Combien d’antennes un routeur doit-il avoir pour avoir une bonne couverture ?

Quelles sont les antennes d’un routeur ?

Les antennes d’un routeur sans fil nous fournissent une connectivité WiFi afin que nous puissions nous connecter sans fil avec n’importe quel appareil. Avant de parler du nombre d’antennes, parlons des composants qu’un routeur intègre à l’intérieur :

• CPU : il est chargé de traiter toutes les données du routeur.
• Switch : il se charge de gérer toute la connectivité filaire, et il se connecte directement au CPU pour savoir où il doit diriger ces paquets
• Mémoire RAM : elle est chargée de stocker tous les processus que le firmware du routeur intègre, le fonctionnement est le même que celui d’un PC. C’est une mémoire volatile, chaque fois que nous redémarrons le routeur, toutes les informations sont effacées.
• Mémoire flash : c’est une mémoire non volatile qui est interne aux routeurs, elle sert à stocker le firmware et à le «charger» au démarrage du routeur, c’est quelque chose comme le SSD ou le disque dur d’un PC. Un détail important est qu’il sert non seulement à stocker le firmware, mais aussi la configuration du routeur lui-même. Grâce à cette mémoire flash, nous n’aurons pas à configurer le routeur à chaque démarrage.

Si nous parlons d’un routeur sans fil, nous avons également un chipset qui est spécifiquement chargé de gérer la connectivité sans fil, c’est ce qu’on appelle un contrôleur WiFi . Si notre routeur a une seule bande de fréquence, nous n’aurons qu’un seul contrôleur WiFi. Si nous sommes confrontés à un routeur simultané double bande ou triple bande simultanée, nous aurons respectivement deux ou trois contrôleurs WiFi.

Les contrôleurs WiFi sont des chipsets individuels, bien que dans certains modèles de routeurs, le processeur principal lui-même soit également en charge de la gestion du réseau sans fil, car il possède un contrôleur WiFi en interne. Les routeurs bas et milieu de gamme sont généralement comme celui-ci pour réduire les coûts d’un chipset dédié exclusivement. Le contrôleur WiFi est celui qui détermine combien d’antennes un routeur WiFi peut avoir, si le contrôleur WiFi ne supporte que 2 antennes, alors nous ne pouvons pas décider de mettre 3 antennes, car la troisième nous ne pourrons pas nous connecter en interne au contrôleur WiFi . Certains fabricants de contrôleurs sans fil bien connus sont Broadcom, Qualcomm et aussi Realtek, ce dernier fabricant se trouve principalement dans les routeurs de bas et de milieu de gamme car ils sont moins chers.

Types d’antennes

Dans le monde du WiFi, nous avons plusieurs types d’antennes, les omnidirectionnelles qui émettent dans toutes les directions (dans le plan horizontal), les sectorielles qui émettent dans un certain secteur de 90, 120, 135 ou 180 degrés, et les ceux directionnels qui émettent avec un angle d’incidence inférieur, environ 30 ou 45 degrés. Dans tous les routeurs WiFi domestiques, nous avons des antennes omnidirectionnelles, car nous souhaitons fournir une couverture WiFi dans toutes les directions dans le plan horizontal.

Concernant le gain des antennes, on va trouver un gain entre 3dBi et 5.5dBi environ, il faut garder à l’esprit que plus on a de dBi de gain, plus l’antenne aura de sensibilité et on pourra couvrir une plus grande couverture horizontale, mais en sacrifiant la couverture verticale car l’angle d’incidence vertical est plus petit. Par conséquent, dans un environnement domestique, il est recommandé de ne pas trop gagner d’antenne, surtout si nous avons une maison à plusieurs étages.

Antennes internes ou antennes externes ?

Actuellement, nous trouvons des routeurs et des systèmes WiFi Mesh dotés d’antennes internes ou externes. En fait, dans certains modèles, nous avons une combinaison des deux, pour certaines bandes de fréquences, ce sont des antennes externes et dans d’autres des antennes internes. Qu’il s’agisse d’antennes internes ou externes, le câble d’antenne lui-même qui se trouve sur la carte peut être soudé directement aux amplificateurs de puissance, ou ils utilisent un connecteur UFL pour donner la possibilité de changer le câble d’antenne à l’avenir. .

Lorsque les antennes sont internes, nous avons normalement un câble d’antenne qui est soudé ou à un connecteur UFL de l’amplificateur de puissance, à la zone du routeur où se trouve l’antenne interne, qui est encore une sorte de plaque métallique en plusieurs côtés du routeur. Sur la photo suivante, vous pouvez voir une antenne interne du routeur FRITZ! Box 7590 :

Lorsque les antennes sont externes, nous avons normalement le câble d’antenne qui est soudé ou à un connecteur UFL de l’amplificateur de puissance, au connecteur RP-SMA de l’antenne externe, que nous visserons plus tard pour avoir une couverture. Sur la photo suivante, vous pouvez voir le câble d’antenne (couleur noire) vers le connecteur RP-SMA du routeur ASUS RT-AX88U :

En ce qui concerne la question de savoir lequel est le meilleur, si les antennes externes ou internes, en règle générale, les routeurs dotés d’antennes externes offrent une plus grande couverture, mais cela dépend de nombreux facteurs : force du signal, pertes de signal à travers le câble d’antenne et perte par le Connecteur RP-SMA de l’antenne externe, en plus du gain de l’antenne externe.

Un aspect très important est que nous pouvons orienter les antennes externes et modifier nous – mêmes leur position , pour tester si à un certain endroit les performances se sont améliorées ou non, le plus conseillé est de placer les antennes du routeur dans une position différente. rayonner dans toutes les directions. Cependant, la technologie MIMO et Beamforming fonctionnera pour qu’il ne soit pas si nécessaire d’orienter les antennes externes dans notre routeur, mais dans certains scénarios complexes où nous avons des maisons à plusieurs étages, il serait conseillé d’essayer de changer la position des antennes et ne pas les avoir tous de la même manière.

Les antennes internes fournissent normalement une couverture sous la forme d’une sphère, et non en forme de beignet comme avec les antennes externes. Par conséquent, alors qu’une antenne interne offre une couverture plus complète (de tous les côtés), une antenne externe peut aller plus loin dans le plan horizontal. Un aspect en faveur des antennes externes (amovibles avec connecteur RP-SMA) est que nous pouvons les changer pour des antennes à gain plus élevé. Au niveau de la puissance de transport, dans les deux ce sera la même car la limite est fixée par la législation en vigueur dans chaque pays.

La chose la plus normale est que le même routeur avec des antennes externes et des antennes internes a toujours la même couverture, mais si dans un routeur avec des antennes internes nous plaçons des obstacles à proximité, il en sera logiquement affecté et ils fourniront moins de couverture. Pour cette raison, de nombreux fabricants de routeurs les conçoivent pour qu’ils se tiennent verticalement et ne mettent pas de livres dessus, ce qui est dangereux à la fois pour le refroidissement du routeur et pour la couverture WiFi.

A quoi servent autant d’antennes dans un routeur ?

Avec le lancement de la norme WiFi 4, MIMO (Multiple Input Multiple Output) a été lancé, une technologie qui nous permet de profiter de plus d’une antenne pour communiquer simultanément avec un client sans fil spécifique. Cela signifie que si un routeur possède deux antennes (qu’elles soient internes ou externes), il permet à un client WiFi avec deux antennes d’utiliser les deux simultanément pour deux fois plus de vitesse. La même chose se produit si nous avons un routeur avec trois antennes et un client WiFi avec trois antennes, nous aurons trois fois plus de vitesse que si nous utilisions une seule antenne.

Un détail très important est que si un routeur a quatre antennes et que le client WiFi n’en a que deux, alors logiquement ils ne pourront communiquer qu’avec deux antennes, mais les deux autres antennes restantes du routeur peuvent être utilisées par un autre client WiFi pour envoyer et recevoir des données pendant combien de temps celui en cours de transmission se termine. Par conséquent, un plus grand nombre d’antennes nous permettra une plus grande capacité de clients WiFi connectés simultanément.

Avec les normes WiFi 5 et WiFi 6, MIMO a encore été amélioré avec le lancement de MU-MIMO. Alors qu’avec MIMO, vous ne pouvez pas transférer de données simultanément depuis ou vers plusieurs clients WiFi en même temps, MU-MIMO le permet. Un routeur doté de quatre antennes au total et prenant en charge MU-MIMO pourra transférer simultanément des données vers les clients suivants :

• Un client WiFi avec deux antennes
• Un client WiFi avec une antenne
• Un client WiFi avec une antenne

Mais si nous connectons les clients WiFi avec une seule antenne, nous pourrions transférer des données vers jusqu’à quatre clients simultanément.

Par conséquent, le nombre d’antennes dont dispose un routeur WiFi compte beaucoup pour :

• Offrez une vitesse WiFi plus élevée aux clients avec deux antennes ou plus.
• Fournir une vitesse plus élevée à l’échelle mondiale si MU-MIMO est pris en charge
• Plus grande capacité du réseau WiFi, plus de clients WiFi connectés sans que la vitesse soit trop affectée.

Rappelons que la technologie MU-MIMO n’est disponible que dans la version WiFi 5 (WiFi AC Wave 2) dans la bande 5 GHz, et dans la nouvelle norme WiFi 6, elle est disponible dans les deux bandes de fréquences (2,4 GHz et 5 GHz). Un détail très important est qu’actuellement, le nombre maximum d’antennes dont nous disposons dans les routeurs domestiques haut de gamme est de quatre antennes pour chaque bande de fréquence WiFi.

Placez-vous correctement les antennes du routeur ?

Routeurs avec antennes internes, il n’y a aucune possibilité de les déplacer n’importe où, ce qui est recommandé est de laisser la zone où nous allons placer le routeur libre, afin de ne pas avoir d’obstacles supplémentaires et que le signal WiFi atteigne mieux. Concernant les antennes externes, selon le nombre d’antennes dont dispose le routeur et la conception de l’équipement, le plus normal est de les placer différemment et pas toutes verticalement, pour essayer de rayonner dans toutes les directions comme s’il s’agissait d’une sphère. Cependant, les technologies MIMO et Beamforming fonctionneront ensemble pour toujours nous fournir la meilleure couverture, même si nous avons les antennes verticalement.

Dans certains tests que nous avons effectués, nous avons essayé de placer les antennes horizontalement pour mieux atteindre l’étage inférieur où nous réalisons les tests de performances, et la différence de vitesse est négligeable, environ 5% est gagné environ. Si vous êtes dans un environnement où la couverture est vraiment faible, il est possible que dans ce cas cela vaille la peine de déplacer les antennes pour essayer d’améliorer la couverture reçue par les clients sans fil.

Quelle est la couverture obtenue avec chaque antenne d’un routeur ?

Dans les espaces extérieurs, si un routeur possède une ou plusieurs antennes, on ne remarquera pas beaucoup d’amélioration en termes de couverture. Mais à l’intérieur, il est essentiel qu’un routeur intègre deux ou plusieurs antennes, pour profiter à la fois des technologies MIMO et MU-MIMO que nous avons expliquées précédemment, ainsi que de la technologie Beamforming. La technologie de formation de faisceau vous permet de faire varier la relation de phase du signal dans chaque antenne, de « concentrer » le signal sans fil sur un client WiFi spécifique et de lui fournir une portée et une vitesse plus grandes. Si notre routeur dispose de deux antennes ou plus pour chaque bande de fréquence, nous pouvons profiter de toutes ces technologies.

Dans les espaces intérieurs, le signal WiFi sans fil n’arrête pas de rebondir avec les différents objets de notre maison, les personnes, les meubles et bien plus encore, et, bien sûr, le signal s’estompera progressivement. Grâce aux technologies susmentionnées, le signal WiFi peut choisir plusieurs itinéraires différents vers la même destination, en utilisant chaque antenne avec un chemin différent pour atteindre le client sans fil, puis en «activant» celui qui fournit le meilleur résultat. Plus nous avons d’antennes dans un routeur WiFi, la probabilité qu’aucune d’entre elles ne puisse atteindre la destination est moindre, c’est ce qu’on appelle la diversité d’antennes, car ces antennes sont physiquement séparées et utilisent un signal avec une phase différente, ce qui aide à réduire le bruit et les interférences provenant des trajets multiples.

D’une manière générale, ajouter plus d’antennes dans le routeur ou dans les clients WiFi augmente la couverture, augmente la qualité du signal, ainsi que les performances WiFi (vitesse). Enfin, il améliore également la fiabilité de la liaison sans fil.

En raison de tout ce qui influence la couverture des réseaux WiFi, il est difficile de quantifier combien nous gagnerons en couverture avec chaque antenne supplémentaire dont dispose un routeur. La première chose que nous devons prendre en compte est le fonctionnement de MIMO et MU-MIMO, car il est directement lié aux antennes que nous avons, mais dans ce cas, nous ne parlons pas de couverture mais de la vitesse maximale que nous pouvons réaliser. Concernant la couverture, compte tenu des performances obtenues par des dizaines de routeurs avec de nombreuses configurations d’antennes différentes, de RedesZone nous pensons qu’avoir trois antennes WiFi pour chaque bande de fréquence est le meilleur en termes de couverture / performances / prix de l’équipement.