Le choix entre 2,4 et 5 GHz ne relève pas de la préférence : les deux bandes obéissent à la même physique et donnent des résultats opposés sur la portée et le débit. Vous trouverez ici les ordres de grandeur chiffrés, l’origine de l’encombrement du 2,4 GHz, le fonctionnement du DFS en 5 GHz, et les situations où imposer une bande à un appareil vaut mieux que laisser faire l’automatisme.
Deux bandes, deux comportements physiques
Une onde à 2,4 GHz mesure environ 12,5 centimètres de longueur d’onde. À 5 GHz, elle en fait un peu moins de 6. Ce facteur deux explique presque tout le reste : la manière dont le signal contourne un meuble, traverse une cloison, ou s’affaiblit en s’éloignant.
L’affaiblissement en espace libre obéit à une règle simple : doubler la fréquence ajoute 6 décibels de perte à distance égale. Entre 2,4 et 5 GHz, l’écart se situe autour de 6 à 7 dB selon le canal exact. Six décibels correspondent à un rapport de puissance de 1 à 4. À niveau reçu identique et en espace dégagé, cela revient à diviser la portée par deux. Un point d’accès qui tient 40 mètres en 2,4 GHz en tiendra de l’ordre de 20 en 5 GHz, avant même qu’un mur n’entre en jeu.
Les obstacles creusent l’écart, et pas de façon proportionnelle. Les ordres de grandeur habituellement retenus en 2,4 GHz : 2 à 5 dB pour une cloison en plaques de plâtre, 5 à 10 dB pour une cloison de brique, 15 à 30 dB pour un mur porteur en béton armé. En 5 GHz ces valeurs augmentent, modérément pour les matériaux légers, franchement pour les matériaux denses et humides. Le béton, la pierre et les vitrages à isolation renforcée (dont la couche métallique se comporte comme un miroir) sont les cas où l’écart entre les deux bandes devient décisif.
Un détail réglementaire vient nuancer le tableau. En France, la puissance isotrope rayonnée équivalente est plafonnée à 100 mW en 2,4 GHz. En 5 GHz, elle monte à 200 mW pour les sous-bandes 5150-5350 MHz réservées à l’intérieur, et jusqu’à 1 W entre 5470 et 5725 MHz. Le 5 GHz a donc le droit d’émettre plus fort, ce qui compense une partie de sa perte de propagation, sans jamais l’annuler.
La place disponible détermine le débit
La bande 2,4 GHz couvre 2400 à 2483,5 MHz, soit 83,5 MHz utilisables. En Europe elle est découpée en 13 canaux dont les fréquences centrales sont espacées de 5 MHz seulement, alors que chaque canal occupe 20 MHz (22 MHz si l’on tient compte du masque d’émission). Les canaux se chevauchent donc largement. Trois combinaisons seulement sont réellement disjointes : 1, 6 et 11. Le découpage 1, 5, 9, 13 reste possible en Europe avec les modulations OFDM, au prix d’un chevauchement résiduel.
La bande 5 GHz autorisée en Europe couvre 5150-5350 MHz puis 5470-5725 MHz, soit environ 455 MHz. Cela donne 19 canaux de 20 MHz, tous disjoints, que l’on peut agréger en 9 canaux de 40 MHz, 4 de 80 MHz ou 2 de 160 MHz. Le débit d’une liaison Wi-Fi est à peu près proportionnel à la largeur du canal, ce qui suffit à expliquer le fossé entre les deux bandes.
Voici les débits physiques d’une liaison Wi-Fi 6 (802.11ax) avec la modulation la plus dense (MCS11, 1024-QAM) et un intervalle de garde de 0,8 µs.
| Largeur de canal | 1 flux spatial | 2 flux spatiaux | Débit applicatif observable |
|---|---|---|---|
| 20 MHz | 143 Mbit/s | 287 Mbit/s | 80 à 180 Mbit/s |
| 40 MHz | 287 Mbit/s | 574 Mbit/s | 160 à 360 Mbit/s |
| 80 MHz | 600 Mbit/s | 1201 Mbit/s | 340 à 760 Mbit/s |
| 160 MHz | 1201 Mbit/s | 2402 Mbit/s | 680 à 1500 Mbit/s |
L’écart entre les deux dernières colonnes n’est pas une marge de sécurité, c’est le fonctionnement normal du Wi-Fi. La liaison est alternée : un seul appareil parle à la fois, chaque trame reçoit un accusé de réception, et le protocole d’accès au support impose d’écouter avant d’émettre. On retient en pratique 55 à 65 % du débit physique affiché, et ces chiffres supposent en plus la meilleure modulation possible, donc un signal fort et propre. Dès que le niveau baisse, l’émetteur descend d’un cran de modulation, et le débit avec lui.
Point rarement dit : en 2,4 GHz, le Wi-Fi 6 ne propose que 20 et 40 MHz. Un canal de 40 MHz y occupe près de la moitié de la bande disponible, ce qui pénalise tout le voisinage pour un gain qui disparaît dès qu’un autre réseau émet à proximité. Dans un immeuble, laisser le 2,4 GHz en 20 MHz donne généralement un meilleur résultat.
Le 2,4 GHz partage sa bande avec beaucoup de monde
Cette bande est historiquement une bande industrielle, scientifique et médicale, ouverte à des usages très différents du Wi-Fi.
Un four à micro-ondes chauffe grâce à un magnétron calé autour de 2,45 GHz, soit le milieu de la bande. Il ne rayonne pas en continu : il émet une salve par période du secteur, environ 50 fois par seconde sur un réseau à 50 Hz, et sa fréquence dérive de plusieurs dizaines de mégahertz pendant la salve. Cette pollution est large et forte : un appareil situé dans la cuisine voit son débit s’effondrer pendant la cuisson sans que la barre de signal ne bouge.
Le Bluetooth occupe 2402 à 2480 MHz, en 79 canaux de 1 MHz pour la version classique et 40 canaux de 2 MHz pour la version basse consommation. Il saute de canal en canal des centaines de fois par seconde, ce qui limite les collisions sans les supprimer. Zigbee et Thread, tous deux bâtis sur 802.15.4, se partagent 16 canaux de 2 MHz dans la même bande. S’y ajoutent les réseaux des voisins et les caméras sans fil d’ancienne génération.
Pourquoi un canal encombré ne coupe pas la connexion
Le Wi-Fi écoute avant de transmettre. Si le canal est occupé, l’émetteur attend. Un canal saturé ne provoque donc pas de déconnexion franche, il produit de la latence, de la gigue et des retransmissions. Une visioconférence se fige par à-coups, une page met trois secondes à démarrer, un transfert plafonne à quelques mégabits, et l’indicateur de signal reste au maximum. Un niveau de signal élevé sur un canal encombré vaut moins qu’un signal moyen sur un canal libre.
Le réflexe qui aggrave la situation
Choisir un canal intermédiaire, 3 ou 8 par exemple, pour « éviter les voisins » produit l’inverse de l’effet recherché. Deux réseaux sur le même canal s’entendent et se cèdent la parole à tour de rôle : le débit se partage, mais les trames arrivent. Deux réseaux sur des canaux partiellement recouvrants ne se décodent pas mutuellement, chacun émet en croyant le canal libre, et les trames se détruisent. Partager le canal 1 avec trois voisins reste préférable à s’isoler sur le canal 3. En 2,4 GHz, il n’y a que trois places à table.
Le DFS, ou le 5 GHz partagé avec les radars
Une grande partie du 5 GHz ne nous appartient pas en priorité. Entre 5250 et 5725 MHz, soit les canaux 52 à 140 en Europe, la bande est partagée avec des radars météorologiques, militaires, de contrôle aérien et de navigation maritime. La réglementation européenne impose donc un mécanisme de sélection dynamique de fréquence, le DFS, ainsi qu’un contrôle de la puissance d’émission.
Concrètement, avant d’émettre sur un de ces canaux, le point d’accès écoute pendant 60 secondes pour vérifier qu’aucun radar n’est présent. Ce délai passe à 600 secondes, soit dix minutes, sur la portion 5600-5650 MHz utilisée par les radars météorologiques. Pendant ce temps, le réseau n’apparaît pas. Ensuite, la surveillance continue : à la détection d’un signal radar, l’appareil doit libérer le canal en moins de 10 secondes et s’interdire d’y revenir pendant 30 minutes.
À proximité d’un aéroport, d’un port ou d’un radar météo, une coupure de quelques dizaines de secondes peut donc survenir sans prévenir, le temps que le point d’accès change de canal et refasse son écoute. Certains appareils anciens et beaucoup d’objets connectés ne prennent pas en charge les canaux DFS et ne voient tout simplement pas le réseau.
D’où un arbitrage courant : les canaux 36 à 48 sont libres de DFS mais limités à 200 mW en intérieur, et ce sont ceux que tout le voisinage utilise par défaut. Les canaux 100 à 140 sont souvent déserts et autorisent davantage de puissance, au prix des contraintes ci-dessus.
Quand forcer une bande, et quand s’abstenir
La plupart des équipements diffusent un nom de réseau unique sur les deux bandes et orientent les appareils vers celle qui leur paraît adaptée. Ce mécanisme fonctionne correctement dans un logement compact. Sa limite tient au fait que la décision finale de changer de bande appartient à l’appareil client, pas au point d’accès : un ordinateur portable accroché au 5 GHz peut s’y maintenir avec un signal très faible plutôt que de basculer, parce que sa politique de bascule est conservatrice.
Le 2,4 GHz garde sa place pour les équipements éloignés ou derrière plusieurs cloisons, les caméras extérieures, les capteurs et prises connectées qui échangent quelques octets par minute, et pour la majorité des modules Wi-Fi intégrés aux objets connectés, dont beaucoup ne gèrent que cette bande. Le débit y est faible mais suffisant, la portée fait la différence.
Le 5 GHz se justifie dès que la distance reste raisonnable et que la donnée compte : poste de travail dans la même pièce ou la pièce voisine, téléviseur en diffusion vidéo, transferts de fichiers, visioconférence, jeu en ligne sensible à la latence.
Séparer les deux bandes en deux noms de réseau distincts rend service pendant l’appairage d’un objet connecté, phase où le téléphone doit souvent se trouver lui-même sur le 2,4 GHz. C’est aussi le moyen d’épingler un appareil sur une bande précise. En contrepartie, les appareils mobiles ne basculent plus d’une bande à l’autre en se déplaçant et restent sur celle qu’ils ont mémorisée, y compris au fond du logement.
Mesurer plutôt que supposer
Le niveau reçu se lit en dBm, une valeur négative dont l’échelle est logarithmique : entre -30 et -50 dBm la liaison est excellente, -60 dBm reste confortable, -67 dBm est le seuil habituellement retenu pour la voix et la vidéo, -70 dBm marque la limite d’un usage correct, et en dessous de -80 dBm la connexion tient sans rien transporter d’utile. Trois décibels de moins, c’est deux fois moins de puissance reçue.
Ce chiffre ne dit rien de l’encombrement. Deux relevés complémentaires renseignent davantage : le débit physique négocié, affiché dans les propriétés de la connexion sur les ordinateurs récents, et le taux de retransmissions. Un débit négocié élevé accompagné d’un débit réel faible désigne un canal saturé, pas un problème de portée.
Un test simple sépare les deux causes. Mesurez le débit à un mètre du point d’accès, puis à l’endroit qui pose problème. Si le 5 GHz s’effondre entre les deux positions alors que le 2,4 GHz tient, c’est la propagation. Si les deux bandes plafonnent au même niveau bas y compris à un mètre, la limite se trouve ailleurs : liaison en amont, câblage, ou équipement intermédiaire. Une application de scan de canaux complète le diagnostic en montrant combien de réseaux voisins occupent chaque canal et à quel niveau.