Le Wi-Fi 6 est arrivé dans les box et les points d’accès à partir de 2019, avec un chiffre en vitrine : 9,6 Gbit/s. Ce nombre décrit un maximum théorique qu’aucun appareil domestique n’atteint, et l’essentiel se joue ailleurs, dans quatre mécanismes qui organisent le partage du canal entre appareils. Cet article explique ce qu’ils font, les débits réellement mesurés, et les situations où le passage à cette norme ne change rien.
Ce que le nom recouvre
Wi-Fi 6 est l’appellation grand public de la norme IEEE 802.11ax, dont le programme de certification a été ouvert en 2019. Deux différences de périmètre méritent d’être posées avant le reste.
La première concerne les bandes. La génération précédente, 802.11ac, ne fonctionnait que sur 5 GHz : le 2,4 GHz restait géré par la norme 802.11n, plus ancienne. Le 802.11ax couvre les deux. Les objets connectés qui n’émettent qu’en 2,4 GHz, très nombreux dans un logement, peuvent donc bénéficier des nouveaux mécanismes s’ils sont eux-mêmes compatibles.
La seconde concerne le chiffrement. La certification impose la prise en charge de WPA3, devenu obligatoire pour toute nouvelle certification à partir de juillet 2020. Un équipement certifié sait donc faire du WPA3, ce qui ne signifie pas qu’il est configuré ainsi : beaucoup de réseaux restent en WPA2 pour rester compatibles avec des appareils anciens.
Wi-Fi 6E désigne la même norme étendue à la bande des 6 GHz. En France, la portion 5 945 à 6 425 MHz a été ouverte par une décision du régulateur d’octobre 2021, pour un usage strictement intérieur, avec une puissance isotrope rayonnée équivalente plafonnée à 23 dBm pour les points d’accès à faible puissance et 14 dBm pour les terminaux mobiles. L’intérêt de cette bande tient à son occupation plus qu’à sa technologie : elle est neuve, donc peu encombrée.
Le débit théorique et ce que l’on mesure
Le chiffre de 9,6 Gbit/s circule partout. Il additionne des hypothèses simultanées : huit flux spatiaux, un canal de 160 MHz, la modulation 1024-QAM et l’intervalle de garde le plus court. Aucun appareil domestique ne réunit ces conditions. Un smartphone dispose en général de deux antennes, un ordinateur portable récent de deux à quatre, et les canaux de 160 MHz s’utilisent mal dès qu’il y a du voisinage radio.
L’ordre de grandeur réaliste est plus parlant. Un appareil à deux flux spatiaux sur un canal de 80 MHz affiche un débit de lien d’environ 1 200 Mbit/s. Le débit utile mesuré se situe plutôt entre 840 et 920 Mbit/s dans de bonnes conditions, soit 70 à 77 % du lien affiché, et le rendement descend souvent vers 50 à 60 % dès que des murs s’intercalent. Le débit de lien affiché par un système d’exploitation n’est pas un débit de transfert.
La modulation 1024-QAM transporte 10 bits par symbole contre 8 pour la 256-QAM du Wi-Fi 5, soit environ 25 % de gain théorique. Elle exige en contrepartie un rapport signal sur bruit de l’ordre de 35 dB, ce qui la cantonne à quelques mètres en vue directe, dans la même pièce que le point d’accès. À travers deux cloisons, l’appareil retombe sur des modulations plus robustes.
Une autre modification joue davantage sur la fiabilité que sur la vitesse : la durée d’un symbole passe de 3,2 à 12,8 microsecondes, avec des intervalles de garde de 0,8, 1,6 ou 3,2 microsecondes au lieu de 400 ou 800 nanosecondes. Un symbole plus long encaisse mieux les échos d’un signal qui rebondit sur les murs. L’efficacité passe d’environ 88,9 % à 94 %, soit un gain de débit crête de l’ordre de 6 % à modulation égale.
| Caractéristique | Wi-Fi 5 (802.11ac) | Wi-Fi 6 (802.11ax) |
|---|---|---|
| Bandes couvertes | 5 GHz | 2,4 et 5 GHz (6 GHz avec Wi-Fi 6E) |
| Modulation maximale | 256-QAM | 1024-QAM |
| Débit théorique maximal | environ 3,5 Gbit/s | 9,6 Gbit/s |
| MU-MIMO | descendant, 4 appareils | descendant et montant, 8 appareils |
| OFDMA | absent | présent, montant et descendant |
| Durée de symbole | 3,2 µs | 12,8 µs |
| Réveil programmé des appareils | non | TWT |
| Réutilisation spatiale | non | BSS coloring, champ de 6 bits |
OFDMA, le partage du canal
C’est le mécanisme central de la norme, et celui qui explique pourquoi le Wi-Fi 6 se juge en densité plutôt qu’en vitesse de pointe. En Wi-Fi 5, un appareil qui transmet occupe toute la largeur du canal, même pour envoyer quelques octets. Les autres attendent leur tour. Sur un réseau où vingt appareils envoient en permanence de petits messages (un thermostat, une enceinte, une caméra qui signale son état), le canal passe beaucoup de temps à transporter très peu de données.
L’OFDMA découpe le canal en unités de ressources, des blocs de sous-porteuses attribués individuellement. La norme définit des blocs de 26, 52, 106, 242, 484, 996 et 2 x 996 sous-porteuses. Sur un canal de 20 MHz, cela donne un seul appareil servi sur un bloc de 242 sous-porteuses, deux appareils sur des blocs de 106, quatre sur des blocs de 52, ou jusqu’à neuf appareils simultanés sur des blocs de 26 sous-porteuses larges d’environ 2 MHz chacun.
L’image de la tournée d’un camion rend bien la chose. En Wi-Fi 5, chaque colis part dans son propre camion, qui fait l’aller-retour avant que le suivant ne démarre. En Wi-Fi 6, le camion emporte plusieurs colis sur une tournée unique. Il ne roule pas plus vite, il fait moins de trajets.
Deux conséquences pratiques. Le gain porte sur la latence et sur le nombre d’appareils servis, pas sur la vitesse d’un gros téléchargement isolé : un appareil seul face à un point d’accès disponible ne gagne quasiment rien à l’OFDMA. Et le partage est orchestré par le point d’accès, y compris dans le sens montant, ce qui suppose des appareils capables de répondre à cette planification. Un client Wi-Fi 5 continue d’occuper le canal à l’ancienne.
Les trois autres mécanismes
MU-MIMO dans les deux sens
Le MU-MIMO existait déjà en Wi-Fi 5, mais dans le seul sens descendant et pour quatre appareils au maximum. Le 802.11ax le porte à huit appareils répartis sur huit flux spatiaux et l’ouvre au sens montant, ce qui compte en visioconférence ou pour l’envoi de sauvegardes.
La limite tient au matériel et à la géométrie. Servir huit appareils suppose un point d’accès à huit chaînes radio, rare en usage domestique, et des appareils assez séparés dans l’espace pour que la formation de faisceau les distingue. En pratique, deux à quatre appareils servis en parallèle sont déjà un bon résultat.
BSS coloring
Chaque réseau marque ses trames d’un identifiant de 6 bits, ce qui autorise 63 valeurs distinctes. Quand un appareil détecte une transmission portant une couleur différente de la sienne et reçue sous un certain seuil de puissance, il considère que cette transmission ne le concerne pas et émet quand même au lieu d’attendre.
Le bénéfice est proportionnel à l’encombrement. Dans un immeuble où quinze ou vingt réseaux se partagent les mêmes canaux à travers les cloisons, l’attente inutile occupe une part importante du temps d’antenne. Dans une maison isolée, le mécanisme ne change rien : il n’y avait rien à ignorer.
Target Wake Time
Le TWT permet à un appareil et au point d’accès de convenir d’un rendez-vous : l’appareil éteint sa radio et ne la rallume qu’à l’heure prévue. Un capteur qui remonte une mesure toutes les dix minutes n’a aucune raison d’écouter le réseau en continu.
Le gain concerne les appareils sur pile ou sur batterie ; sur un ordinateur branché au secteur, l’effet est négligeable. La fonction doit en outre être prise en charge des deux côtés et activée, ce qui n’est pas systématique. Beaucoup d’objets domestiques n’utilisent d’ailleurs pas le Wi-Fi : ils passent par Zigbee, Thread ou Bluetooth, hors du périmètre de cette norme.
Ce que la norme ne change pas
Le Wi-Fi occupe le dernier segment, entre la box et l’appareil. Il ne touche pas au reste de la chaîne. En France, les offres fibre démarrent le plus souvent autour de 300 à 500 Mbit/s et montent jusqu’à plusieurs Gbit/s selon les formules, tandis que les débits descendants réellement mesurés sur les réseaux fixes se situent plutôt entre 340 et 490 Mbit/s selon l’opérateur. Un lien radio capable de 900 Mbit/s ne fera pas dépasser à un abonnement à 500 Mbit/s sa propre limite. Le gain se voit ailleurs : transferts vers un stockage réseau local, sauvegardes entre machines.
La portée non plus ne bouge pas. Les plafonds de puissance relèvent de la réglementation, pas de la norme : 100 mW rayonnés en 2,4 GHz, 200 mW en intérieur sur les canaux bas du 5 GHz, avec contrôle de puissance et détection de radar sur certaines sous-bandes. Un mur porteur atténue le signal de la même manière quelle que soit la génération. Ce qui améliore une couverture, c’est le placement, l’ajout d’un second point d’accès relié en câble, ou le passage sur une bande moins atténuée.
Enfin, les appareils anciens pèsent sur l’ensemble. Un client qui ne parle qu’en Wi-Fi 4 occupe le canal longtemps pour transmettre peu, et les mécanismes du 802.11ax ne s’appliquent pas à lui.
À qui cela sert et à qui cela ne sert pas
Le bénéfice apparaît quand plusieurs appareils compatibles sollicitent le réseau en même temps. L’objectif que s’était fixé le groupe de travail 802.11ax est d’ailleurs formulé ainsi : au moins quatre fois le débit moyen par appareil en environnement dense. Une amélioration du partage, donc, pas une multiplication de la vitesse maximale.
La différence est perceptible dans un logement où une dizaine d’appareils restent connectés en permanence, ce qui correspond à la moyenne française actuelle (environ 9,6 appareils à écran par foyer, dont 7,8 réellement utilisés) ; dans un immeuble où les canaux sont saturés par le voisinage ; là où plusieurs flux vidéo, une visioconférence et un téléchargement coexistent aux mêmes heures ; sur des appareils à batterie qui utilisent effectivement le Wi-Fi.
Elle ne se verra pas avec un ou deux appareils connectés ; sur une connexion déjà limitée par l’abonnement plutôt que par le lien radio ; sur une zone morte à l’autre bout du logement, qui relève de la couverture et non du protocole ; avec un parc d’appareils majoritairement anciens, puisque les mécanismes exigent la compatibilité aux deux extrémités ; dans une maison isolée où le spectre est libre.
Ce qu’il faut vérifier avant de changer d’équipement
Quelques contrôles évitent de remplacer le mauvais maillon.
- Lire ce qu’annonce chaque appareil dans les détails de sa connexion : la génération et le débit de lien y figurent, et l’écart avec le débit réellement obtenu est instructif.
- Compter le nombre de flux spatiaux des appareils qui comptent, plutôt que celui du point d’accès : c’est le côté le plus faible qui fixe la limite.
- Mesurer le débit câblé en Ethernet, puis en Wi-Fi dans la même pièce, puis à l’endroit qui pose problème. Ces trois chiffres disent si la limite vient de l’abonnement, du lien radio ou de la distance.
- Relever les réseaux voisins et leurs canaux avant de conclure à un problème de matériel : un canal partagé par six réseaux se comporte mal quelle que soit la norme.
- Traiter dans cet ordre : choix du canal, placement, liaison filaire vers un second point d’accès, et seulement ensuite la génération.