel) et surtout sur  la puissance et sensibilité du matériel wifi.
Quelques notions de base pour mieux comprendre:


1-Le Débit : 

-C'est l'aspect le plus important  à connaître pour déterminer les possibilités de votre connexion internet.
-Il faudra le mesurer (plusieurs fois)  en connexion par câble ethernet puis en WIFI
-La mesure de la qualité de votre connexion et du débit dépend de très nombreux facteurs !

  • Anticiper la mesure de débit !

=> Se méfier de tout ce qui peut perturber un réseau, en particulier du matériel un peu ancien... : une alimentation électrique ou multiprise... un cable ethernet défectueux, une box qui chauffe, un produit défectueux (boîtier CPL ou autre) . Ne pas oublier tout ce qui émet des ondes electromagnétiques ! Avant de faire des tests éliminer tout ce qui peut nuire..
.
=>Vérifier votre "bande passante", cad la capacité de votre débit en évitant d'avoir plein de connexions simultanées qui partagent cette bande : fermer tout ce qui utilise Internet (box TV, ordis, smartphones, tablettes...) et sur l'ordinateur qui va  faire le test fermer toutes le applications susceptible d'utiliser de la bande passante. ( à voir via le Gestionnaire de tâches > processus et/ou performances)


=> ainsi vous pourrez obtenir  un résultat de débit optimal.

  • Votre FAI et votre ligne

-Quel type d'abonnement ?
-Quel  type de ligne avez-vous (ADSL ? Fibre ...?)
-Quelle est la qualité de votre ligne selon distance / Dslam...
=> quel débit théorique propose votre FAI et que pouvez-vous espérer  ?

  • Votre connexion par câble Ethernet
-Vous devez d'abord et avant tout mesurer votre débit par  câble  éthernet  plusieurs fois à divers moments et établir un débit moyen qui sera votre référence
-Attention à  vérifier  votre matériel surtout si vous avez une connexion Fibre ! avez vous une carte réseau qui supporte le Gigabit ? avez  vous des câbles Ethernet de catégorie suffisante pour supporter le haut débit (catégorie 6 mini)

  • Votre connexion en wifi avec quel matériel ? 

-Quelle norme supporte votre carte wifi ? Attention certains portables ont des cartes wifi faiblardes !et vous pouvez obtenir des résultats qui ne reflètent que la médiocrité de votre matériel ! 
-Quelles sont les capacités de puissance d'émission/sensibilité de la carte WiFi et du point d'accès WiFi (voir partie 2). Il faut que les deux aient les mêmes capacités, le débit s'aligne toujours sur l'élément le plus faible !
-Quelle  norme WiFi est utilisée (en principe N et/ou Ac) ce qui ne fournit pas le même débit !
-de l’antenne (s) leur nombre  permet d'augmenter le débit
-de la largeur de bande utilisée : la largeur augmente le débit sous réserve que les canaux ne soient pas surchargés
-de la distance et des obstacles (environnement) par rapport au Pont d'Accès Wifi : un élément très important

Donc  la qualité du signal influera  sur le débit : plus la qualité de signal sera haute et plus élevé sera le débit. La portée maximale va de 10 m à...300m avec des dispositifs WiFi standards. Avec du matériel performant, il est possible d'établir une connexion WiFi sur plusieurs centaines de mètres, voire même sur plusieurs kilomètres (sans obstacle)


  • Mesurer le débit

=> Le débit se mesure en Mb/s :  1 Mb/s équivaut environ à un million (1024 x 1024) de bits transmis par seconde.
(voir notre dossier)
La mesure  qui s 'affiche en Mb/s qui ne sont pas des Mo/s 1 Mo/s = 8 Mb/s car 1 octet est composé de 8 bits.
EX: un débit de 54 Mbps correspond à 6,75 Mo/s, avec un tel débit il faudrait presque 2 min pour transférer un film de 700 Mo.

donc :  X 8 les Mo/s pour obtenir des Mb/s (et inversement)

=> Attention : différencier  le débit théorique et réel

Votre matériel réseau wifi indique toujours des débits théoriques de  450 Mbps, 1300 Mbps... mais dans la pratique on n'atteint jamais ces débits !
Actuellement, il existe 2 normes wifi courantes qui correspondent à 2 débits :
- wifi n à 450 Mbps 
- wifi ac à 1300 Mbps


 Wifi n : 
Il faut prendre en compte 2 paramètres : le nombre d'antennes et la largeur de bande.
Le matériel wifi n peut avoir une, deux ou trois antennes et sont utilisables avec deux largeurs de bande 20 MHz ou 40 MHz.
Le débit maxi théorique de 450 Mbps correspond à un matériel wifi avec 3 antennes utilisées en 40 MHz, soit 150 Mbps par antenne.
Si le wifi est utilisé en 20 MHz, le débit théorique est divisé par 2, soit 72 Mbps par antenne (même pas 75...) et 216 Mbps pour 3 antennes.
Par défaut le matériel wifi est configuré pour utiliser la largeur de bande de 20 MHz car cette configuration est moins sensible aux interférences du voisinage. Pour un usage dans un milieu sans autre réseau wifi alentour il vaut mieux utiliser les 40 MHz pour doubler le débit (réglage  à faire dans les options du routeur ou AP wifi et dans les options de la carte réseau des PC clients).
Mais...si l'AP/routeur wifi fournit un débit de 450 Mbps (avec 3 antennes) et que la carte wifi du PC n'a qu'une seule antenne, le  débit théorique maximal sera  de 150 Mbps en 40MHz ou 72 Mbps en 20 MHz (très loin des 450 Mbps espérés...).
Il existe aussi des cartes wifi avec plusieurs antennes wifi qui permettent d'atteindre 300 Mbps ou 450 Mbps théoriques.
Plus on s'éloigne de l'AP/routeur plus le débit baisse (assez vite) et quand on est séparé de la borne/routeur par un gros  mur  (pierre/parpaing) le débit est divisé par 2 environ.

Dans la pratique :
- pour 72 Mbps en 20 MHz (1 antenne), environ 35 Mbps, soit 4,4 Mo/s
- pour 150 Mbps en 40 MHz (1 antenne), environ 70 Mbps, soit 8,75 Mo/s (on dépasse à peine les 6,75 Mo/s promis par le wifi g...)
- pour 300 Mbps en 40 MHz (2 antennes), environ 90 Mbps, soit 11,25 Mo/s (le débit fourni par une connexion réseau filaire 100 Mbits)
- pour 450 Mbps en 40 MHz (3 antennes), ne  pas espérer plus de 150 Mbps, soit 18,75 Mo/s.

=> Ces débits sont constatés sur un PC à moins de 1m de l'AP/routeur wifi et diminuent avec la distance et les obstacles.
Donc si vous avez une carte wifi AC avec une seule antenne et que vous êtes éloigné de votre routeur AP, n'espérez pas avoir de bons débits ! ( changez de carte wifi en ajoutant un clé wifi USB performante)

=> comment (éventuellement) configurer la carte wifi de votre PC ? 
Dans le Gestionnaire de périphériques, ouvrir la carte réseau sans fil >  double clic ou clic droit + propriétés
 > Onglet avancé : pour chaque ligne il faut configurer, voire activer le wifi selon les possibilités maxi ...
 > Onglet alimentation : décocher "autoriser ..."

wifi ac : 
Cette norme fonctionne sur le même principe que le wifi n mais avec 3 paramètres à prendre en compte : 2 fréquences (2,4 GHz et 5 GHz), 3 antennes et 3 largeurs de bande (20, 40 et 80 MHz). Donc une borne/routeur fournit 1300 Mbps avec 3 antennes en 5 GHz et 80 MHz. Le débit du PC client dépend de son nombre d'antenne.

Conclusion:
=> En règle générale, le débit wifi dans la pratique représente  la moitié  ou le  tiers du débit théorique. 
=> Faire des test à divers moments et lieux pour établir une moyenne
=> Si nécessaire vérifier les changements du débit en modifiant le canal wifi.

  • Quel outil pour mesurer votre débit ?

le plus simple consiste  à utiliser les outils du net
=> attention les résultats vont aussi dépendre de la qualité de votre matériel (carte wifi ...)
-SPEEDTEST demeure la référence des professionnels
mais aussi
-NPERF
-60  Millions de consommateurs prend en compte théoriquement de la nature de votre connexion (wifi, adsl..)


A titre indicatif : débits théoriques  usuels

les autres données qui s'affichent :

LATENCE ou ping = en ms  (millisecondes), c'est le délai de transmission des données de l'abonné au serveur.
il faut,bien sûr, une faible latence
GIGUE = c'est la variation de la latence : un chiffre faible montre sa fluidité, un chiffre élevé montre des blocages et/ou des coupures

2-En WIFI, quoi mesurer d'autre? puissance et sensibilité

Une bonne carte wifi est une carte qui :
-envoie bien = bonne puissance)
ET
- qui reçoit bien = bonne sensibilité)


Ce qui  détermine le  débit de données  qui dépend aussi d'autres paramètres comme  :
-la capacité du point d’accès WiFi
- la norme WiFi utilisée
-le type d'antenne
-la distance et les obstacles...


  • EMISSION ou PUISSANCE
    une valeur en dBm
    exprime une puissance d'émission d'une carte wifi
Elle se mesure en dBm (Déci-Bel par Milliwatt) ou en mW (MilliWatt).
Pour info une valeur en dBm est convertissable en watts selon une formule logarithmique. 
Ex : 
-10 dBm =0,1mW
0 dBm =1mW
10dBm=10 mW
20 dBm = 100mW
26 dBm = 400mW



=>la norme française en ce qui concerne les émissions d’ondes wifi est de 20dBm = 100mW.

  • RECEPTION ou SENSIBILITE
    La sensibilité d’une carte wifi est simplement la capacité à recevoir les signaux wifi. Elle s'exprime aussi en dBm (valeur négative). La sensibilité du récepteur est définie comme le signal minimum de niveaux de puissance (en dBm ou mW) pour que le récepteur décode exactement un signal donné

 Si la carte émetrice a une faible puissance, la carte receptrice devra être plus sensible.
Elle s’exprime en dBm et en valeurs negatives : une carte dont la sensibilité est mesurée à -87dBm pour 11Mbs est plus sensible qu’une autre dont la sensibilité est de -82dBm. A noté qu’une carte 802.11b aura une meilleur sensibilité que si elle était en 802.11g, ainsi le signal pourra être plus lointain. C’est la cause de la réduction du débits de données lorsque vous êtes loin du point d’accès : plus on est loin, plus la carte à du mal à différencier les ondes donc on réduit le débits pour permette une reconnaissance plus facile du signal.


Comparatif de cartes wifi
Comparatif des cartes Wifi Alfa Network
ModèleStandardDébit maxChipsetSensibilité(jusqu'à)
Puissance d'émission max

Awus036H802.11 b/g54 MbpsRealtek RTL8187L-96 dBm1000 mW
Awus036NEH802.11 b/g/n150 MbpsRalink RT3070-92 dBm320 mW
Awus036NH802.11 b/g/n150 MbpsRalink RT3070-92 dBm2000 mW
Awus036NHR802.11 b/g/n150 MbpsRealtek RTL8188RU-92 dBm2000 mW
Awus036NHA802.11 b/g/n150 MbpsAtheros AR9271-96 dBm1000 mW
Awus036NHV802.11 b/g/n150 MbpsRealtek RTL8188EUS-96 dBm1500 mW
Awus036EAC802.11 a/b/g/n/ac867 MbpsRealtek RTL8812AUNCNC
Awus036AC802.11 a/b/g/n/ac867 MbpsRealtek RTL8812AUNC100 mW
                              source http://www.wifi-highpower.com/content/11-guide-choisir-sa-carte-wifi-usb-alfa-network

  • Du rôle de l'ANTENNE
-Une antenne rayonne les ondes électromagnétiques en toutes directions mais subit des influences de son environnement.
-Cette directivité ,  appelée "Gain",  mesurée en "dBi", varie selon les antennes
     Plus le gain est élevé, plus la portée sera grande mais plus la directivité est élevée, et moins l’antenne  sera capable d'émettre dans toutes les directions
      Le gain est relatif à l’énergie émise/reçue dans une direction

      En contrepartie, plus elle a un gros gain, plus sa directivité est élevée, et moins elle sera capable d'émettre dans toutes les directions (que ce soit sur le plan horizontal ou vertical, après ça dépend de la forme de l'antenne).

      Ordre de grandeur pour des antennes extérieures qui sont en liaison avec des ordinateurs portables dotés de bonnes antennes wifi internes (la qualité peut varier du simple au double), dans un environnement dégagé et par temps sec :
      - Antenne omnidirectionnelle de 8 à 15 dBi : portée de l'ordre de 200 à 400 m
      - Antenne sectorielle de 17 dBi : portée de l'ordre de 500 m
      - Antenne directionnelle de 14 à 24 dBi : portée de l'ordre de 500 m à 2 km


      • la PIRE
      -La PIRE (Puissance Isotrope Rayonnée Equivalente) = puissance totale d'émission d'une  antenne 
      obtenue en ajoutant la puissance d'émission du matériel en dBm et le gain de l'antenne en dBi,

      EX:  Puissance  + Gain antenne  => 
       10 dBm+10dBi = 20dBm 


      20 dBm sont équivalent à 100 mW qui est la puissance maximale d’émission autorisée en France pour 2,4 GHz. 

      Si l’on augmentait la puissance de l’émetteur ou le gain d’antenne par exemple, la PIRE dépasserait la limite imposée par la réglementation.

      • Notion de débit de données


      • des pertes...
      Face à cela, on a bien sûr les pertes :
      - dans l'air et dans les obtacles qui vont atténuer le signal de X dB
      puis au niveau du récepteur
      -à nouveau une antenne avec un gain en dBi (qui va amplifier le signal reçu)
      - et une carte wifi qui a non plus une puissance d'émission mais une sensibilité, exprimée là aussi en dBm.

      • Un calcul...
      Il faut faire la somme ( Puissance d'émission + gain de l'antenne en émission - pertes dans l'air + gain de l'antenne en émission + sensibilité)


      Exemple:
      -Emetteur à 8dBm (carte wifi classique) avec une antenne 10dBi (bonne antenne wifi)
      -Pertes dans l'air - 86 dB
      -Antenne du récepteur 5 dBi, sensibilité du récepteur -80dBm, 

      on obtient  donc un bilan de  19 dB  donc Emisssion => Réception  OK


      Pour une liaison stable : le bilan doit être supérieur à 10 dB.



                                                             Machine  à calculer ! 

      Bien sûr comme dans un réseau wifi l'information va dans les deux sens il faudraoit faire deux fois le calcul, avec une fois station A qui émet vers station B, et une fois dans l'autre sens (les seuls paramètres qui changeront entre les deux seront la puissance d'émission et la sensibilité du récepteur puisque le gain des antennes et les pertes dans l'air restent les mêmes.

      • Analyser un signal wifi
      de nombreux logiciels (Netstumbler ou inSSIDer... ) le permettent : quelles valeurs indiquent-ils ?


      Ce qui va nous intéresser plus particulièrement et qui est  fourni  sous forme de graphiques :


      Les logiciels présentent des données d'analyses différentes ...

      La Force du signal est mesurée en RSSI ou dBm, unités de mesure à la fois  différentes et identiques..., elles indiquent la force du signal. Le dBm est un indice absolu (decibel par milliwatt), le RSSI est un indice relatif (donc résultat quasi identique)

      en RSSI (Received Signal Strength Indicator)
      Plus la valeur RSSI est élevée (proche 0),  plus le signal est fort.
      Plus la valeur est proche de -30 dBm, plus la qualité est excellente.
      A partir de -80 dBm, le signal subit une très forte atténuation.



      en dBm. plus cette valeur s’approche de -30 dBm, plus le signal est fort et optimal. Un signal à -55 dBm est plus puissant qu’un signal à -70 dBm. En dessous de -85 dBm, une connexion Wi-Fi est trop incertaine.





      On peut également trouver d'autres valeurs comme :

      -La Qualité du signal est une valeur de 0% à 100%,  parfois indiquée
      (chiffre élevé = meilleure qualité)

      - le rapport signal sur bruit : (RSB en français ou SNR en anglais) c'est le rapport entre la puissance du signal et la puissance du bruit qui est mesuré en décibels

      -le Bruit

      -Vitesse de transmission : La vitesse réelle à laquelle les données sont transmises entre votre Box/routeur et votre ordinateur.


      -article de synthèse...par un non spécialiste,  pour essayer de comprendre des notions mathématiques et physiques complexes !
      -non garanti exempt d'erreurs 

      https://www.frandroid.com/comment-faire/241426_les-differentes-normes-wi-fi-802-11abgnac-quelles-differences-pratique