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WIFI : notions de puissance, sensibilité / dBm, dbi, dB


Si on connait assez bien les chiffres et normes utilisés en réseau (voir notre dossier), il est plus difficile de s'y retrouver  dans la puissance et sensibilité du matériel wifi.
Quelques notions de base pour mieux comprendre:

Une bonne carte wifi est une carte qui :
-envoie bien = bonne puissance)
ET
- qui reçoit bien = bonne sensibilité)



  • une valeur en dBm exprime une puissance d'émission d'une carte wifi
Elle se mesure en dBm (Déci-Bel par Milliwatt) ou en mW (MilliWatt).
Pour info une valeur en dBm est convertissable en watts selon une formule logarithmique. 
Ex : 
-10 dBm =0,1mW
0 dBm =1mW
10dBm=10 mW
20 dBm = 100mW
26 dBm = 400mW



=>la norme française en ce qui concerne les émissions d’ondes wifi est de 20dBm = 100mW.

  • La sensibilité d’une carte wifi est simplement la capacité à recevoir les signaux wifi. Elle s'exprime aussi en dBm. La sensibilité du récepteur est définie comme le signal minimum de niveaux de puissance (en dBm ou mW) pour que le récepteur décode exactement un signal donné

 Si la carte émetrice a une faible puissance, la carte receptrice devra être plus sensible.
Elle s’exprime en dBm et en valeurs negatives : une carte dont la sensibilité est mesurée à -87dBm pour 11Mbs est plus sensible qu’une autre dont la sensibilité est de -82dBm. A noté qu’une carte 802.11b aura une meilleur sensibilité que si elle était en 802.11g, ainsi le signal pourra être plus lointain. C’est la cause de la réduction du débits de données lorsque vous êtes loin du point d’accès : plus on est loin, plus la carte à du mal à différencier les ondes donc on réduit le débits pour permette une reconnaissance plus facile du signal.


Comparatif de cartes wifi
Comparatif des cartes Wifi Alfa Network
ModèleStandardDébit maxChipsetSensibilité(jusqu'à)
Puissance d'émission max

Awus036H802.11 b/g54 MbpsRealtek RTL8187L-96 dBm1000 mW
Awus036NEH802.11 b/g/n150 MbpsRalink RT3070-92 dBm320 mW
Awus036NH802.11 b/g/n150 MbpsRalink RT3070-92 dBm2000 mW
Awus036NHR802.11 b/g/n150 MbpsRealtek RTL8188RU-92 dBm2000 mW
Awus036NHA802.11 b/g/n150 MbpsAtheros AR9271-96 dBm1000 mW
Awus036NHV802.11 b/g/n150 MbpsRealtek RTL8188EUS-96 dBm1500 mW
Awus036EAC802.11 a/b/g/n/ac867 MbpsRealtek RTL8812AUNCNC
Awus036AC802.11 a/b/g/n/ac867 MbpsRealtek RTL8812AUNC100 mW
                              source http://www.wifi-highpower.com/content/11-guide-choisir-sa-carte-wifi-usb-alfa-network

  • Une antenne est un dispositif permettant de rayonner les ondes électromagnétiques.  La puissance d'une antenne appelée "Gain", est mesurée en "dBi".  Plus le gain est élevé, plus la portée sera grande. 
 En contrepartie, plus elle a un gros gain, plus sa directivité est élevée, et moins elle sera capable d'émettre dans toutes les directions (que ce soit sur le plan horizontal ou vertical, après ça dépend de la forme de l'antenne).

Ordre de grandeur pour des antennes extérieures qui sont en liaison avec des ordinateurs portables dotés de bonnes antennes wifi internes (la qualité peut varier du simple au double), dans un environnement dégagé et par temps sec :
- Antenne omnidirectionnelle de 8 à 15 dBi : portée de l'ordre de 200 à 400 m
- Antenne sectorielle de 17 dBi : portée de l'ordre de 500 m
- Antenne directionnelle de 14 à 24 dBi : portée de l'ordre de 500 m à 2 km



  • Notion de débit de données

  • le PIRE
En ajoutant la puissance d'émission du matériel en dBm et le gain de l'antenne en dBi, on obtient ce qu'on appelle la PIRE, soit la puissance totale d'émission


  • des pertes...
Face à cela, on a bien sûr les pertes :
- dans l'air et dans les obtacles qui vont atténuer le signal de X dB
puis au niveau du récepteur
-à nouveau une antenne avec un gain en dBi (qui va amplifier le signal reçu)
- et une carte wifi qui a non plus une puissance d'émission mais une sensibilité, exprimée là aussi en dBm.

  • Un calcul...
Si la somme ( Puissance d'émission + gain de l'antenne en émission - pertes dans l'air + gain de l'antenne en émission )
 est supérieure à la sensibilité de la carte qui reçoit le signal alors c'est gagné, le signal fonctionne et le réseau marche (en réalité il y a également d'autres paramètres qui entrent en compte comme le bruit, mais dans un cas classique ils ne sont pas si décisifs).

Bien sûr comme dans un réseau wifi l'information va dans les deux sens il faut faire deux fois le calcul, avec une fois station A qui émet vers station B, et une fois dans l'autre sens (les seuls paramètres qui changeront entre les deux seront la puissance d'émission et la sensibilité du récepteur puisque le gain des antennes et les pertes dans l'air restent les mêmes.



Exemple:
 Un carte wifi classique, donc un émetteur à 13dBm avec une antenne 2dBi (petite antenne wifi), pertes dans l'air 60dB, antenne du récepteur 2dBi, sensibilité du récepteur -80dBm, 
on obtient  donc 13+2-50+2 = -43 dBm, -43 est supérieur à -80, donc ça passe à l'aise.

Bien sûr plus il te reste de marge à la fin, meilleur sera ton débit.

Conclusion :
Si la sensibilité est supérieure à la puissance reçue on ne peut recuperer l’information
Si par contre la sensibilité est inférieure à la puissance reçue on peut reccuperer l’information



  • Analyser un signal wifi
de nombreux logiciels (Netstumbler ou inSSIDer... ) le permettent : quelles valeurs indiquent-ils ?


Ce qui va nous intéresser plus particulièrement et qui est  fourni  sous forme de graphiques :


Les logiciels présentent des données d'analyses différentes ...

La Force du signal est mesurée en RSSI ou dBm, unités de mesure à la fois  différentes et identiques..., elles indiquent la force du signal. Le dBm est un indice absolu (decibel par milliwatt), le RSSI est un indice relatif (donc résultat quasi identique)

en RSSI (Received Signal Strength Indicator)
Plus la valeur RSSI est élevée (proche 0),  plus le signal est fort.
Plus la valeur est proche de -30 dBm, plus la qualité est excellente.
A partir de -80 dBm, le signal subit une très forte atténuation.



en dBm. plus cette valeur s’approche de -30 dBm, plus le signal est fort et optimal. Un signal à -55 dBm est plus puissant qu’un signal à -70 dBm. En dessous de -85 dBm, une connexion Wi-Fi est trop incertaine.





On peut également trouver d'autres valeurs comme :

-La Qualité du signal est une valeur de 0% à 100%,  parfois indiquée
(chiffre élevé = meilleure qualité)

- le rapport signal sur bruit : (RSB en français ou SNR en anglais) c'est le rapport entre la puissance du signal et la puissance du bruit qui est mesuré en décibels

-le Bruit

-Vitesse de transmission : La vitesse réelle à laquelle les données sont transmises entre votre Box/routeur et votre ordinateur.


-article de synthèse...par un non spécialiste,  pour essayer de comprendre des notions mathématiques et physiques complexes !
-non garanti exempt d'erreurs 






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