Déploiement Wi-Fi : ne zappez pas l'audit
Mettre en ?"uvre des réseaux 802.11 requiert rigueur et méthode. Etudes préalables et mesures in situ sont indispensables à leur installation.
01net.
le 20/01/06 à 07h00
La facilité d'installation d'un équipement sans fil personnel ne doit pas faire illusion. La mise en ?"uvre d'un réseau d'entreprise Wi-Fi 802.11 ne revêt rien de trivial. Alors que ces technologies ont pénétré le monde
professionnel de façon tactique, elles se voient maintenant déployées à grande échelle dans des sites aussi divers que des campus, des hôpitaux, des établissements commerciaux, des usines ou des entrepôts logistiques. Se posent alors clairement des
questions de méthodes d'ingénierie.
L'empirisme n'est plus de mise
Les premières implémentations ont bien souvent été conduites d'une façon empirique, ce qui ne posait pas problème tant que la charge réseau restait limitée. Dès lors que le cahier des charges se fait plus exigeant ?" tant
sur le plan du nombre de clients à gérer que de la disponibilité du réseau ou de sa qualité de service ?", l'approximation n'a plus lieu d'être.
Les questionnements relatifs au dimensionnement et à l'optimisation du réseau Wi-Fi dépendent en toute rigueur du niveau de connaissance que l'on possède de la couverture radioélectrique du site de déploiement. Difficile, en effet, de
faire trop longtemps l'impasse sur les conditions environnementales susceptibles de perturber les transmissions sans fil.
C'est ce qu'observent les intégrateurs, lesquels sont amenés de plus en plus souvent à intervenir de façon corrective sur des implémentations de première génération. Aussi, dès lors que l'on projette un nouveau déploiement Wi-Fi,
autant procéder de façon méthodique en se basant sur un audit de site.
Cette étude de terrain prend un à deux jours pour l'analyse d'un hypermarché ou d'un siège de PME, et jusqu'à dix jours pour un site industriel. Elle vise avant tout à identifier les facteurs d'atténuation ou de perturbation des
signaux Wi-Fi. Et consiste en des relevés systématiques menés avec une borne, un client mobile, voire un analyseur réseau adapté, comme Optiview, de Fluke Networks.
On peut même envisager de faire précéder cette analyse de terrain par une étude théorique basée sur les plans de bâtiment, ou bien en exploitant l'un des logiciels de RRM (Radio Ressource Management) que proposent
des fournisseurs Wi-Fi tels que Trapeze Network (RingMaster) ou AirMagnet (Surveyor).
Ce type d'outils bâtit des modèles de couverture radio en se fondant sur des données théoriques d'atténuation radio caractéristiques des éléments d'infrastructure du site étudié (parois, mobiliers, équipements).
Les mesures de terrain sont indispensables
On obtient de cette façon une cartographie des zones correctement couvertes, des indications sur la puissance de propagation des signaux et des suggestions quant au nombre et à la répartition des points d'accès.
Ce dégrossissage doit ensuite être confronté aux mesures de terrain. L'identification des facteurs physiques susceptibles d'atténuer ou de polluer la transmission des signaux ne coule pas de source. Dans un environnement propre, une
borne 802.11g peut desservir une cellule d'environ 50 mètres de rayon. En pratique, il faut prendre en considération les contraintes de nature applicative, qui poussent à réduire la taille de ces cellules.
En ce qui concerne la téléphonie sans fil, Cisco recommande ainsi de limiter la taille des cellules de façon à ce que l'atténuation du signal de la source à la périphérie de la zone couverte ne descende pas plus bas que -67 dBm
(décibel de milliwatt). Par ailleurs, la taille de ces cellules se trouve contrainte par l'intensité du bruit électromagnétique ambiant.
D'une façon générale, il est recommandé de travailler avec des ratios de puissance signal/bruit qui ne descendent pas en deçà de 22. En effet, un rapport signal/bruit trop faible provoquera à coup sûr une dégradation des conditions de
transmission et une diminution des débits. La réalité environnementale a de fortes chances de chambouler les modèles architecturaux théoriques.
Des disparités entre les protocoles 802.11
Même dans un contexte bureautique, en principe bien plus propre que les milieux logistiques ou industriels, il ne s'avère pas aisé d'estimer les dégradations engendrées par les murs en béton armé, les faux plafonds bardés de câbles et
de tuyauteries ou les équipements électriques. Or, un mur de béton peut diminuer d'un facteur dix la puissance du signal Wi-Fi qui le traverse, et une paroi métallique ou couverte de miroirs a de fortes chances de réfléchir l'intégralité des
ondes.
La disposition des bornes constitue aussi un facteur éventuel de perturbations. Placé trop près d'un angle de pièce, un point d'accès subira des effets de réflexion et de diffraction ondulatoires. Déplacer la borne de quelques
décimètres peut faire varier la puissance du signal de plusieurs dizaines de dBm.
L'audit de site peut s'apparenter à une démarche de bon sens. Pour autant, l'on prendra garde à ne faire abstraction d'aucune considération technique. La disposition et le paramétrage des matériels que l'on pourrait déduire d'une
telle étude dépendent tout d'abord du protocole Wi-Fi retenu.
Ainsi, 802.11b (11 Mbit/s nominaux et environ 6 Mbit/s en débit réel), de portée plus grande mais de débit plus faible que 802.11g (54 Mbit/s nominaux et environ 24,7 Mbit/s en débit réel) apparaît moins sensible
aux facteurs d'atténuation que ce dernier protocole. En conséquence de quoi, un élément d'infrastructure peu gênant pour les échanges 802.11b risque d'affecter le débit des transmissions 802.11g.
On veillera aussi à ne pas surestimer la performance des matériels Wi-Fi. En théorie, les bornes d'accès d'entreprise ne posent pas problème, la plupart pouvant émettre jusqu'à 100 milliwatts (la puissance d'émission maximale
légale en déploiement intérieur).
En revanche, pour ce qui concerne les cartes Wi-Fi clientes, l'offre commerciale marque de grosses disparités, tant sur le plan de la sensibilité en réception que sur celui de la performance des algorithmes de décodage. D'où l'intérêt
de conduire l'analyse de terrain dans des conditions défavorables, de façon à éviter toute mauvaise surprise lors de la mise en exploitation.
De même, la nature des applications conditionne la façon de conduire son audit. Selon que l'on voudra interconnecter des terminaux de saisie, effectuer de la géolocalisation (avec la nécessité d'une couverture complète), proposer des
services de données à des portables (en accordant la priorité au débit) ou installer la téléphonie sur IP (en assurant une bonne qualité de roaming et un bon ratio signal/bruit), les contraintes du cahier des charges ne seront
pas de même nature. La disponibilité de l'infrastructure Wi-Fi tenant aussi une place importante dans les cahiers des charges, il faut nécessairement en tenir compte lors des phases amont d'un projet.
Pour s'affranchir des risques de pannes des bornes d'accès, il s'agit de resserrer leurs points d'implantation ?" en installant quinze bornes là où il n'en aurait fallu que dix ?", mais aussi de les régler à
50 % au plus de leur puissance maximale d'émission. Ceci, de façon à mettre en ?"uvre une infrastructure redondante dans le périmètre de laquelle un poste client pourrait communiquer par le biais d'au moins deux points d'accès. Si une des
bornes tombe en panne, sa charge est ainsi automatiquement reprise par l'une des bornes voisines qui réajuste alors automatiquement son niveau de puissance d'émission.
Cette tolérance aux pannes reste délicate à implémenter, car une couverture excessive des cellules peut affecter le trafic Wi-Fi par des phénomènes de collision occasionnant des pertes de bande passante notables. Certes, le Wi-Fi a
été conçu pour répondre à ce problème. La bande de fréquence entre 2,4 et 2,4835 GHz, qui définit en France le spectre 802.11 légalement autorisé, est découpée en treize canaux qui se recouvrent partiellement. Pour éviter que des points d'accès
contigus ne se perturbent mutuellement, il suffit de les régler sur des canaux disjoints.
Encore faut-il que ces canaux ne soient pas pollués par l'environnement, que les bornes n'émettent pas à des puissances telles qu'elles pollueraient les canaux des points d'accès voisins et que des canaux libres soient effectivement
disponibles. Certains compromis semblent donc à trouver entre l'idéal du cahier des charges et la réalité de terrain. Le plan de fréquence qu'il faudra établir à l'issue de l'audit de site se révélera crucial pour le déploiement Wi-Fi.
Bien connaître sa couverture radio : un prérequis
En combinant des plans numérisés avec des données d'atténuation des signaux et les localisations de points d'accès Wi-Fi, des logiciels tels que RingMaster, de Trapeze Networks, permettent de modéliser la couverture radio 2D/3D et
les zones de fuites et d'ombres d'un bâtiment. Ce type de modèle doit être validé par l'audit de site ; il peut ultérieurement servir à la supervision Wi-Fi.
Ce que signifie le décibel
En Wi-Fi comme en radio, une variation de puissance se trouve exprimée en décibels (notés assez librement en dBm ou en dB). Cet indicateur exprime sous une forme logarithmique le rapport d'une puissance donnée P sur une autre de
référence Pr : 10 log (P/Pr).
Il sert à caractériser la puissance d'un émetteur (la puissance de référence étant alors fixée à 1 mW). Ainsi, une borne vendue pour une puissance maximale de 19,8 dBm peut presque émettre à la puissance maximale légale de
100 mW.
Cet indicateur exprime également les effets d'atténuation : -3 dB équivalent ainsi à une diminution de moitié de la puissance du signal.
De l'influence des matériaux sur la propagation des signaux
Ces données compilées d'études publiées sur Internet traduisent essentiellement les effets de l'absorption des rayonnements par les matériaux usuels. Un phénomène de réflexion joue un rôle prédominant dans le cas des surfaces
brillantes ou métalliques. Le degré d'opacité du béton résulte du maillage de son armature métallique.
Naturellement, l'ampleur de l'atténuation dépend de l'épaisseur des matériaux traversés. Par exemple, des produits stockés en entrepôt tels que l'eau ou le papier peuvent bloquer totalement la propagation des signaux Wi-Fi.
Pour en savoir plus
Le déploiement Wi-Fi appliqué aux produits de Cisco.
Un guide d'ingénierie proposé par HP.
Les antennes, leurs technologies et leurs domaines d'applications dans les réseaux Wi-Fi.
Les principes de l'analyse de la couverture radio.
Une présentation éclectique de la problématique de déploiement Wi-Fi.
Les facteurs d'atténuation des signaux Wi-Fi en environnement hôtelier.
Retrouvez les adresses de ces pages
en cliquant ici.
sans-fil : Les leçons du terrain
Détecter les conditions environnementales susceptibles de perturber les communications radioélectriques paraît souvent relever du banal bon sens...
Une année compte quatre saisons
Conçu en hiver, le réseau Wi-Fi du hall d'une entreprise montrait des signes de faiblesse le reste de l'année. La faute à une fontaine décorative qui coulait à la belle saison. Les arbres à feuilles caduques savent aussi perturber
les réseaux extérieurs en été.
Difficile de s'échapper des cages de Faraday
Une caserne de pompiers installée dans un bâtiment ancien se montrait réfractaire au Wi-Fi. Ses murs en béton armé avaient un maillage métallique tellement serré qu'il bloquait tout flux électromagnétique.
Les collisions n'arrivent pas qu'aux autres
Bien que voyant les points d'accès, un utilisateur ne pouvait se connecter. Une couverture excessive des bornes empêchait de passer jusqu'aux demandes d'authentification.
L'eau n'est pas un élément neutre
Des bouteilles d'eau stockées dans un entrepôt pharmaceutique absorbaient les signaux Wi-Fi. Autre cas, des caméras de surveillance vidéo en démonstration dans un magasin interdisaient toute transmission à leur proximité.
Il ne suffit pas d'émettre pour être reçu
Une expérience de transmission Wi-Fi par réseau maillé (mesh) a soulevé un problème : les émissions de PC client distants se révélaient trop faibles pour que l'antenne principale les capte.
sans-fil : De l'influence des matériaux sur la propagation des signaux
Des mesures précises pour des éléments auxquels on n'aurait pas forcément accordé l'attention qu'ils méritent.
Ces données compilées d'études publiées sur Internet traduisent essentiellement les effets de l'absorption des rayonnements par les matériaux usuels. Un phénomène de réflexion joue un rôle prédominant dans le cas des
surfaces brillantes ou métalliques. Le degré d'opacité du béton résulte du maillage de son armature métallique.
Naturellement, l'ampleur de l'atténuation dépend de l'épaisseur des matériaux traversés. Par exemple, des produits stockés en entrepôt tels que l'eau ou le papier peuvent bloquer totalement la
propagation des signaux Wi-Fi.
avis d'expert : Michel Coponat, directeur technique de BGI Technologie
Cet intégrateur intervient dans le déploiement de réseaux Wi-Fi commerciaux, industriels et logistiques.
' La robustesse du Wi-Fi nous impressionne '
' Même en milieu industriel, où des automates et ressources de production fonctionnent sur les mêmes gammes de fréquences que le Wi-Fi, nous parvenons presque toujours à déployer un réseau sans fil. Il est vrai que la
plupart des pollutions ne concernent pas la totalité du spectre à 2,4 GHz. Nous contournons les problèmes en analysant les perturbations, leur ampleur et leur stabilité, en éloignant les points d'accès des sources de perturbation et en nous
calant sur les canaux les moins pollués. '
' Sur les sites industriels, le ratio signal/bruit n'est pas toujours optimal '
' Mais les débits restent largement suffisants pour répondre aux besoins. Même si les applications fonctionnent en temps réel, il n'y a pas besoin de 10 Mbit/s pour connecter un automate. Evidemment, la téléphonie
Wi-Fi exige un rapport signal/bruit bien meilleur que le PC ou le terminal code-barres. '
témoignage : Salomon Soussana (Tir Groupé)
' Nous avons fait réaliser des mesures de couverture radio. '
' A l'occasion d'un déménagement, nous sommes passés à la téléphonie sur IP et avons opté pour la solution Cisco CallManager, partiellement bâtie sur Wi-Fi. Le site demeurant en construction, la répartition de huit
bornes à 11 Mbit/s n'avait pu être étudiée que sur plan.
Quand le système est entré en service, nous avons constaté l'existence de zones d'ombres et de perturbations. Ainsi, aux alentours de deux bornes placées à la verticale l'une de l'autre sur deux étages, la communication ne
s'établissait pas. Nous avons donc fait réaliser par l'intégrateur Arche des mesures de couverture radio. Il est apparu que nous possédions peut-être plus de bornes qu'il ne s'avérait nécessaire, et quil faudrait les redéployer.
Néanmoins, cette campagne de mesures est intervenue peu de temps avant la mise à jour de nos logiciels téléphoniques. Cette dernière ayant réglé les problèmes de couverture, le redéploiement devenait sans
objet. '
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