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Article

1 - PROTOCOLES WI-FI ET WI-FI HALOW

2 - DESCRIPTION DE LA COUCHE PHYSIQUE DU PROTOCOLE WI-FI HALOW

3 - DESCRIPTION DE LA COUCHE MAC DU PROTOCOLE WI-FI HALOW

4 - MÉCANISMES D’OPTIMISATION ÉNERGÉTIQUE DU PROTOCOLE 802.11AH

5 - PERFORMANCES DU PROTOCOLE 802.11AH

6 - DOMAINES D’APPLICATIONS

7 - CONCLUSION

8 - SIGLES, NOTATIONS ET SYMBOLES

Article de référence | Réf : TE7382 v1

Performances du protocole 802.11ah
Le protocole Wi-Fi HaLow - La norme 802.11 pour l’IoT

Auteur(s) : Sébastien MAUDET, Guillaume ANDRIEUX

Date de publication : 10 sept. 2025 | Read in English

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RÉSUMÉ

La norme 802.11ah, également appelée Wi-Fi HaLow, est une solution de communication sans fil qui a été spécifiquement conçue pour répondre aux exigences de l’IoT. Elle hérite des caractéristiques du Wi-Fi "classique" et intègre de nouveaux mécanismes lui permettant :

- d’augmenter la portée de transmission à quelques kilomètres;

- d’optimiser la consommation énergétique ;

- de gérer un nombre important de dispositifs.

Cet article présente et décrit les caractéristiques du protocole Wi-Fi HaLow, ses fonctionnalités et ses méthodes de gestion de l’énergie. Des modèles théoriques simples y sont également proposés afin de qualifier ces performances et envisager des domaines d’application.

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Auteur(s)

  • Sébastien MAUDET : Maître de conférences - Nantes Université, CNRS, IETR, UMR 6164, La Roche-sur-Yon, France

  • Guillaume ANDRIEUX : Professeur des universités - Nantes Université, CNRS, IETR, UMR 6164, La Roche-sur-Yon, France

INTRODUCTION

L’IoT (Internet of Things) est un concept innovant qui permet à des objets physiques de communiquer entre eux ou avec d’autres entités sur Internet. Par rapport aux réseaux informatiques classiques, les réseaux IoT sont contraints en ressources et ont des exigences critiques. Ils doivent notamment prendre en charge un grand nombre de dispositifs, tout en leur garantissant un accès équitable au réseau. Ces dispositifs sont souvent alimentés par des sources d’énergie peu fiables, nécessitant l’implémentation de nouveaux mécanismes afin d’optimiser la consommation d’énergie.

La norme 802.11ah, également appelée Wi-Fi HaLow, est l’une des technologies conçues pour répondre à ces besoins. Traditionnellement, le Wi-Fi fournit un débit élevé à quelques dizaines de stations sur quelques dizaines de mètres. En comparaison, le Wi-Fi HaLow peut fournir une connectivité à plus de 8 000 stations, minimiser la consommation d’énergie et offrir une couverture géographique étendue à 1 km. La norme a été finalisée en 2016 et les premières cartes d’évaluation sont apparues en 2021. Cette technologie commence à être implémentée de manière significative dans des solutions qui répondent à différents cas d’usage de l’IoT.

Dans cet article, nous présentons la technologie Wi-Fi HaLow et nous offrons une vue d’ensemble des principales caractéristiques et des différents mécanismes qui lui permettent de répondre aux exigences de l’IoT. Une évaluation théorique et pratique de ces performances est également proposée afin d’envisager et de discuter de l’implémentation de cette technologie dans les différents domaines d’applications de l’IoT.

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De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-te7382


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5. Performances du protocole 802.11ah

Les transmissions du protocole Wi-Fi HaLow peuvent être caractérisées et modélisées en tenant compte des processus d’encodage, d’encapsulation et d’accès au média. Un équipement 802.11ah adapte en continu ses paramètres de transmission à la qualité du canal de communication. Pour cela, il mesure le niveau de puissance reçu, le rapport signal sur bruit et le taux d’erreur de paquets (PER ou Packet Error Rate). Ces mesures sont indexées sur une combinaison de paramètres, sélectionnés parmi dix MCS, deux intervalles de garde, cinq bandes passantes et un maximum de quatre flux spatio-temporels.

La norme ne définit pas de règle de sélection précise des paramètres de transmission. L’implémentation est laissée au libre choix des constructeurs , , .

5.1 Modèles de propagation proposés par le TGah

Le groupe de travail TGah (Task Group of 802.11ah) fournit des modèles de propagation pour les transmissions en extérieur, basés sur ceux de la 4G et les transmissions en intérieur, basés sur ceux de la norme 802.11n ...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - PERAHIA (E.), STACEY (R.) -   Next Generation Wireless LANs : 802.11n and 802.11ac.  -  Cambridge University Press (2013).

  • (2) - SANKARAN (S.), GULASEKARAN (S.) -   Wi-Fi 6 : Protocol and Network.  -  Artech House mobile communications library. Artech House (2021).

  • (3) - BAÑOS-GONZALEZ (V.), AFAQUI (M.S.), LOPEZ-AGUILERA (E.), GARCIA-VILLEGAS (E.) -   Ieee 802.11ah  : A technology to face the iot challenge.  -  Dans Sensors, 16(11) (2016).

  • (4) - MEERA (M.), RAO (S.N.) -   A survey of the state of the art of 802.11ah.  -  Dans IEEE International Conference on Computational Intelligence and Computing Research (ICCIC), pp. 1-4 (2017).

  • (5) - QIAO (L.), ZHENG (Z.), CUI (W.), WANG (L.) -   A survey on wi-fi halow technology for internet of things.  -  Dans 2nd IEEE Conference on Energy Internet and Energy System Integration (EI2), pp. 1-5 (2018).

  • ...

1 Normes et standards

IEEE standard for information technology-telecommunications and information exchange between systems – local and metropolitan area networks-specific requirements – part 11 : Wireless lan medium access control (mac) and physical layer (phy) specifications amendment 2 : Sub 1 ghz license exempt operation. IEEE Std 802.11ah-2016 (Amendment to IEEE Std 802.11-2016, as amended by IEEE Std 802.11ai-2016), p. 1-594 (2017).

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2 Annuaire

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2.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)

Morse Micro

https://www.morsemicro.com/

distribué par Mouser

https://www.mouser.fr/manufacturer/morse-micro/

Newracom

https://newracom.com/

distribué par Silex Technology

https://www.mouser.fr/manufacturer/silex-technology/

Methods2business

https://www.methods2business.com/

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