2,4 vs 5 GHz : la science derrière les problèmes de connectivité dans les appareils IoT

Le WiFi a parcouru un long chemin depuis sa création il y a 26 ans. Initialement, il prenait en charge un dérisoire 2 Mbps à 2,4 GHz. La technologie évolue et aujourd'hui, on estime que 18 milliards d'appareils compatibles WiFi sont utilisés et plus de 4 milliards de nouveaux appareils sont commercialisés chaque année.

De nouvelles fonctionnalités et bandes de fréquences ont été ajoutées, la dernière en date étant la bande 6 GHz qui prend en charge une vitesse de liaison maximale de 9,6 Gbit/s. Cela représente 48 000 fois la vitesse initiale de 1997.

Plus c'est rapide, mieux c'est, non ? Pourtant, la bande 2,4 GHz reste aujourd’hui la bande la plus populaire, et la majorité des produits pour maison intelligente ne prennent en charge que 2,4 GHz. Pour comprendre pourquoi, explorons la science derrière les groupes. Étant donné que les produits 6 GHz en sont encore aux premiers stades de disponibilité commerciale, nous nous concentrerons sur la comparaison entre 2,4 et 5 GHz.

Sans conteste, la bande 5 GHz transporte beaucoup plus de trafic sans fil. Cela ressort simplement en regardant le graphique ci-dessus. La vitesse peut être importante pour le flux vidéo d'une caméra de sécurité, mais la portée peut être le facteur décisif pour un ouvre-porte de garage intelligent situé loin du routeur. L’avantage du 2,4 GHz est qu’il offre une portée plus longue et une meilleure couverture.

La raison en est que les fréquences sans fil les plus basses traversent mieux les murs et les meubles que les plus hautes. Par exemple, un signal à 2,4 GHz chute de 70 % lorsqu’il traverse une cloison sèche, contre 90 % pour un signal à 5 ​​GHz. Pour un mur de briques, il s'agit d'une baisse de 63 % à 2,4 GHz et de 83 % à 5 GHz.

Les basses fréquences ont également des longueurs d’onde plus longues, ce qui leur permet de se contourner plus facilement autour des objets. Cela signifie moins de points morts WiFi et une meilleure couverture dans la maison.

Un autre avantage du 2,4 GHz est qu’il s’agit de la bande originale. La rétrocompatibilité a été maintenue au fil des itérations successives du WiFi et, en raison de sa longue histoire et des économies d'échelle qui en découlent, les chipsets et modules 2,4 GHz sont plus rentables que ceux 5 GHz. Si vous êtes chef de produit d’un produit pour la maison intelligente, c’est souvent une évidence.

Cependant, la bande 2,4 GHz est un espace encombré, utilisé non seulement par le WiFi mais également par les appareils Bluetooth et les fours à micro-ondes. Il souffre souvent d'encombrements et d'interférences, ce qui entraîne des problèmes de connectivité pour les produits de maison intelligente, ce qui peut entraîner des problèmes de support technique et une mauvaise perception de la marque.

Une bande de fréquence WiFi est divisée en canaux, similaires aux chaînes de télévision dans la bande UHF/VHF et aux stations de radio dans les bandes AM/FM. Aux États-Unis et au Canada, les canaux WiFi 1 à 11 sont largement utilisés, les canaux 12 à 13 sont restreints et le 14 n'est pas utilisé.

Un point important de la figure ci-dessus est que les canaux 2,4 GHz se chevauchent. Un réseau fonctionnant sur le canal 1 envoie et reçoit des données en utilisant certaines des mêmes fréquences qu'un réseau sur le canal 3.

Ils interféreront les uns avec les autres dans une certaine mesure. Les interférences réduisent la qualité du signal sans fil, ce qui réduit la portée, la bande passante et les performances du réseau.

Pire encore, la plupart des routeurs utiliseront par défaut les canaux 1, 6 ou 11 (colorés en bleu dans la figure ci-dessus). En effet, ils ne se chevauchent pas et n’interfèrent donc pas les uns avec les autres. Mais dans un grand immeuble d’appartements ou une copropriété, vous pourriez facilement être couvert par dix réseaux WiFi ou plus.

N'oubliez pas que 2,4 GHz ont une portée plus longue, donc le WiFi d'un voisin couvrira plus probablement votre maison. Certains d’entre eux utiliseront le canal comme vous, car il n’y a que trois canaux qui ne se chevauchent pas.

En comparaison, la bande 5 GHz comporte 21 canaux qui ne se chevauchent pas, le risque d'interférence est donc bien moindre.

Lorsqu’il y a beaucoup de trafic de données sur votre canal et que tout ralentit, c’est ce qu’on appelle une congestion. Le WiFi est un support partagé, ce qui signifie que lorsqu'un appareil parle, personne d'autre ne le peut. Plus la chaîne est occupée, plus il est difficile d'obtenir un créneau parlant, ce qui entraîne une qualité vidéo médiocre ou bloquée, voire une perte de données.

De plus, les appareils intelligents dont le niveau ou la qualité du signal WiFi est inférieur – tels que ceux proches de la limite de la couverture ou de la portée du réseau – parlent plus lentement que les appareils proches du routeur et utilisent effectivement plus de bande passante. Il est possible que votre réseau domestique puisse diffuser de la vidéo sur deux appareils situés à proximité du routeur, mais uniquement sur un appareil situé en limite de couverture.