# [TC2] CR TP1 RAN
## _Thomas GEORGES, Hamza BADOUI, Hugo COURTE_
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Nous avons réalisé le TP au même endroit que le groupe d'Adèle Prouvost et Titouan-Joseph Revol. Les points d'accès considérés sont sur certaines parties les mêmes.

## 1 - Introduction : normes et bandes de fréquence
### Question 1

| Protocole | Date de publication | Fréquences utilisées | Largeur de bande maximale (si OFDM) |
| -------------- | --------------------- | ------------------------------ | ------------------------------------ |
| Norme initiale | 1997 | 2,4–2,5 GHz | Non OFDM | | |
| 802.11a | 1999 | 5,15–5,35 GHz & 5,47–5,725 | 20 MHz | | |
| 802.11b | 1999 | 2,4–2,5 GHz | 22 MHz | | |
| 802.11g | 2003 | 2,4–2,5 GHz | 20 MHz | | |
| 802.11n | 2009 | 2,4 GHz et/ou 5 GHz | 20 MHz ou 40 MHz | |
| 802.11ac | 2013 | 5,15–5,35 GHz & 5,47–5,875 GHz | 20, 40, 80 ou 160 MHz | |
| 802.11ax | fév 2021 | 2,4 GHz / 5 GHz | 20, 40, 80 ou 160 Mhz | |

L'OFDM a été introduit pour la 1ere fois en septembre 1999 en même temps que le protocole 802.11a. la largeur de bande maximale était 20 MHz

### Question 2


Dans la bande 2,4Ghz, on n'utilise que 3 canaux simultanément car les différents canaux se chevauchent, comme le montre le schéma ci-dessus. Pour avoir un canal optimal, il faut choisir les canaux qui ne se chevauchent pas.
Les canaux utilisés sont donc les numéros 1, 6 et 11

### Question 3


Le nombre de canaux utilisables en 5Ghz dépend de la taille considérée des bandes.

Il y a 22 canaux utilisables en Europe et 28 en tout, chacun d’une largeur de bande de 20 MHz. Ils sont numérotés de 4 en 4 de 32 à 144 puis de 149 à 153.

Avec 20Mhz de largeur de bande, on peut avoir 24 canaux uniques sans chevauchement
Avec 40Mhz : 12, 80 Mhz : 6, 160Mhz : 2.
Vous pouvez trouver leurs numéros dans la figure ci-dessus

### Question 4

DFS signifie Dynamic Frequency Selection et cela permet de selectionner automatiquement des canaux sous utilisés pour avoir de meilleures performances. En effet, DFS détecte les signaux et l'AP (Acces Point) change le canal si celle-ci devient une interférence. Cela permet donc la planification dynamique de fréquences.

DFS est obligatoire sur les fréquences U-NII2 et U-NII2 Extended.

> cartographie des fréquences utilisables en 5GHz aux US, en Europe et au Japon

La cartographie ci-dessus met en perspective un point critique dans le choix de la largeur de canal : la majorité des canaux disponibles d’une largeur de 40MHz, 80MHz et 160MHz se trouve sur des canaux où DFS est obligatoire

TPC (Transmit Power Control) permet à l'Access Point de négocier le niveau de puissance avec un client WLAN pendant l'association. L'AP peut informer le WLAN de la largeur et puissance autorisée à transmettre. Cela permet de minimiser les interférences et d'optimiser la batterie du client WLAN. Pour cela, le client WLAN est capable d’ajuster la puissance qu’il émet, tout en respectant les contrats TPC courants.
Cela est nécessaire dans les bandes U-NII 2 et U-NII 2e.

## 2 - Les débits
### Question 1
_OFDM en 802.11a:_

* Taille de l'IFFT : 64
* Nombre de sous-porteuses de données : 48
* Nombre de pilotes : 4
* Temps symbole : 4μs
* Temps du préfixe cyclique (guard interval) : 0,8μs
* Ecart entre deux sous-porteuses : 312,5kHz

### Question 2
Pour augmenter le débit entre les générations du wifi 802.11, on peut modifier les paramètres suivants:

- modification de la bande passante des channels
- codage : le nombre de bits envoyés par sous-porteuse
- le nombre de spatial streams, en augmenant la diversité avec MIMO
- le type de modulation (en passant à QAM par ex)
- modification du nombre de sous-porteuses


### Question 3

L'équation utilisée est

$$Debit= 56 * ⅚ * 8 / (3.6*10^{-3} ) *n $$

Le 8 provient du log~2~(256)=8

| Nombre de Data Streams (n)| Préfixe cyclique court | Préfixe cyclique long |
| ------ | -------- | -------- |
| 1 | 103,7 Mbits/s | 93,3 Mbits/s |
| 2 | 207,4 Mbits/s | 186,7 Mbits/s |
| 3 | 311,1 Mbits/s | 280 Mbits/s |
| 4 | 414,8 Mbits/s | 373,3 Mbits/s |

On pense que l'erreur se trouve dans l'estimation du débit max par Cisco : on nous donne un débit théorique maximal est de 144Mbps alors que d'après nos calculs, on est au maximum à 103Mbps.

## 3 - Le multiplexage spatial grâce au MIMO

### Question 1

Le multiplexage spatial grâce au MIMO améliore le débit dans les deux cas. Il nous semble qu'en NLOS, cela est plus pertinent puisque un des chemins du signal sera moins atténué (il y a davantage de différences de qualité du signal entre les différentes antennes) que les autres et donc permettra au récepteur de basculer sur le chemin qui a le meilleur signal. En LOS, il y aura une antenne plus proche que les autres, qui fournira un meilleur débit.

## 4 - Le Wi-Fi à la maison

### Question 1

| SSID | bande de fréquence | numéro de canal utilisé | bande | la génération |
| ---------------- | ------------------ | ----------------------- | ----------- | ------------- |
| Honor 10 | 2.4 GHz | 6 | 2448 - 2426 | n |
| TP-LINK_3E8A | 2.4 GHz | 5+9 | 2462 - 2422 | n |
| AndroidAP | 2.4 GHz | 1 | 2423 - 2401 | n |
| iPhone de Gaétan | 2.4 GHz | 1 | 2423 - 2401 | n |
| iPhone de Hugo | 5GHz | 155 | 5725-5795 | ax |

Voici les différentes captures d'écran des canaux wifi:
>canaux wifi pour 2.4 GHz

>canaux wifi pour 5 GHz

### Question 3

Le débit mesuré est ici avec un AP en 5Ghz et un client 2,4Ghz ce qui force le point d'accès à s'adapter et ainsi réduire le débit. Le débit mesuré dépend ici de la connexion internet vu qu'il ping un serveur pour le speedtest. Il est limité par la connexion mais peut être plus rapide en réalité.

### Question 4


> débit du WiFi TP_Link (2.4 Ghz) avec iPerf
les débits annoncés dans le document sont théoriques, la différence est due au interférence et la distance entre les deux appareils

| Distance | TCP/UDP | Debit(Mbits/s | Taille de buffer | Bande |
| -------- | ------- | ------------- | ---------------- | ------ |
| 0 | TCP | 25.1 | 5K | 2.4 GHz |
| 0 | UDP | 23.1 | 5K | 2.4GHz |
| 1m | TCP | 27.2 | 5K | 2.4GHz |
| 1m | UDP | 21.3 | 10K | 2.4GHz |
| 3m | TCP | 16.5 | 5K | 2.4GHz |
| 3m | TCP | 13.7 | 10K | 2.4GHz |
| 3m | UDP | 18 | 10K | 2.4GHz |
| 6m | TCP | 26.6 | 5K | 2.4GHz |
| 6m | TCP | 22.9 | 10K | 2.4GHz |
| 6m | UDP | 20.5 | 10K | 2.4GHz |
| à travers un mur | TCP | 7.68 | 5K | 2.4GHz |
| à travers un mur | UDP | 20 | 5K | 2.4GHz |
| à travers plusieurs murs | TCP | 14.1 | 5K | 2.4GHz |
| à travers plusieurs murs | UDP | 11.1 | 5K | 2.4GHz |

On remarque que plus la distance entre l'émetteur et le récepteur est grande, plus le débit est bas.
Par ailleurs, plus on utilise un petit buffer, meilleur est le débit. Enfin, on obtient de meilleurs débits lorsque l'on utilise TCP plutôt qu'UDP.

Le débit maximal dans notre cas est de 27.2 Mbps. On constate ainsi que le débit obtenu est bien inférieur au débit théorique donné dans le document [1] qui est de 144Mbps. On peut expliquer cet écart entre la théorie et la pratique par le fait que nous sommes dans un environnement non parfait, où il y a de nombreuses interférences dues à l'utilisation du réseau et au grand nombre de points d'accès à proximité.

## 5 - Le wifi en entreprise ou en université

Dans nos tests avec notre routeur TP_Link qui fait du 802.11 on a remarque qu'on peut avoir des débit corrects jusqu'à 10m même si il y un mur entre les deux appareils. Dans notre étude, on mettera donc des Access point tous les 10 m. On a décidé de mettre plus d'AP dans l'amphithéâtre vu qu'on a plus de personnes concentrées pendant les pics de connexion.

>En rouge : channel 1
>En bleu : channel 6
>En vert : channel 11