Comprendre : le répéteur Wi-Fi

Introduction

Les réseaux sans-fil, tout particulièrement ceux qui utilisent le standard Wi-Fi 802.11, sont devenus omniprésents au sein des foyers comme des entreprises. L’essor des appareils qui utilisent ces réseaux – smartphones, tablettes, TV connectés, consoles, décodeurs et même thermostats – font accroitre l’importance de la couverture Wi-Fi à domicile. Dans ce contexte, les répéteurs constituent la manière la plus simple et la plus rapide d’optimiser la couverture. 

Les réseaux, tout comme les appareils qui s’y connectent, ont considérablement évolué au cours de ces dix dernières années : les connections filaires reliant des ordinateurs fixes étaient majoritaires, bien que les points d’accès sans-fil permettaient déjà de se connecter avec quelques appareils. De nos jours, plusieurs flux vidéo HD sont lus en simultané par plusieurs appareils à différents endroits d’un foyer. Ces connexions sans-fil doivent offrir des performances optimales afin de supporter la quantité de bande passante engloutie par le streaming, mais aussi assurer une couverture ainsi qu’une fiabilité suffisante pour permettre à tout appareil de se connecter.

Fréquences

Comme nous l’avons vu en détail il y a deux ans, le 802.11ac représente le summum du Wi-Fi à l’heure actuelle non seulement en termes de performances mais aussi de fonctionnalités avec la gestion bi-bande et le beamforming. Un des inconvénients du 802.11ac et de la gestion bi-bande tient aux conditions nécessaires pour obtenir des performances optimales : il faut pour cela un signal 5 GHz de très bonne qualité, ce qui n’est pas une évidence sachant que ceux en 2,4 GHz ont une longueur d’onde plus courte ainsi qu’une meilleure capacité naturelle à traverser les obstacles comme les murs. Comme évoqué plus tôt, la solution peut venir d’un répéteur Wi-Fi 802.11ac afin d’éviter les zones mortes.

Les répéteurs 802.11ac gèrent les fréquences 2,4 et 5 GHz  pour se connecter au réseau existant et relayer les signaux vers les clients. Dans la majorité des cas, les répéteurs transmettent le trafic réseau sur la même fréquence que celle employée par le client, mais il est parfois possible de les configurer afin qu’ils utilisent une fréquence pour communiquer avec les clients et une autre pour les échanges avec le routeur. A l’image des routeurs et cartes, les répéteurs Wi-Fi 802.11ac se distinguent par leur débit annoncé. Un appareil AC750 gère 300 Mbit/s en 2,4 GHz et 433 Mbit/s en 5 GHz, tandis que l’on obtient respectivement 300 et 867 Mbit/s en AC1200. Soulignons toutefois qu’il s’agit de débits théoriques maximum qui ne sont jamais reproductibles en situation réelle. Par ailleurs, le 802.11ac a beau gérer les bandes 2,4 et 5 GHz, le trafic réseau est généralement dirigé sur une seule fréquence, limitant ainsi le débit à ce dont cette fréquence est capable. Pour y voir plus clair, voici la décomposition des valeurs annoncées sur les routeurs, cartes et répéteurs Wi-Fi 802.11ac.

Fonctionnalités et placement

Les répéteurs ressemblent souvent à d’autres produits dédiés aux réseaux sans-fil que l’on trouve aussi bien en entreprise que chez les particuliers, mais leur configuration et fonctionnalités sont vraiment différentes. Les routeurs Wi-Fi – probablement le plus courant des produits sans-fil chez les particuliers – se connectent généralement au modem pour partager la connexion avec les appareils filaires/sans-fil tout en proposant des services réseau basiques comme DHCP, NAT et pare-feu. Les points d’accès se connectent également à un réseau filaire, mais ils se contentent de fournir l’accès à un réseau local existant ainsi que ses services associés. Un point d’accès sans-fil est généralement utilisé en conjonction avec un routeur – filaire ou pas – afin que les clients puissent profiter d’Internet à travers lui. Le pont média constitue un autre type de produit dédié aux réseaux sans-fil : il permet à un appareil dépourvu de connectivité sans-fil de se connecter à un réseau filaire sans avoir à faire courir un câble Ethernet. En effet, les ponts média se connectent aux réseaux sans-fil en tant que clients et partagent la connectivité réseau via leur port RJ45. Ceci nous mène aux répéteurs Wi-Fi qui partagent les caractéristiques des ponts média et des points d’accès sans-fil : ils se connectent à un réseau sans-fil existant pour l’étendre en tant que point d’accès, tout en proposant bien souvent un port Ethernet.  Dans la plupart des cas, un routeur est nécessaire au réseau afin  d’assurer DHCP et NAT, ce qui permet aux appareils du réseau d’accéder à Internet.  

Le placement du répéteur dépend très largement de son environnement d’utilisation ainsi que des appareils bénéficiant de l’extension de couverture. Une position équidistante entre routeur et clients est idéale, mais la proximité d’ordinateurs fixes peut conduire à repenser ce placement. Les autres sources d’interférences à éviter sont les grands objets métalliques et appareils électroniques comme un téléviseur par exemple. Par ailleurs, il ne faut pas oublier que la portée des signaux 5 GHz est plus réduite que celle des signaux 2,4 GHz.

Software/Firmware

Bon nombre d’appareils électroniques intègrent un logiciel, communément appelé firmware, permettant aux constructeurs de proposer des mises à jour pour corriger des bugs ou ajouter de nouvelles fonctionnalités. Les smartphones (ROM) et cartes mères (BIOS ou UEFI) sont les premiers exemples qui viennent à l’esprit. Dans la plupart des cas, le firmware est accessible en lecture seule, obligeant ainsi à respecter des étapes bien précises avant d’appliquer une mise à jour. Cet accès limité permet de garantir une certaine sécurité en évitant qu’un firmware infesté ne soit installé à la place de l’original. Les mises à jour firmware doivent toujours être effectuées avec précaution pour ne pas rendre son appareil inutilisable (on parle de bricking dans ce cas) : un appareil mobile doit par exemple être suffisamment chargé ou relié à une alimentation secteur.

D’une manière générale, la principale différence entre un répéteur Wi-Fi et un routeur ou point d’accès tient justement au firmware utilisé, lequel détermine des fonctionnalités actives sur l’appareil et dirige ses composants. Malheureusement, les firmwares ne sont que très rarement interchangeables entre différents appareils : ce n’est pas demain que l’on verra un répéteur accepter celui dont on dispose au niveau du routeur, quand bien même tous deux sont de la même marque.

Ceci étant dit, il existe des alternatives open source en matière de firmware pour routeurs, lesquelles commencent à prendre en charge les répéteurs Wi-Fi. DD-WRT est par exemple une distribution Linux spécifiquement conçue pour les composants réseaux. On peut facilement savoir si l’on a des perspectives de ce côté en allant sur le site dédié au projet, lequel liste les appareils pris en charge. Un vieux routeur peut ainsi être réutilisé en tant que répéteur grâce aux fonctionnalités proposées par DD-WRT mais attention, le fait d’installer un firmware modifié sur un appareil est susceptible d’annuler la garantie dont il bénéficie.

Formats

La plupart des répéteurs se déclinent en deux formats : soit du type posable comme un point d’accès ou routeur, soit du type prise murale. Dans les deux cas, on retrouve les mêmes fonctionnalités élémentaires. Les antennes peuvent être internes mais les antennes externes tendent généralement à offrir un meilleur signal. Enfin, la plupart des modèles proposent des LED permettant de vérifier le statut de son réseau et de simplifier le dépannage.

Presque tous les répéteurs posables proposent quatre ou cinq prises Ethernet et parfois un port USB (comme solution de stockage pour partager des fichiers ou médias), voire la possibilité de partage une imprimante USB via le réseau. Ces répéteurs tendent à proposer de meilleures performances que les modèles type prise murale : leur format permet d’accueillir des processeurs plus puissants ou encore des amplificateurs plus élaborés.

Les répéteurs au format mural sont beaucoup plus compacts afin de ne pas peser sur les prises mais aussi de se faire le plus discret possible, ce qui permet de les intégrer quasiment partout. Les contraintes de taille les limitent généralement à un unique port Ethernet maximum, pas de port USB et enfin des performances parfois inférieures à celles proposées par les modèles grand format.

Composants Internes/Externes

La plupart des répéteurs Wi-Fi embarquent des composants similaires – et parfois un format également ressemblant – à ceux d’un routeur ou point d’accès. De nombreuses fonctionnalités matérielles se retrouvent d’un produit à l’autre et ce quelle que soit la marque, mais quelques-unes sont plus rares.

Un répéteur propose toujours des composants essentiels comme un processeur et de la mémoire (RAM et ROM) afin de stocker et d’exécuter le firmware, ainsi que gérer le trafic réseau et les fonctionnalités supplémentaires. Les caractéristiques techniques communiquées par les constructeurs sont à surveiller de près : il est toujours utile d’avoir de bonnes performances aussi bien côté processeur que côté mémoire.

Bien entendu, tout répéteur est équipé de composants dont le rôle est de gérer les communications sans-fil. Les modèles bi-bande (prenant en charge les fréquences 2,4 et 5 GHz) ont ainsi un chipset, un ou plusieurs amplificateurs par fréquence ainsi que des antennes pour optimiser la qualité des signaux. La taille ainsi que l’emplacement de ces dernières a souvent des conséquences importantes sur la force des signaux, d’où le fait qu’elles peuvent devenir un des principaux arguments de vente.

Vue interne d’un Linksys RE6500 avec 1) l’antenne 2) le radiateur recouvrant le processeur 3) les ports du switch Ethernet 4) le bouton WPS 5) le port audio 3.5mm, 6) les transformateurs 7) la mémoire 8) les puces réseau

La majorité des répéteurs proposent au moins un port Ethernet, chiffre qui peut monter à quatre ou six pour les modèles posables. Les ports USB sont également monnaie courante, bien que leur usage puisse considérablement varier d’un répéteur à l’autre : capacités serveur média, partage de fichiers ou serveur d’impression. Plus rarement, on peut trouver des sorties audio permettant de diffuser de la musique à divers endroits d’un foyer, ou encore de l’eSATA.

S’agissant des boutons, certains répéteurs proposent des touches marche/arrêt, tandis que d’autres s’allument automatiquement dès lors qu’ils sont alimentés. On trouve presque toujours un bouton permettant d’accéder au WPS (configuration Wi-Fi sécurisée) ainsi qu’un autre, généralement discret, permettant de revenir aux paramètres d’usine.

Configuration

La plupart des répéteurs proposent deux méthodes de configuration. La première, de loin la plus simple, s’appuie sur le WPS (Wi-Fi Protected Setup): il suffit d’appuyer sur les boutons dédiés au niveau du routeur et du répéteur pour les associer de manière sécurisée. Cette approche est accessible à tous, mais les options de configuration sont limitées. L’autre méthode, manuelle, se décompose en étapes successives :

1. Connecter son ordinateur au répéteur via Ethernet ou Wi-Fi
2. Accéder au site dédié à la configuration du répéteur par le biais du nom ou de l’adresse IP
3. Configurer le répéteur pour qu’il se connecte au réseau sans-fil existant, si possible sur les bandes 2,4 et 5 GHz
4. Paramétrer un nouveau SSID (nom de réseau) pour les deux fréquences
5. Connecter les appareils sans-fil aux SSID préalablement paramétrés

L’étape la plus difficile dans la configuration d’un répéteur est la connexion à la page de configuration, a fortiori après que le répéteur se soit connecté au réseau pour obtenir une adresse IP avec le DHCP. Heureusement, la grande majorité des modèles proposent une méthode de connexion permettant de ne pas avoir à deviner l’adresse IP. Un des méthodes les plus courantes pour accéder à la page de configuration consiste à utiliser un nom de domaine DNS (comme myrangeextender.com) qui n’est accessible qu’à partir du moment où un ordinateur est connecté au répéteur. D’autres modèles s’appuient sur le standard UPnP (Universal Plug and Play), lequel permet à l’ordinateur de reconnaitre le répéteur comme un périphérique réseau sans-fil configurable. Dans de rare cas, il peut être nécessaire d’effectuer une recherche au niveau de la table client DHCP de son routeur, mais il est rare que ce soit le seul et unique choix (d’où l’importance de lire la documentation utilisateur).

Notons qu’un répéteur fonctionne différemment d’un point d’accès configuré par WDS (Wireless Distribution System). En effet, le WDS est un système de bas niveau – utilisant le canal radio des appareils et non pas le Wi-Fi –  dont l’implémentation est presque tout le temps propriétaire. Les répéteurs utilisent quant à eux des réseaux Wi-Fi qui existent déjà, ce qui leur permet de se connecter à n’importe quel point d’accès pourvu que celui-ci utilise une fréquence compatible.

L’avenir

Il est intéressant d’anticiper le fonctionnement des répéteurs Wi-Fi à l’avenir. Conçus pour pallier les limitations du Wi-Fi en termes de portée, ils ne semblent pas prêts de disparaitre dans un futur proche grâce au WiGig. Considéré comme une technologie à courte portée, le WiGig alias 802.11ad pourrait permettre des transferts à 7 Gbps maximum, mais les débits auraient tendance à plonger si l’on n’est pas dans la même pièce que l’émetteur. Compte tenu de cette limitation, le 802.11ac restera une norme prépondérante au sein des foyers, ce qui prolongera le besoin de répéteurs au moins jusqu’à l’apparition du 802.11ax.

En l’état actuel des choses, deux standards professionnels sont actuellement en cours de développement pour le grand public : 802.11k et 802.11r visent à améliorer l’itinérance entre points d’accès, routeurs et répéteurs. Avec les modèles actuels, de nouveaux SSID sont créés afin que les répéteurs puissent relayer une connexion aux appareils hors de portée du routeur. Cette approche est tout à fait satisfaisante tant que l’on reste chez soi, mais l’itinérance impose d’utiliser d’autres SSID pour rester connecté. Lorsque 802.11k et 802.11r sont utilisés de concert, ils offrent un service qualifié d’itinérance sans coupure : le 802.11k permet au client de s’identifier rapidement et de mémoriser un point d’accès lorsqu’un signal s’affaiblit, tandis que le 802.11k s’appuie sur la fonctionnalité F-BSST (Fast Basic Service Set Transition) pour accélérer le processus d’identification entre les points d’accès. Lorsque l’itinérance sans coupure sera accessible aux particuliers, elle supprimera la nécessité d’avoir plus d’un ou deux SSID.

Autre technologie sans-fil susceptible d’avoir des répercussions sur l’utilisation des répéteurs, le réseau maillé vise à optimiser la couverture en utilisant plusieurs nœuds : chacun d’entre eux se comporte comme un relai au sein du réseau pour assurer la couverture d’une zone déterminée et pallier aux défaillances d’un nœud avoisinant qui cesserait de fonctionner. Le concept de réseau maillé n’est pas franchement révolutionnaire puisqu’il est déjà employé dans des environnements urbains et professionnels, mais à l’échelle des foyers, son utilisation est encore balbutiante. Sous réserve d’être proposé à des prix accessibles et de performances au rendez-vous, le réseau maillé (sous une forme ou une autre) aura des conséquences sur le marché des répéteurs.