En collaboration avec des experts en normalisation, Intel travaille sur la nouvelle génération du standard 802.11.Le terme 802.11 englobe les spécifications développées par l'organisme international IEEE (Electrical and Electronics Engineers Inc.) pour les réseaux locaux sans fil (RLAN). Ces spécifications définissent une interface radio entre un client sans fil et une station de base (ou point d'accès) ou entre deux (ou plus) clients sans fil.

Mais les innovations en matière de standards 802.11 sont loin d'être terminées. On peut même avancer qu'elles ne font que commencer.

Intel travaille avec l'IEEE et la Wi-Fi Alliance sur un standard de nouvelle génération destiné aux RLAN. Le standard 802.11n sera utilisé pour les contenus multimédias riches en données, comme les flux multiples de TV haute définition et de vidéos numériques. Les chercheurs voient en lui un moyen d'accroître le débit des connexions Wi-Fi (pourquoi pas de le décupler). Cependant, en raison des limites imposées aux liaisons par câble ou ADSL, le grand public ne pourra pas, dans bien des cas, en profiter pour accéder à Internet. Ce nouveau standard prendra en charge des plates-formes électroniques grand public, PC et nomades à un débit de 500 Mbit/s ou plus. Les entreprises espèrent qu'il les libérera des contraintes de la mise en place et de la maintenance de câbles Ethernet, tout en leur permettant de gérer davantage de clients, d'accroître le nombre de hotspots et les performances de ceux-ci.

Mais avant de parler de l'avenir du standard 802.11, remontons à son origine.

Bref historique du standard 802.11

Le Wi-Fi a pu voir le jour grâce à la décision de la FCC (Federal Communications Commission), en 1985, d'ouvrir plusieurs bandes du spectre sans fil pouvant être utilisées sans licence gouvernementale. Ces "bandes poubelles" étaient déjà affectées à des équipements comme des fours à micro-ondes. Mais pour fonctionner dans ces bandes, les appareils devaient utiliser une technologie chargée de diffuser un signal radio sur une large gamme de fréquences pour rendre ce signal moins sensible aux interférences et plus difficile à intercepter. En 1990, l'IEEE mis en place un nouveau comité (802.11) chargé de lancer un standard. Mais ce n'est qu'en 1997 (soit 8 ou 9 ans plus tard) que ce nouveau standard fut publié (même si des produits avaient déjà été commercialisés). Deux variantes furent ratifiées au cours des deux années suivantes : 802.11b, qui opère sur la bande de fréquence des 2,4 GHz des appareils industriels, scientifiques et médicaux (ISM, Industrial Scientific Medical) et 802.11a, qui opère sur la bande des 5,3 et 5,8 GHz de l'Unlicensed National Information Infrastructure.

Nouveaux défis pour 802.11

Le standard 802.11 croît rapidement sur toute la planète. Il doit néanmoins faire face à des défis technologiques, la portée en étant un de taille. En l'absence de murs épais ou d'autres obstacles physiques, la portée d'un point d'accès 802.11 est au maximum d'environ 90 mètres. En outre, les performances chutent rapidement au fur et à mesure que l'on s'éloigne du point d'accès. Parmi les autres défis auxquels le standard 802.11 est confronté, citons l'amélioration des débits, de la sécurité et de la qualité de service. Intel collabore avec d'autres sociétés leaders de l'industrie pour résoudre ces questions, notamment les problèmes de portée et de débit.

Nouvelle génération 802.11

Les performances des RLAN 802.11a/b/g sont adaptées aux applications actuelles qui privilégient les capacités sans fil. Les applications sans fil de nouvelle génération nécessiteront des débits plus élevés, et les utilisateurs vont commencer à exiger une portée plus importante. Pour répondre à ces besoins, les départements Produits et R&D d'Intel collaborent avec l'IEEE 802.11n Task Group et la Wi-Fi Alliance.

Débit par standard IEEE

Tableau 1. Comparaison des différents débits 802.11. (Source : Intel Labs)

L'objectif du groupe de travail sur le standard 802.11n consiste à définir les modifications à apporter à la couche physique (PHY) et à la sous-couche MAC (Media Access Control) pour atteindre un débit minimum de 100 Mbit/s au niveau du point d'accès (SAP) MAC. Cette exigence minimum quadruple quasiment les performances des réseaux 802.11a/g actuels. Pour atteindre l'objectif des 100 Mbit/s au niveau SAP MAC, le débit radio doit dépasser 200 Mbit/s. Autres améliorations nécessaires : portée à des débits donnés, résistance aux interférences, service amélioré et plus uniforme de couverture d'un point d'accès (BSS, Basic Service Set). Des canaux à large bande et des configurations à antennes multiples pourraient permettre d'atteindre un débit de 500 Mbit/s.

Le groupe de travail assurera également une transition en douceur en exigeant la compatibilité avec les solutions IEEE en place pour les RLAN (802.11a/b/g).

Intel a contribué de bien des façons au développement du standard 802.11n. La société a présidé le comité responsable des principaux documents utilisés pour guider le développement du standard 802.11n. Au sein du groupe de travail, Intel a contribué au développement des modèles de canaux, des modèles d'utilisation, des exigences fonctionnelles et des critères de comparaison. Intel a également présenté les données techniques relatives aux technologies MAC et PHY, aux méthodes de mesure des performances et aux méthodes de simulation. Pour la Wi-Fi Alliance, Intel a co-écrit le document présentant les exigences marketing du standard 802.11n (document intitulé "MRD for High Throughput WLANs").

Augmentation du débit grâce aux systèmes à antennes multiples

Utilisation du tandem MIMO /canaux large bande pour répondre aux demandes en matière de débit

L'utilisation de canaux spectraux large bande permet également d'augmenter le débit physique. Associés au multiplexage OFDM, ces canaux offrent des avantages significatifs (dont l'optimisation des performances). Les canaux à large bande sont rentables et faciles à obtenir avec des augmentations modérées dans le traitement des signaux numériques (DSP, Digital Signal Processing). S'il est correctement mis en œuvre, le doublement de la bande passante des canaux 20 MHz 802.11 peut fournir plus du double de la bande passante actuellement exploitée. L'association de l'architecture MIMO à des canaux large bande se traduit par des approches très puissantes, mais rentables, d'augmentation du débit physique.

Les approches MIMO qui emploient uniquement des canaux 20 MHz impliqueront des coûts de mis en œuvre plus élevés pour atteindre les 100 Mbit/s demandés par le groupe de travail au niveau SAP MAC. Il faudrait alors au moins trois antennes à l'extrémité du transmetteur et du récepteur. En outre, ce type d'approche aura du mal à suivre la cadence avec les applications exigeant un débit plus élevé dans un environnement réel.

Spécification 802.11e pour la nouvelle génération de contenus multimédias

La plupart des utilisateurs Wi-Fi ont été attirés par les capacités de transfert de données et de sons, mais l'application suivante concernera la vidéo. Le téléchargement de films sur Internet se profile maintenant à l'horizon. L'utilisateur pourra bientôt regarder des vidéos sur un ordinateur portable ou un PDA via une connexion sans fil. Actuellement, 802.11g est capable de diffuser des données vidéo, mais les problèmes de qualité de service portent préjudice aux performances (l'image peut être instable et la diffusion peut s'arrêter si le réseau est surchargé). Pour régler ce problème, Intel et d'autres membres de l'équipe de définition de la spécification 802.11e (relative aux services multimédias) ont développé une technologie ("packet bursting") qui permet à plusieurs paquets de parcourir les ondes radio sans espace supplémentaire, ce qui augmente la vitesse du réseau. Comme la spécification 802.11e prend place dans la couche MAC, elle sera commune à la couche physique (PHY) de toutes les technologies RLAN 802.11 (802.11g, b et a).

Adoption des réseaux maillés sans fil

Le réseau maillé sans fil ("mesh networking"), également appelé réseau à sauts multiples ("multi-hop networking"), constitue une architecture flexible assurant la circulation efficace des données entre les équipements sans fil. Cette technologie étend la portée des réseaux sans fil en permettant la transmission des signaux entre des routeurs sans fil.

Sécurité

Le sans-fil est associé à un problème de taille : la sécurité. Comme les RLAN n'ont pas de contraintes physiques (câbles, murs, etc.), leur sécurisation s'avère quelque peu complexe. Les pirates ont eu facilement raison des premières solutions, par exemple le protocole WEP (Wired Equivalent Privacy). Certaines entreprises craignaient que leurs données transmises en sans-fil soient interceptées et décryptées.

Pour consolider le modèle de sécurisation qui ralentissait l'adoption du sans-fil, la Wi-Fi Alliance proposa une version intermédiaire de la spécification de sécurité 802.11i : Wi-Fi Protected Access (WPA). WPA associait plusieurs technologies pour combler les failles connues de 802.11. Le standard 802.1X (infrastructure d'authentification mutuelle conçue pour fournir un accès contrôlé au port des clients, points d'accès et serveurs sans fil) et le protocole EAP (Extensible Authentication Protocol) formaient un puissant système d'authentification. Pour le chiffrement, WPA employait des clés 128 bits et le protocole TKIP (Temporal Key Integrity Protocol). Un système de vérification de l'intégrité des messages empêchait l'interception ou la modification des paquets de données. Cette combinaison de technologies protégeait la confidentialité et l'intégrité des transmissions RLAN, tout en garantissant que seuls les utilisateurs autorisés pouvaient accéder au réseau. WPA a permis d'améliorer la sécurité et l'administrabilité grâce à la distribution automatique de clés, à l'utilisation de clés uniques pour chaque utilisateur et chaque session, ainsi qu'à l'utilisation de clés de chiffrement uniques pour chaque paquet.

Ratifié en juin 2004, le standard 802.11i de l'IEEE reprend de nombreuses fonctions de la spécification WPA. Les changements importants concernent le déploiement et le chiffrement. Le standard 802.11i permet également la mise en cache des clés pour faciliter leur réutilisation. Il assure une pré-authentification pour permettre un passage rapide entre les points d'accès d'un réseau.

Dans la pratique, la ratification du standard 802.11i devrait relancer le marché du sans-fil avec l'apparition de nouveaux produits. Grâce à 802.11i, l'ensemble de la chaîne de sécurisation (connexion, échange de données, authentification et chiffrement) gagne en efficacité contre les attaques ciblées ou non ciblées. L'intégrité des réseaux et sessions doit désormais être gérée, et non plus protégée.

Les produits 802.11i d'Intel sont en cours de certification Wi-Fi. Ce sera notamment le cas de la technologie mobile Intel® Centrino®. Tous les PC portables de technologie mobile Intel Centrino pourront être mis à niveau pour prendre en charge ce standard.

Ce que nous réserve l'avenir

La vision de liberté associée au haut débit sans fil devient une réalité dans le monde entier. La mise en place d'un standard est à l'origine du succès d'une technologie : Ethernet pour les réseaux et 802.11 pour les communications sans fil. Ce dernier a joué un rôle crucial dans l'acceptation des produits 802.11 et les innovations de l'industrie. Il garantit aux utilisateurs l'interopérabilité de leurs équipements 802.11 et représente un potentiel gigantesque pour l'industrie Wi-Fi.