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Beamforming

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  • 1. Vous auriez dû voir le visage de ma femme quand elle m'a trouvé collé devant le Victoria's Secret Fashion Show. « Non, chérie, viens ici! » ai-je dis le visage émerveillé par le bikini en pixels de Tyra Banks et Heidi Klum. « Il faut que tu vois ça !» Les bras croisés, lèvres pincées. « Mm-hmm. Oui ? » J'ai pointé du doigt l'ordinateur portable situé sur le bar en face de moi. « Pas les mannequins. La vidéo. Elle est en HD avec un flux de 19,2 Mb/s par seconde . C'est magnifique, comme la TV HD, non ? » « Mm-hmm. » « Maintenant, retourne-toi. » J'ai alors pointé du doigt l'écran plasma diffusant une autre partie de la même vidéo, un autre flux de 18,4 Mb/s, via notre Xbox 360 avec une clé 802.11n. « C'est près de 40 Mb/s de débit en streaming via WiFi. Je n'avais jamais été en mesure d'avoir ne serait-ce qu'un seul flux avant, et maintenant nous avons deux! » Ma femme a regardé les écrans, puis moi, a haussé les épaules et s'est exclamé : « Ok, je te laisse avec les filles, amuse-toi bien ».
  • 2. Elle s'est éloignée et a claqué la porte. Je ne suis pas certain qu'elle se préoccupait vraiment du fait que je m'amuse ou pas. Mais elle n'avait clairement pas compris que quelque chose d'exceptionnel m'était arrivé. Ou plutôt, que quelque chose de formidable s'était produit sur mon réseau. Avec un point d'accès couvrant toute la maison, transmettant à travers un étage et trois ou quatre murs, et supportant littéralement une douzaine de réseaux WiFi interférents autour de la maison, j'obtenais des performances au-delà de tout ce que j'avais vu jusqu'à présent. Ce fut ma première expérience avec le beamforming, dont je n'avais que vaguement entendu parler dans les évolutions prévus du WiMAX. Et puis le voilà disponible en point d'accès 802.11n, distribué par une société qui m'était totalement inconnue et voilà que tout ce que je connaissais des réseaux sans fil est balayé d'un revers de manche Alors ça vous intéresse ? Rentrons dans le vif du sujet. Je n'ai peut-être pas de mannequins à vous présenter, mais je pense que vous serez tout de même impressionnés. Pensez aux émetteurs radio en termes de petits cailloux jetés dans une piscine. Depuis vos cours de physique du lycée, vous savez qu'un objet lancé dans l'eau crée des ondes à la surface. Si vous laissez tomber deux pierres, ces vaguelettes se chevauchent les unes avec les autres - on dit qu'elles interfèrent. Changer les caractéristiques d'une pierre va changer l'amplitude et la phase des ondes qu'elle émet, ainsi que les caractéristiques de la figure d'interférence générée avec les ondes venant d'autres pierres. Si vous avez assez de contrôle sur la situation, vous pouvez avoir un capteur au bord de la piscine, recherchant la bonne onde, et vous pouvez continuer à modifier les caractéristiques des cailloux jusqu'à ce que cette onde arrive à ce point particulier. Ailleurs dans la piscine, l'onde sera différente, et peu importe. Ce que vous recherchez c'est une onde particulière à un endroit particulier.
  • 3. Très grossièrement résumé, c'est l'essence du “beam forming”, ou formation de faisceau. On contrôle les caractéristiques de chaque émetteur au sein d'un groupe d'émetteurs de sorte que le signal global soit optimisé pour atteindre un récepteur dans une direction donnée. Ce groupe d'antennes au sein duquel chacune transmet avec des caractéristiques légèrement différentes, est appelé une antenne réseau à commande de phase (phased array antenna en anglais). Comme nous le verrons, il existe deux types principaux d'antenne à commande de phase utilisées pour les points accès sans fil : sur puce et sur antenne. Ces deux technolgies ont été adoptées respectivement par Cisco et Ruckus Wireless. Soyons un peu plus précis. Vous connaissez peut-être la technologie MIMO (multiple- input multiple-output) adoptée pour la première fois avec des produits 802.11g et maintenant intégrée dans la spécification 802.11n. Reprenons l'exemple de la piscine. Lorsque vous jetez un caillou près du bord gauche de la piscine et que le récepteur est sur le bord droit de la piscine, une partie des ondes va se déplacer en ligne droite du bord gauche au bord droit et arriver à l'émetteur via la route la plus courte possible. Toutefois, certaines ondes rebondissent et arrivent au niveau du récepteur un peu plus tard que les ondes qui sont allées tout droit. Certaines rebondissent sur le fond de la piscine, puis à la surface avant d'arriver au niveau du récepteur. Toutes ces variations émergent d'un seul caillou, ou d'une seule émission radio. Pour un simple récepteur, c'est un peu déroutant à cause du chevauchement des ondes. Cet effet d'écho a toujours perturbé les communications sans fil.
  • 4. Mais pourquoi ne pas chercher à utiliser plusieurs antennes à chaque extrémité de la piscine, et développer une technique de traitement du signal assez intelligente pour transformer les différents chemins de propagation des ondes en autant de canaux de transmission de flux de données différents ? Grâce à des antennes multiples à chaque extrémité, vous pouvez envoyer différents flux de données provenant de différentes antennes et les recevoir de la même manière à l'autre bout. Pour changer de métaphore, pensez à une autoroute. Si l'autoroute est à une seule voie, vous pouvez avoir un gros camion lancé à pleine vitesse vers sa destination. Toutefois, si vous sous-divisez cette grande voie en trois ou quatre voies plus étroites, vous pouvez avoir trois ou quatre voitures allant dans la même direction à la même vitesse. Elles empruntent toutes des chemins légèrement distincts. Si vous prenez le bon vieux 54 Mbits/s 802.11g et ses canaux 20 MHz, divisez cette autoroute en plusieurs sous-canaux, et augmentez le nombre d'antennes, vous voilà avec du 802.11g MIMO. En pratique, le WiFi 802.11n transmet trois flux de données et en reçoit deux ; on appelle ceci un groupe d'antenne 3x2. Il existe des schémas en 3x3, telles que le soi-disant WiFi 450 Mbits/s proposé par Intel lors du lancement du Centrino 2, mais aucun point d'accès compatible n'est apparu sur le marché encore apparu à l'appui. Comme le 802.11g avant lui, le 802.11n peut utiliser le channel bonding, fusionnant deux canaux de 20 MHz en un canal de 40 MHz. Pour être très précis, on devrait
  • 5. noter les groupes d'antenne avec trois chiffres : le nombre d'antennes émettrices, le nombre d'antennes réceptrices, et le nombre de flux de données. Ainsi, un groupe 3x3:2 (également noté 3x3x2) a 3 antennes de transmission, 3 antennes réceptrices, et 2 flux de données. Nous avons mentionné plus tôt que le beamforming sur puce est l'une des deux méthodes applicables au WiFi. Cette méthode fonctionne non seulement en augmentant le gain de puissance total grâce aux multiples antennes, mais également en mettant en phase les signaux des antennes de sorte qu'un faisceau plus puissant soit envoyé dans la direction du récepteur alors que moins d'énergie est perdue dans d'autres directions. Avec deux antennes de transmission, vous pouvez dépenser moins d'énergie tout en quadruplant le signal envoyé dans la direction du faisceau. L'émetteur/point d'accès n'a besoin de recevoir qu'un seul paquet de la part du client afin de verrouiller le chemin du signal. L'analyse de plusieurs paquets permet de déterminer quel chemin est optimal à un moment donné. Ce qui est incroyable c'est que, comme le MIMO, le beamforming sur puce est compatible avec les normes 802.11a/b/g depuis des années. Le beamforming est une partie optionnelle de la norme 802.11n. Malgré les avantages de cette technologie, Cisco est le premier à proposer du beamforming sur puce, cette année. Les points d'accès Cisco AIR-LAP1142N, plutôt orientés "entreprise", sont les premiers et les seuls produits de Cisco à proposer le beamforming (sous le nom de ClientLink). Et encore : ces points produits lancés au premier trimestre 2009 ont dû attendre juillet et un nouveau firmware pour être capable de "beamformer". Depuis que le 802.11a/g bénéficie d'une deuxième antenne, est apparue la techonologie de "diversité de transmission/réception", qui envoie le même flux de données via plusieurs antennes
  • 6. et laisse simplement le point d'accès sélectionner l'antenne qui reçoit le meilleur signal. Appliquée au 802.11n, la diversité de transmission utilise plusieurs antennes afin d'accroître la portée et d'améliorer la couverture des endroits difficiles d'accès. C'est pourquoi le 11n est plus efficace que le 11a/g pour éliminer les zones mortes. Les équipements 802.11n ont fait un autre bond en avant grâce au MRC (Maximal Ratio Combining). Cette technologie combine plusieurs signaux d'antenne de manière à ce que les signaux forts soient multipliés et les signaux faibles atténués. Les signaux importants sont renforcés, tandis que les autres effacés. Le MRC est intégré dans tous contrôleurs 802.11n. Maintenant, comme vous vous en doutez, le récepteur peut jouer un rôle important dans l'optimisation du beamforming sur puce. Avec le 802.11a/g, les points d'accès sont capables d'interagir avec le client et d'effectuer des analyses MRC rudimentaires pour renforcer la puissance du faisceau le plus adapté, offrant un gain d'environ 1 à 2 dB. Le problème ici c'est que le point d'accès faisait tout le travail. Les clients ne donnait pas un retour actif au point d'accès. Avec le "beamforming implicite", un point d'accès 802.11n reçoit déjà des retours plus informatifs des clients 802.11n. Plutôt que de laisser le point d'accès effectuer toutes les analyses de signal, le client peut être interrogé et confirmer que telle ou telle orientation du faisceau est optimale. Cette communication limitée bidirectionnelle encore limitée permet fournit un gain de 3 dB supplémentaires. La mauvaise nouvelle, c'est qu’il n'y a pas actuellement sur le marché de produits supportant le beamforming implicite. Avec le "beamforming explicite" les échanges d'informations du client au point d'accès sont beaucoup plus fréquents. De cette façon, si un client se déplace ou qu'une antenne est perturbée ou qu'autre chose vient à modifier la dynamique des signaux, le système est capable d'adopter presque instantanément une nouvelle configuration optimale. Encore une fois, utiliser le client de cette manière peut permettre un gain de 3 dB avec deux antennes, mais pour l'instant aucun produit n'offre cette possibilité. Espérons que cela va changer. Pourquoi le beamforming intelligent, qui a la capacité de sentir le meilleur phasage
  • 7. réseau et d'orienter les faisceaux pour des clients multiples, n'a pas été largement adopté ? Pour nous c'est un mystère, sans doute un autre cas de « les différents partenaires industriels sont encore en train de discuter de divers bla bla bla... ». Les sceptiques diront que le beamforming sur puce n'a pas décollé parce que ça sonne mieux sur le papier que ce n'est en réalité. Nous savons qu'en théorie, le beamforming est censé économiser de l'énergie. Vous avez seulement besoin d'amplifier le signal dans une certaine direction et réduire la puissance de tous les signaux qui ne contribuent pas à ce faisceau. Le problème ici est qu'avec des antennes omnidirectionnelles, le contrôle que vous avez sur les faisceaux est limité. Pour une illustration intéressante, jetez un oeil à l'applet Falstad Antenna et choisissez Broadside Array dans le menu déroulant. Vous pouvez augmenter le nombre d'antennes, jouer avec les distances, et modifier l'intensité des signaux. Comme vous le verrez, avec deux antennes omnidirectionnelles vous aurez toujours de nombreux faisceaux, et donc de l'énergie dépensée dans des directions inutiles (ces faisceaux indésirables sont aussi appelés lobes arrières). Naturellement, si vous avez des faisceaux partant dans tous les sens, ceux-ci peuvent entraîner une interférence co-canal et entraver le signal que vous voulez capter.
  • 8. Le 802.11n dans sa prochaine évolution incluera probablement le beamforming implicite et explicite, car il y a très peu de barrières techniques ou financières. Toutefois, quelle approche adopteront les fabricants de chipsets ? Nous n'avons même pas fait le tour du quart des options disponibles. Par exemple, il existe trois sous-types de beamforming explicite. S'il y a un coupable qui explique le manque de popularité du beamforming, il s'agit certainement des inquiétudes liées à l'interopérabilité. Ceux d'entre vous qui se disent, « Je me moque d'une interopérabilité totale. Je veux juste les meilleures performances sans fil », continuez à lire. Heureusement, une antenne omnidirectionnelle n'est pas le seul moyen d'obtenir une couverture sans fil à 360 degrés. Avec suffisamment d’antennes directionnelles dont les cônes de couverture se chevauchent, on peut effectivement couvrir 360 degrés. L'avantage de ce genre de configuration c'est que l'ensemble de ces antennes n'a pas besoin d'être tout le temps activé. Une fois que vous connaissez la position du client, il ne vous reste qu'à déterminer quels ensembles d'antennes (deux ou plus) va créer un faisceau optimal dans la direction voulue. Gardez à l'esprit que ce n'est pas toujours une ligne droite. Le client peut être relativement proche, et le meilleur signal pourrait être obtenu en faisant rebondir le flux sur quelques murs plutôt que d'essayer à tout prix d'aller tout droit à travers les
  • 9. obstacles. De plus, certaines variables peuvent changer. Les portes peuvent être ouvertes ou fermées, les gens se déplacent. Quelqu'un pourrait allumer un four à micro-ondes et créer des interférences sur tout le spectre. Tous ces éléments peuvent modifier les chemins des signaux et entraver leur circulation. Traditionnellement, la seule manière pour un point d'accès de faire face aux pertes ou aux corruptions de paquets (erreurs CRC) était de réduire la vitesse de transfert. Le débit au niveau du PHY pouvait baisser de 54 Mbit/s à 48 Mbit/s, puis 36 Mbit/s, et ainsi de suite jusqu'à ce que le client commence à accuser réception des paquets. Malheureusement, plus la vitesse est lente, plus le signal correspondant à un paquet reste émis longtemps et plus longtemps un signal est émis, plus il est susceptible d'être victime d'interférence. Ainsi, lorsque les circonstances s'y prêtent, vous pouvez entrer dans ce cercle vicieux qui massacre les performances. Un système d'antennes intelligentes gérera dynamiquement à la fois l'orientation du faisceau dans une meilleure direction et retardera la réduction du débit jusqu'a ce que cela soit absolument nécessaire. La communication entre le point d'accès et le client contribue à ces améliorations, mais elle n'est pas strictement indispensable. L'essentiel de l'optimisation est fait par le point d'accès. Dans les essais qui suivent, nous n'avons pas utilisé de récepteur Ruckus pour deux raisons. Tout d'abord, Ruckus nous a dit que 75% de l'amélioration des performances constatée au-delà du standard 802.11n est issue du point d'accès, donc ajouter un client propriétaire n'aurait donné qu'un gain minime. Deuxièmement, il n'est pas réaliste de dire : « N'hésitez pas à utiliser mon réseau sans fil, mais assurez-vous d'utilisez un adaptateur de marque XYZ. » Ruckus utilise le beamforming sur antenne, une technologie développée et brevetée par Ruckus sous la marque BeamFlex. BeamFlex utilise un réseau d'antennes et analyse chaque paquet pour évaluer la performance du signal. Selon la configuration, un point d'accès BeamFlex peut configurer ses antennes dans l'une des milliers de combinaisons possibles. Le point d'accès surveille les connexions en temps réel et modifie les faisceaux à la volée en fonction des conditions. Conformément à l'héritage du MRC, les antennes dont les signaux ont besoin d'être boostés le sont et
  • 10. les autres sont atténués. Il en résulte un gain allant jusqu'à 10 dB pour le faisceau cible ainsi que d'une baisse de -17 dB des interférences dans la direction des lobes arrière. Selon Ruckus, le rejet des interférences peut avoir un impact encore plus important sur les performances que le faisceau cible. Imaginez-vous assis dans un restaurant bondé et bruyant, et que vous essayez d'avoir une conversation avec la personne en face de vous. Tout le monde, y compris cette personne, parle au même volume, et vous avez donc un mal fou à entendre ce que l'autre vous dit. Voyant votre problème, votre partenaire décide de parler un peu plus fort (augmentant le signal de quelques dB), ce qui est utile, mais loin d'être suffisant et aussi efficace que lorsque vous mettez vos mains derrière vos oreilles afin de laisser le "flux" de l'autre personne vous atteindre tout en atténuant simultanément une grande partie des bruits de fond. Avec BeamFlex, le logiciel de contrôle est capable d'orienter les faisceaux des points d'accès de manière dynamique, en sélectionnant le meilleur chemin pour chaque paquet. Le système va également monter automatiquement une liste de 10 à 20 des schémas d'antenne les plus couramment utilisés. Ceci fonctionne un peu comme la mémoire cache sur un processeur, en gardant les données souvent utilisées "à portée de main" du pipeline d'exécution afin qu'elles puissent être consultées rapidement. Ruckus a passé cinq ans à développer BeamFlex dans sa forme actuelle et à peaufiner les algorithmes qui en font la force. Oui, BeamFlex est propriétaire en ce sens qu'il ne respecte pas la norme IEEE 802.11n, mais il est tout à fait interopérable avec n'importe quel client WiFi standard. En outre, si elle s'avère supérieure aux technologies concurrentes, l'approche de Ruckus avec le beamforming sur antenne pourrait inspirer la prochaine norme de réseaux sans fil. Nous verrons plus bas dans quelle mesure BeamFlex fait face à la concurrence, notamment contre la technologie sur puce de Cisco.
  • 11. Cela vous parait peut-être étrange, mais ce n'est sans doute pas la première fois que vous rencontrez le BeamFlex. L'un des rares moments où Ruckus montre le bout de son nez dans la presse grand public était lors d'un banc d'essai sur Tom's Guide. Ce produit de première génération avait six antennes, chacune avec environ 60 degrés de couverture, disposées selon un schéma hexagonal. Vous pouvez toujours trouver ce schéma sur les points d'accès 7811. Nos tests du jour se concentrent sur le point d'accès Ruckus ZoneFlex 7962. Il embarque la version professionnelle de technologie BeamFlex, réunissant 19 antennes (10 polarisées horizontalement et 9 polarisée verticalement). Fait intéressant, selon Ruckus, le 7811 devrait offrir des performances très similaires au 7962 si testé avec seulement quelques clients et pas de plafonds ou de murs porteurs à traverser. Vous vous demandez sans doute pourquoi, puisque le beamforming a l'air si génial, Ruckus a fait profil bas jusqu'à maintenant. La société affirme que c'est parce que la vente des points d'accès WiFi au détail est difficile. Au début de l'année 2005, Ruckus (alors appelée Video 54) a fait équipe avec Netgear pour produire les
  • 12. routeurs RangeMax 824 à sept antennes, qui sont devenus un énorme succès. Mais une fois les coûts de commercialisation et de service après vente ajoutés, les marges sur la vente au détail sont dangereusement minces. Pour une raison obscure, l'histoire d'amour a tourné au vinaigre, Ruckus finissant même, en 2008, par poursuivre Netgear pour violation de brevet avec la troisième version du 824. Aujourd'hui, Ruckus a choisi de cibler les entreprises et les fournisseurs d'accès internet, mais la société reste présente chez un ou deux e-commerçants pour satisfaire les consommateurs qui veulent aussi profiter du meilleur de la technologie. En gardant à l'esprit que le matériel que vous seriez le plus susceptible d'acquérir serait une version grand public du matériel professionnel que nous testerions, nous avons voulu aborder cet article comme la comparaison de plusieurs technologies plus que comme le test d'un produit donné. Maintenant, vous en savez un peu sur le point d'accès Ruckus ZoneFlex 7962, mais jetons-y un coup d'oeil plus attentif. Contrairement à un point d'accès de particulier, qui est généralement conçu pour avoir l'air cool et beau, le 7962 est exactement le contraire. Il est conçu pour se fondre dans les boiseries, ou pour être plus exact, dans le plafond, où il ressemble beaucoup à un plafonnier afin de passer inaperçu auprès des voleurs et autres vandales. Naturellement, avec les antennes 802.11n, l'Ethernet Gigabit, et autres composants électroniques puissants, le point d'accès peut devenir assez chaud. C'est pourquoi Ruckus équipe son matériel d'un dissipateur de chaleur.
  • 13. Sous le capot, vous pouvez voir à quel point la conception de Ruckus radicalement différente des points d'accès classiques. Notez la disposition circulaire des antennes directionnelles. Dans un contexte de déploiement en entreprise, les multiples points d'accès sont généralement coordonnés par un contrôleur spécifique. Puisque nous utilisons un points d'accès d'entreprise, nous avons couplé le 7962 avec le contrôleur de milieu de gamme Ruckus ZoneDirector 1000 (firmware 8.0.1.0 build 13.9).
  • 14. Le principal concurrent de Ruckus est la gamme des Cisco Aironet AIR-LAP1142N-A- K9 équipés d'un contrôleur Cisco 4402 (firmware 6.0.182.0). Comme mentionné précédemment, ces points d'accès utilisent le beamforming sur puce. Nous pourrons donc comparer les mérites des deux technologies. Le plus curieux est que Cisco livre le 1140 avec le beamforming désactivé. Comme tous les points d'accès bibande, le Cisco utilise deux émetteurs radios, un dans la bande de 2,4 GHz et l'autre à 5 GHz. Le 1142 équipe chaque émetteur de trois antennes, utilisant une grappe émission/réception 2x3 . Le beamforming de Cisco utilise deux antennes d'émission, de sorte que le beamforming et le multiplexage spatial ne peuvent fonctionner simultanément. Ainsi, il est curieux que Cisco opte pour un multiplexage spatial plutôt que pour sa technologie sur puce flambant neuve. C'est peut-être parce que cette fonctionnalité est si nouvelle que la société veut en faciliter l'adoption. Mais y aurait-il quelque chose à voir avec les performances ? Nous verrons. La comparaison de l'architecture du 1142 et du Ruckus 7962 est intéressante. Je n'ai pas pu ouvrir l'unité de Cisco, mais j'ai trouvé ces photos dans des documentations de brevets.
  • 15. Nous avons également effectué un test avec un point d'accès Aruba AP125 et un contrôleur Aruba 3200 avec le firmware 3.4.0.1 build 21611. Rien de spécial. Le problème est toujours le même avec les points d'accès bi-bande professionnels : one sait jamais comment orienter les trois antennes. Le AP125 est assez représentatif de la norme 802.11n, et je le considère ici comme une base de référence pour les comparaisons avec les performances de Cisco et Ruckus. Et pour finir, j'ai utilisé un notebook Dell 620 avec un contrôleur Gigabit Ethernet Broadcom NetXtreme 57XX comme serveur et un Lenovo X61 avec un adpatateur Intel 4965AGN (version du pilote 12.4.0.21) comme client cible. Le switch liant tout ce petit monde était un 3Com 3CDSG10PWR OfficeConnect.
  • 16. Sachant que le beamforming devrait multiplier par 2 ou 4 la portée d'un signal 802.11n classique, je savais que nous aurions besoin d'un environnement de test plus grand qu'une maison ordinaire. Comme je n'ai accès à aucun château ou autre manoir, je me suis tourné vers les 650 mètres carrés des bureaux du siège de Structured Communications à Clackamas, en Oregon. Nous remercions Structured Communications d'avoir laissé Tom's Hardware envahir leur espace pour deux jours d'installation et de tests. J'ai testé cinq endroits, en cherchant à obtenir un panel de scénarios correct. Voici le plan du bureau avec chacun des cinq emplacements marqués. Les numéros inscrits à côté des endroits 2, 3, 4 et 5 sont les distances approximatives en pieds entre ces lieux et l'emplacement numéro 1, où se situe le point d'accès. Test Zone 1. Il s'agit de la base, où nous avons installé notre petite montagne d'équipement. Non, nous n'avons pas tout installé, nous avions du matériel de secours, au cas où. Sur certaines des images montrées précédemment, j'ai indiqué le point d'accès sur le dessus du contrôleur pour plus de commodité. Au cours de l'essai proprement dit, ils ont été séparés pour réduire les interférences, comme vous
  • 17. pouvez le voir sur cette photo de notre configuration Cisco. Lors de l'essai à cet endroit, le client était situé entre 30 et 60 cm du point d'accès ; autant dire au même endroit. Test Zone 2. C'est à peu près tout droit à travers un couloir, en face du bureau de la Zone 1 . Vous pouvez voir les fauteuils de réunion tout au fond de la photo. Avec le recul, j'aurais dû éviter tout obstacle entre le client et le point d'accès pour ce test. Au lieu de cela, le point d'accès est caché juste au coin derrière le pas de la porte. Ainsi, le chemin le plus court traverse un long mur. Mais bon, après tout, qui n'a jamais d'obstacle sur son réseau sans fil. Et si vous êtes curieux, oui, c'est bien moi en train de faire des tests et qui jure tellement que deux personnes se sont arrêtées pour regarder. Test Zone 3. Cet endroit était intéressant, car il était situé exactement de l'autre côté du bâtiment et impliquait que le signal traverse directement plusieurs murs ; pas moyen de les éviter en rebondissant ici. Comme vous pouvez le voir, le ThinkPad détecte seulement quatre points d'accès à proximité à cet endroit. À d'autres endroits à ce même étage, j'en captais jusqu'à douze. Test Zone 4. Ce fut notre endroit le plus isolé, dans une autre salle de réunion à l'autre bout du bureau. Dans le monde des réseaux WiFi, une portée de 30 mètres dans un espace bondé et hautement cloisonné est inimaginable. On installerait au moins un autre point d'accès dans ce cas. Ruckus nous a dit que quatre 7962
  • 18. seraient souhaitables... comparé à 10 (ou plus) points d'accès classiques. Donc, si nous parvenons à obtenir des performances décentes à cet endroit, cela sera un petit miracle. Test Zone 5. Lorsque vous sortez du bureau de Structured Communications, il y a un espace ouvert occupé par une cage d'escalier aux parois de verre de la hauteur de l'immeuble. Afin de tester l'étendue du signal en trois dimensions, au lieu de deux habituellement, je me suis installé sur une table au rez-de-chaussée, deux étages plus bas. J'ai utilisé deux applications pendant les tests, Zap et Chariot. Ils étudient respectivement les performances des paquets UDP et TCP. L'UDP n'est pas souvent testé. Tout le monde utilise Chariot ou iPerf, fait quelques tests et c'est à peu près tout. Pour les transferts de fichiers classiques et autres tâches quotidiennes, c'est une bonne méthode. Cependant, l'UDP est utilisé pour le streaming vidéo. C'est un protocole plus rapide dans la mesure où le serveur n'a
  • 19. pas à attendre la confirmation de la réception par le client. Avec l'UDP, vous envoyer simplement un flux de paquets à haut débit dans l'espoir qu'ils arrivent à destination. Advienne que pourra. Vous n'avez probablement jamais entendu parler du test Zap puisque Ruckus l'a développé en interne pour tester les performances du streaming vidéo. A ma connaissance, c'est la première utilisation de l'outil dans une revue grand public. Je me suis juré de ne pas laisser l'application hors de ma vue, toutes mes excuses à l'avance pour ne pas l'avoir mis à la disposition des lecteurs. Cela dit, il n'y a rien de magique avec Zap. Il envoie simplement une quantité connue de données du serveur au client en utilisant l'UDP. Le transfert est divisé en pourcentages de la charge de travail totale, chaque étape étant le dixième d'un pour cent. A chaque étape, le taux de débit est enregistré et le nombre indiqué par le logiciel est la vitesse de transfert du paquet le plus lent envoyé depuis le début du transfert. C'est pourquoi les résultats annoncés par Zap ont l'air vraiment rapides à 1%, moyens à 50%, et très lents à 99%. Dans le cadre de nos tests, nous sommes très intéressés par les résultats moyens et faibles. Pour du streaming de vidéo, les chiffres critiques sont les les débits minimums, le maillon faible de la chaîne sans fil. Si vous avez une connection 70 Mbit/s 95% du temps, mais que parfois vous tombez à 15 Mbits/s pour une raison quelconque, vous verrez parfois une image saccadée au beau milieu d'un flux HD à 19,2 Mbit/s. Vous pouvez voir un exemple concret de ce phénomène dans le
  • 20. graphique présenté ci-dessus, qui est le débit de données relevé par le test Chariot pour le point d'accès 1142 de Cisco à courte portée. Comme nous l'avons déjà dit, beaucoup de facteurs peuvent influencer le débit d'une connexion sans fil, y compris l'orientation du client. La plupart des PC portables 802.11 n possèdent trois antennes, qui fonctionnent (encore une fois) à peu près comme des oreilles de lapin. J'ai donc lancé chaque test quatre fois, en tournant le PC portable client d'une quart de tour entre chaque essai. Le résultat final est la moyenne de ces quatre mesures. Par ailleurs, comme chaque point d'accès est bi-bande, nous avons répété les tests sur la bande des 2,4 GHz et sur celle des 5 GHz. Il est possible qu'un client connecté dans une bande saute sur l'autre si les conditions se détériorent, mais c'est rare. Les postes clients tendent à rester fidèlement dans la bande où il se sont connectés en premier. Il est donc intéressant de savoir les performances obtenues à chaque fréquence. Enfin, j'ai réglé la gestion de la consommation du pilote Intel sur "maximum". Sinon, les performances peuvent être davantage sujets à des fluctuations lorsque vous êtes sur batterie.
  • 21. Les deux tests suivants se rapprochent de nos attentes. Je ne suis pas surpris de la victoire de Ruckus, mais je suis surpris qu'Aruba soit si loin derrière Cisco, même sans le beamforming activé. En parlant de ça, la Zone 3 nous montre les avantages de Cisco en matière de beamforming , mais il est intéressant de noter que ce n'est pas le cas de la Zone 2, ce qui indique peut-être que la propagation du signal vers cette zone était plus proche de la ligne droite que je ne l'avais imaginé.
  • 22. Isolé dans la salle de réunion de la Zone 4, Aruba chute lourdement à 5 Mbit/s. Une fois de plus, le beamforming de Cisco semble affecter négativement les performances, ce qui est très étrange. En Zone 5, le bilan est le même, bien que Ruckus montre enfin quelques signes de faiblesse. Aruba peut à peine maintenir une connexion à moins de 1 Mbit/s. Cisco quant à lui s'en sort relativement bien surtout sans le beamforming.
  • 23. De toute évidence, le débit minimum acceptable varie en fonction de l'usage. Pour transporter deux flux HD, alors on doit disposer d'au moins 40 Mbit/s et de préférence davantage afin d'éviter les interférences sporadiques. En Zone 5, à 2,4 GHz, aucun de nos points d'accès n'est en mesure de délivrer cela. Mais ce scénario n'est pas vraiment représentatif d'un usage normal ? Gardez à l'esprit que ces tests sont destinés à prouver ou à réfuter la viabilité du WiFi beamforming et pas nécessairement à montrer comment le matériel se comporte dans une situation donnée. En passant à une bande de 5 GHz, nous remarquons immédiatement deux choses. Tout d'abord, les bornes Aruba sont transfigurées ! Le AP125 dépasse les Cisco haut la main. Plus important encore, Ruckus et Aruba affichent des résultats deux fois plus importants qu'à 2,4 GHz. Donc, si vous avez le choix de votre configuration, essayez le 5 GHz. Vous pourriez être surpris.
  • 24. La musique est la même pour les Zones 2 et 3 : Aruba devance encore Cisco qui semble ne tirer aucun avantage de son beamforming sur puce.
  • 25. Enfin, en zone 4, notre forteresse de solitude, le beamforming de Cisco montre une utilité certaine. L'AP1142 se rapproche des performances de l'Aruba, sans beamforming. Ruckus fait une nouvelle fois mordre la poussière à ses concurrents. Et la cerise sur le gâteau. En 5, la connexion par l'Aruba tient par un fil, à 0,1 Mbit/s. Cisco ne trouve aucune connexion. En revanche Ruckus fonctionne encore à près de 25 Mbit/s. Vous l'aurez compris, la technologie à adopter dans un scénario « longue distance », c'est celle-là. En outre, vous comprenez pourquoi Ruckus pense que BeamFlex peut couvrir une grande surface avec beaucoup moins de points d'accès que les autres technologies. Pour tous les passionnés de vidéo que vous êtes, on arrive aux tests Zap critiques, celui des 99%. Nous avons presque failli ne pas inclure ces résultats dans cet article
  • 26. tellement ils semblent biaisés. Mais il y a quand même quelques surprises (décevantes). D'emblée, la grande question: Qu'est-il arrivé à Cisco ? Comment peut-on obtenir un débit de 1 Mbit/s à moins d'un mètre de distance ? Pour le reste de nos tests en 2,4 GHz à 99%, Aruba abandonne son avantage, et rejoint Cisco dans la zone du 1 Mbit/s. Mais au moins, tous ont réussi à conserver une connection. C'est déjà bien.
  • 27. En passant à la bande 5 GHz, nous avons constaté des résultats encore plus étonnants. Ruckus est le seul à ne pas voir son débit s'effondrer dans la zone 1, alors qu'Aruba et Cisco semblent tomber dans un trou noir. Pourquoi ? Nous ne sommes
  • 28. pas sûrs. J'ai donc sorti mon bon vieil analyseur de spectre Wi-Spy afin de scanner la Zone 1 à la recherche d'interférence. Wi-Spy n'a rien révélé d'exceptionnel. En fait, la conclusion qu'aussi bien Aruba que Cisco sont inutilisables pour du streaming vidéo est inéluctable, et pas inattendue. Leurs résultats sont typiques des produits 802.11n, et c'est la raison pour laquelle vous n'avez pas vu beaucoup d'opérateurs ou de fabricants recourir au Wi-Fi pour le streaming vidéo. Il est tout simplement impossible de maintenir un flux vidéo de qualité. Vous comprenez peut-être mieux maintenant ma surprise au début de cet article.
  • 29. Au moment de tester Chariot, j'étais déjà à un jour et demi d'un test qui devait durer deux jours. J'aimerais pouvoir vous dire qu'il y a une raison technique au fait que je n'ai opposé le 7962 qu'aux 1142 avec le beamforming activé, mais la vérité est que j'ai manqué de temps et que par conséquent j'ai dû faire un choix. J'ai décidé ques les quelques heures qui me restaient pour tester Chariot, seraient consacrées au combat opposant le beamforming sur puce et le beamforming sur antenne. Fight! Quelle sacrée différence entre les résultats TCP et UDP, non ? Gardez à l'esprit que les tests à 2,4 GHz sur de courtes distances peuvent indiquer la moitié du débit TCP de 5 GHz. C'est pourquoi Netgear propose son kit HD/vidéo sans fil sur une bande de 5 GHz. Rien d'étonnant à ce que Ruckus atteigne uniquement un débit moyen de 67 Mbit/s en 1, bien que cela soit le double de ce que Cisco fournit. Les chiffres diminuent progressivement en 2 et 4, et c'est Ruckus qui montre la plus forte baisse. Les concurrents inversent les rôles en Zone 3, où Cisco affiche la plus grande perte de performance.
  • 30. En 5, les deux points d'accès sont en mesure de maintenir une connexion. Par rapport au test Zap à 50 %, Cisco affiche un débit moitié moindre, alors que Ruckus ne baisse que d'un tiers. Inutile de tirer sur une ambulance. Dans les quatre premiers lieux, BeamFlex bat le beamforming sur puce de Cisco en étant 1,5x à 3x plus rapide. La La Zone 5 est l'exception puisque le 1142 n'a pas réussi à se connecter.
  • 31. Il est instructif de résumer les résultats des cinq lieux sous forme de graphiques. Comme vous pouvez le voir, l'avantage relatif du Ruckus 7962 est plus important sur de courtes distances.
  • 32. Nous allons vers une société où la vidéo aura une place de plus en plus importante. Si vous nous avez suivis jusqu'ici, c'est probablement parce que vous souhaitez évitez les câbles Ethernet dans vos murs, et aimeriez bien trouver une solution sans fil pour transmettre vos vidéos. En outre, les câbles CAT5e et CAT6 ne sont pas une véritable solution. Le jour où nous aurons plus d'appareils pour regarder des vidéos dans nos poches que sur nos bureaux où sur nos murs n'est pas loin. Malheur alors aux malchanceux qui n'auront pas un backbone sans fil capable de distribuer les flux vidéos partout où ils seront demandés.
  • 33. Je n'ai pas l'intention de terminer cet article avec comme simple message « Ruckus est un must ». Là n'est pas la question. Ce que nous avons vu ici c'est que le beamforming sur puce ne donne presque aucun résultat, du moins dans la façon dont Cisco l'a appliqué sur le 1142. Pas étonnant qu'il soit désactivé d'origine. Cependant, le beamforming en général peut donner de très bons résultats. Ruckus a montré que le WiFi 802.11n tel qu'on le connaît aujourd'hui n'est qu'une mise en bouche. Nous nous dirigeons vers l'étape suivante et pour l'instant une seule société exploite ce filon. J'espère que cet article attirera l'attention sur cette nouvelle technologie prometteuse et encouragera l'industrie à aller de l'avant. Cisco s'est principalement basé sur des modèles déjà existants pour le 1142. L'innovation y est vraiment réduite à son minimum, et ça se voit. Il faudrait que davantage de sociétés prennent exemple sur Ruckus et s'investissent pendant deux ou trois ans pour repenser le problème et multiplier plusieurs fois les performances des connexions WiFi et pas seulement offrir quelques pourcents de mieux. Oui nous assisterons à une guerre d'interopérabilité ; oui, les tarifs seront deux fois plus élevés que les produits sans beamforming. Mais en retour, nos réseaux WiFi nous permettront de faire des choses qui ne sont tout simplement pas possibles aujourd'hui.
  • 34. Lorsque William et moi avons commencé à discuter de ce projet, j'étais sceptique. Mais je travaillais également à l'écriture d'un article ambitieux sur les PC home cinema dont je savais qu'il pouvait mettre cette technologie à l'épreuve d'une manière importante. L'objectif était d'archiver ma collection de Blu-ray en créant une image de chaque disque à l'aide d'AnyDVD HD, ces images étant ensuite montées par Daemon Tools, pour que My Movies 2 puisse les gérer. Bien entendu, les données ne seraient pas stockées sur le PC HC lui-même. À plus de 40 Go par image, j'avais besoin de les déplacer vers un stockage réseau et de les streamer en qualité native. Tous ceux à qui j'ai parlé m'ont dit que le seul moyen d'y parvenir était l'Ethernet Gigabit. Même le MIMO 802.11n classique ne pourrait pas supporter toute la bande passante nécessaire pour une telle application. Effectivement, j'ai testé les produits sans fil 802.11n et aucun ne pouvait suivre le rythme. J'obtenais une lecture fluide pendant quelques secondes, puis d'horribles saccades du son ou de l'image. Rappelez-vous qu'il ne suffit pas simplement d'avoir le débit nécessaire. Le système doit être viable plus de 99% du temps ou vous serez très frustré de regarder un film saccadé. Ruckus sors du lot Lorsque Ruckus a entendu parler de mon projet, l'entreprise m'a envoyé son point d'accès MediaFlex 7811 ainsi que son adaptateur 7111, un système à 349 $ basé sur la même technologie que le matériel professionnel testé dans cet article. Conçu pour le streaming des flux HD de télévision sur IP via du 802.11n, il est sensé fournir entre 40 et 60 Mb/s dans une maison de 460 m2 . Utilisés à cette fin, vous devriez obtenir deux ou trois flux MPEG de 20 Mb/s -2 simultanément. En revanche, le streaming des fichiers image Blu-ray est une autre paire de manches. Tout d'abord, notre disque de test, Transformers, atteignait 40-45 Mbit/s. Un seul flux pousserait déjà le matériel Ruckus à ses limites. Deuxièmement, le point d'accès de la société utilise un système de classification automatique du trafic. Les paquets reconnus comme du streaming vidéo sont envoyés en UDP. Malheureusement, une image ISO est considérée comme un fichier de données, et non pas vidéo, donc elle est envoyée en utilisant le protocole TCP. Vous avez pu voir dans les pages précédentes ce que la différence de protocole pouvait faire au débit de transfert. Blu-ray, sans fil, Go! Nos premières tentatives ont lamentablement échoué. Avec le MediaFlex 7811 et un NAS Thecus N5200 Pro tous deux reliés à un D-Link DIR-655, le streaming était saccadé, au mieux. Carrément inregardable. Mais, après beaucoup de tentatives, j'ai découvert deux choses. La première, c'est que le routeur D-Link ralentit beaucoup les transferts. Deuxièmement, le réseau d'antennes du point d'accès Ruckus est
  • 35. extrêmement sensible. Installé trop près d'autres appareils sans fil, il perd toutes ses capacités son débit. Comme nous l'ont avoué les représentants de Ruckus, c'est la sensibilité de la technologie explique la conception incurvée du 7811. Les antennes doivent être levées et éloignées des circuits embarqués qui émettraient suffisamment d'interférences électromagnétiques pour affecter les performances. Heureusement, le NAS Thecus possède un port Ehternet, prévu pour brancher des périphériques supplémentaires. J'ai branché le MediaFlex 7811 directement dans le N5200 Pro, l'ai éloigné de quelques mètres du routeur D-Link, et tenté l'expérience une dernière fois. Étonnamment, aussi bien Transformers que Wanted (en flux de données, pas en vidéo) ont été lus sans problème (séparément, bien sûr). Sur un réseau sans fil. Le débit réelllement soutenu étant ainsi de près de 50 Mb/s. « Et alors ? » dites-vous. « Le 802.11n a un débit théorique de 300 Mb/s, ça devrait suffire à atteindre plus de 100 Mb/s en débit réel. » Souvenez-vous, faire cela avec un film sous-entend le maintient de ce débit, et d'après ce que j'ai observé jusqu'ici, aucune autre solution sans fil n'est capable de maintenir le débit nécessaire plus de 99 % du temps, pour lire plus de 40 Mb/s de vidéo. Pour quelqu'un qui ne possède pas de connexion gigabit dans toute sa maison, permettre à un serveur multimédia idéal de fonctionner sans fil est tout simplement incroyable. Bonne chance ?
  • 36. Il y a un hic, malheureusement, pour les particuliers souhaitant mettre en place un réseau sans fil similaire sans pour autant utiliser du matériel professionnel. Ruckus ne s'intéresse pas beaucoup aux revendeurs. Pour tout dire, nous avons trouvé une seule boutique en ligne aux États-Unis proposant le point d'accès et adaptateur MediaFlex à la vente, et tous deux étaient en rupture de stock. En France, Ruckus n'étant pas distribué. Nous le savions pourtant avant de débuter les tests, et ne pouvons qu'espérer qu'avec le nombre grandissant de passionnés possédant des PC Home Cinema, des matériels basés sur la technologie de Ruckus deviennent plus accessibles.

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