Comment le Wi-Fi transmet les données par voie hertzienne

Le Wi-Fi permet aux appareils de rejoindre un réseau sans câbles en envoyant des données sous forme d’ondes radio dans l’air. Au lieu d’utiliser des signaux électriques sur du cuivre, un appareil sans fil émet et reçoit des signaux radio vers un point d’accès et depuis celui-ci. Cette leçon explique les principes de base du transport du trafic réseau par le Wi-Fi dans l’air, fondement de tout le reste des réseaux sans fil.

À la base, le Wi-Fi encode vos données, des uns et des zéros, sur des ondes radio à l’aide d’un processus appelé modulation. L’appareil fait varier certaines propriétés de l’onde pour représenter les bits, la transmet, puis le récepteur décode l’onde pour retrouver les données. C’est la même idée fondamentale que pour la radio et la diffusion télévisée, appliquée à la communication réseau bidirectionnelle entre appareils et points d’accès.

Dans la plupart des réseaux Wi-Fi, l’appareil central est le point d’accès (AP). L’AP est le concentrateur radio auquel se connectent les clients sans fil et qui est généralement relié par câble au réseau filaire situé en amont. Votre téléphone communique avec l’AP par voie hertzienne ; l’AP achemine ce trafic vers le LAN filaire, puis vers Internet. Dans les habitations, l’AP est souvent intégré au routeur.

Chaque réseau Wi-Fi annonce un nom appelé SSID (identifiant d’ensemble de services). C’est le nom du réseau que vous voyez lorsque vous choisissez un réseau Wi-Fi sur votre téléphone, comme HomeNet ou CoffeeShop. L’AP diffuse le SSID afin que les appareils puissent le trouver et le rejoindre. Plusieurs AP peuvent partager un même SSID pour couvrir une grande zone, ce qui permet aux appareils de passer de l’un à l’autre sous un nom de réseau unique.

Pour rejoindre un réseau, un client s’associe à un point d’accès. L’appareil détecte les réseaux disponibles, sélectionne un SSID, puis effectue une authentification et une association afin que l’AP le reconnaisse comme membre. Après l’association (et une éventuelle négociation de sécurité), l’appareil peut envoyer et recevoir des données par l’intermédiaire de cet AP. Cette association est l’équivalent sans fil du branchement d’un câble sur un port de commutateur.

Contrairement à un port de commutateur filaire, le Wi-Fi utilise un support partagé en semi-duplex : à un instant donné, un seul appareil sur un canal peut émettre, car tous partagent le même espace radio. Les appareils se relaient. Plus un AP compte de clients, plus ceux-ci doivent se partager l’air, ce qui explique pourquoi un Wi-Fi très fréquenté semble lent. Une bonne conception répartit les clients entre plusieurs AP et canaux.

Comme les appareils partagent l’air, le Wi-Fi utilise CSMA/CA (accès multiple avec écoute de porteuse et évitement des collisions). Un appareil écoute pour vérifier que le canal est libre avant d’émettre et utilise une signalisation pour éviter de parler par-dessus les autres. Contrairement à Ethernet filaire, qui peut détecter les collisions, les appareils sans fil ne le peuvent généralement pas ; ils s’attachent donc à les éviter dès le départ.

Les signaux radio s’affaiblissent avec la distance et sont bloqués ou atténués par les murs, les planchers, le métal et même les personnes. C’est ce qu’on appelle l’affaiblissement. Plus vous vous éloignez de l’AP, ou plus les obstacles sont nombreux, plus le signal s’affaiblit et plus la connexion ralentit, car les appareils adoptent des méthodes de transmission plus lentes et plus robustes pour rester connectés.

Le Wi-Fi est entièrement bidirectionnel : votre appareil envoie des données (téléversements) et en reçoit (téléchargements) par voie hertzienne. L’AP et le client échangent constamment des données ainsi que de petites trames d’accusé de réception confirmant leur bonne réception, car l’air est un support peu fiable. Si une trame est perdue à cause d’interférences, elle est retransmise. Ces échanges permettent aux connexions sans fil de rester fiables malgré la nature désordonnée et partagée des communications radio.

La plupart des réseaux Wi-Fi fonctionnent en mode infrastructure, où chaque appareil se connecte par l’intermédiaire d’un point d’accès central qui fait le pont avec le réseau filaire. Une solution plus simple est le mode ad hoc, où deux appareils communiquent directement sans AP ; ce mode est utile pour des liaisons rapides entre homologues, mais ne passe pas à l’échelle. L’examen Network+ attend de vous que vous sachiez que les réseaux Wi-Fi professionnels et domestiques habituels utilisent le mode infrastructure organisé autour de points d’accès.

Comprendre que le Wi-Fi utilise des ondes radio sur un support partagé en semi-duplex explique ses particularités : pourquoi il ralentit avec la distance, pourquoi les réseaux très fréquentés semblent poussifs et pourquoi les interférences sont importantes. Un point d’accès relie l’espace radio sans fil au réseau filaire, les appareils s’associent par l’intermédiaire du SSID, et CSMA/CA les empêche d’entrer en collision. Ces notions fondamentales sous-tendent tous les sujets à venir sur les réseaux sans fil.

Testez vos connaissances de base sur le Wi-Fi.

Le Wi-Fi envoie des données sous forme d’ondes radio dans l’air au moyen de la modulation. Un point d’accès (AP) relie les clients sans fil au réseau filaire et diffuse un SSID (nom du réseau). Les appareils s’associent à un AP pour rejoindre le réseau. Le Wi-Fi est un support partagé en semi-duplex : les appareils se relaient donc et utilisent CSMA/CA pour éviter les collisions. Les signaux s’affaiblissent avec la distance et les obstacles (affaiblissement), et les trames perdues sont retransmises.