Une des premières étapes du processus de dépannage^[1] d’un réseau LAN sans fil est d’identifier si le problème est généralisé ou localisé. Les problèmes généralisés impliquent, le plus souvent, des équipements et composants du réseau sans fil et du réseau filaire sur lequel le premier s’appuie :

• Points d’accès sans fil
• Ponts sans fil
• Contrôleurs de LAN sans fil
• Équipements filaires
  • Câblage Ethernet
  • Switchs Ethernet
  • Routeurs niveau 3
  • Connexions WAN

Les équipements de LAN sans fil possèdent à la fois la capacité d’émetteur et de récepteur. L’émetteur combine des informations binaires (0 et 1) avec des signaux de courant alternatif (AC) à haute fréquence pour les préparer à l’envoi. Cette étape s’appelle la modulation. L’antenne transforme ce signal en ondes radio et les propage dans l’air. La fréquence du signal dépend de la technologie utilisée. Le récepteur collecte le signal propagé grâce à son antenne et utilise le processus inverse appelé démodulation. La technologie de modulation/démodulation utilisée dépend de la norme et amendement utilisés. Par exemple, la norme IEEE 802.11g utilise 64QAM^[2] pour transmettre les données à 54 Mbits/s.

Plusieurs composants peuvent être la cause d’une perte de connectivité avec le réseau sans fil. La couche physique est responsable de la connectivité qui va permettre de transférer les informations entre les équipements. Un problème de connectivité du côté de l’équipement client est, dans la plupart des cas, une cause de panne localisée :

• Adaptateur ou radio désactivé ; de nombreux équipements possèdent un bouton switch qui peut désactiver la radio sans même s’en rendre compte au premier abord
• Utilitaire client sans fil mal configuré ; le SSID, d’une longueur maximum de 32 octets ou caractères, est sensible à la casse
• Service « Microsoft Windows 7 AutoConfig » ou « Windows XP Wireless Zero Configuration (WZC) » arrêté ou non configuré
• « Protectitve Supplicant » qui peut désactiver la radio en réponse à une violation de politique spécifique

Bien que le LAN sans fil opère sur les deux première couches du modèle OSI, en cas de problème au niveau 3 (mauvaise ou aucune adresse IP), l’équipement client ne peut pas communiquer et le dysfonctionnement occasionné a pour conséquence de ne pas pouvoir utiliser le service de niveau 2. Si l’équipement n’utilise pas d’adresse IP statique au profit du service DHCP, le serveur doit être accessible et bien configuré pour attribuer une adresse automatiquement. Depuis Windows 98, Microsoft intègre un service appelé « Automatic Private IP Addressing » (APIPA), conçu pour attribuer une adresse IP automatiquement, à un équipement qui en fait la demande mais n’en obtient pas. APIPA n’a pas besoin d’avoir accès à un serveur DHCP ou de configurer manuellement une adresse IP en statique. L’adresse APIPA est prise dans le réseau 169.254.0.0/16, ce qui engendrera une connectivité limitée ou impossible.

Un équipement client peut avoir accès à la borne d’un point de vue radio mais ne pas être capable de s’authentifier du fait d’une mauvaise configuration des paramètres de sécurité. Devant l’incapacité à finaliser le processus d’authentification et d’association IEEE 802.11, le processus de connexion de niveau 2 ne pourra pas être finalisé et le niveau 3 sera inopérant.

Les pannes intermittentes sont souvent les plus difficiles à diagnostiquer et à réparer. L’utilisation d’un analyseur n’est souvent d’aucune utilité, car le problème est souvent lié à la puissance de signal reçue^[3] et considérée comme utilisable. Le « Received Signal Strength Indicator » (RSSI) est une valeur assignée par chaque constructeur pour indiquer la puissance de signal reçue. Son calcul est effectué de manière propriétaire et aucune comparaison précise ne peut être faite entre deux équipements. Plus la valeur de RSSI tend vers zéro et meilleure est la réception. Des valeurs indicatives sont souvent utilisées comme seuils de bon fonctionnement, comme par exemple -65 dBm à -67 dBm en 2,4 GHz pour une bonne réception voix/data. Outre les utilitaires natifs sur l’équipement, il existe de nombreux outils professionnels pour mesurer la quantité de signal reçue.

Si l’équipement client est trop éloigné de la borne, s’il subit un trop grand nombre d’interférences RF ou si les obstacles engendrent une atténuation trop importante, il est nécessaire de revoir l’étude de couverture sur la zone incriminée. La quantité de signal reçue doit rester à un seuil suffisant pour se distinguer du bruit. Le « Signal-to-Noise Ratio » (SNR) est la différence entre la quantité de signal reçue et le bruit de fond. Le SNR doit être à un niveau suffisant pour permettre la lisibilité du signal reçu.

Lors de l’analyse de la performance, il faut garder à l’esprit la différence entre les notions de « Throughput » et « Data Rate ». Le « Throughput » est le débit auquel la donnée est réellement transmise, alors que le « Data Rate » est le débit radio auquel l’équipement client et la borne se sont accrochés. Le « Throughput » va toujours être inférieur au « Data Rate » dont il est dépendant. Plusieurs facteurs vont l’influencer :

• La distance entre l’équipement client et la borne, du fait de l’atténuation
• La puissance de transmission en sortie de la borne, qui influence la propagation des ondes RF
• Le nombre de clients associés au point d’accès et le nombre de bornes en « Co-channel Interference », du fait de l’aspect partagé de la technologie et de la rétrocompatibilité éventuellement maintenue

Des pistes d’améliorations pour la performance, peuvent être recherchées en :

• Rajoutant des points d’accès en cas de doute sur la qualité de l’étude de couverture
• Augmentant la puissance d’émission des points d’accès
• Augmentant le gain de l’antenne
• Permettant des solutions de load-balancing sur les points d’accès

Aucune de ces pistes n’est meilleure qu’une autre, la solution choisie dépendra de nombreux facteurs tels que le nombre de clients, le nombre de bornes, le budget ou les problèmes d’interférences. Par exemple, augmenter la puissance de la borne n’est pas toujours une bonne solution car en augmentant la taille de la cellule on accepte plus de clients qui peuvent avoir du mal à se faire entendre de la borne et on augmente le risque d’interférences avec les autres cellules.

Le maintient à jour des drivers sur les équipements clients peut permettre de corriger des problèmes liés à l’utilisation de l’adaptateur LAN sans fil de l’équipement. De la même façon, la mise à jour des firmwares des équipements d’infrastructure WLAN peut permettre de corriger des dysfonctionnements constatés. La mise à jour matérielle des équipements d’infrastructure peut également être l’occasion d’améliorer la performance des technologies disponibles et de mieux adapter les choix des caractéristiques des antennes, sans oublier de mettre le parc d’équipements client en conformité pour utiliser les nouvelles technologies à disposition.

L’optimisation d’un réseau sans fil peut impliquer de prendre en compte les facteurs suivants :

• Sélection des équipements d’infrastructure et leur placement ayant été fait pour l’étude de couverture mais pouvant être réévalués pour maximiser la puissance du signal, les débits et les capacités de « roaming » des clients
• Identification, localisation et suppression des sources d’interférences qui sont apparues depuis l’étude de couverture, en utilisant des outils spécifiques ou les fonctionnalités intégrées directement dans les bornes
• Utilisation des fonctions de redondance et de répartition de charges des matériels d’infrastructure et des fonctions de load-balancing des clients sans fil, tel que le « Band Steering » qui pousse les clients à utiliser le 5GHz plutôt que 2,4 GHz
• Analyse des capacités et de l’utilisation de l’infrastructure à partir de métriques de performance pouvant mettre en évidence les équipements méritant plus d’attention
• Limitation des effets du phénomène de « Multipath » propre aux technologies IEEE 802.11a/b/g SISO (analyse de l’environnement, contrôle de l’espacement entre les antennes externes qui doit être un multiple de la longueur d’onde de la fréquence utilisée), alors qu’il est bénéfique pour les systèmes IEEE 802.11n MIMO
• Analyse du phénomène de « Hidden Node » qui est beaucoup plus répandu qu’on ne l’imagine

Le phénomène de « Hidden Node » est la conséquence d’équipements clients connectés sur une borne qui ne peuvent pas s’entendre les uns les autres avant d’émettre. La conséquence immédiate est la génération de collisions qui vont engendrer des pertes de données. Le processus CSMA/CA est élaboré pour éviter les collisions en utilisant le mécanisme de « Clear Channel Assessment » (CCA) qui détecte l’énergie d’un autre équipement sans fil IEEE 802.11 dans le même espace RF afin de comprendre que le média est occupé. Il existe trois causes de problème « Hidden Node » :

• Les obstacles ou obstructions
• La distance ou force du signal
• La technologie ou méthode de signalisation

L’obstacle engendrant le problème de « Hidden Node » ne permet pas aux deux équipements client de s’entendre alors que chacun peut communiquer avec le point d’accès. Pour résoudre ce problème, on peut envisager de retirer l’obstacle ou de rajouter des points d’accès en veillant à ne pas engendrer d’effets de bord, tels que du « Co-channel Interference ».

La distance ou la force du signal engendrant le phénomène de « Hidden Node » se produit lorsque deux équipements clients sont trop loin pour s’entendre alors que chacun peut communiquer avec le point d’accès. Il est possible d’envisager d’augmenter la puissance d’émission des clients s’ils l’acceptent. Le fait de les rapprocher, si cela correspond à une réalité d’exploitation, peut également résoudre le problème. On peut envisager, également, de rajouter des bornes pour diminuer la taille du « Basic Service Area » (BSA) de chaque borne, en veillant à ne pas engendrer d’effets de bord.

Les problèmes de « Hidden Node » liés à la technologie se produisent lorsque les points d’accès subissent trop de collisions du fait de l’utilisation de méthodes d’étalement de spectre ou de communications de niveau physique différentes. Cela peut, par exemple, se produire lorsque la borne doit partager des transmissions entre des équipements clients 802.11b (HR/DSSS) et 802.11g (ERP-OFDM). La seule façon de résoudre physiquement ce problème est de ne permettre la communication qu’à l’un des deux types d’équipements, mais ce n’est généralement pas réaliste. La technologie IEEE 802.11n possède quatre modes de protection appelés « High Throughput » (HT) pour assurer la rétrocompatibilité en 2,4 GHz et 5 GHz, ce qui l’expose encore plus au phénomène de « Hidden Node ».

Il existe une solution logicielle pour luter contre les phénomènes de « Hidden Node », connue sous le nom de « Request to Send » (RTS), « Clear to Send » (CTS) ou RTS/CTS. Le processus de RTS/CTS permet aux équipements de réserver le média pour une période de temps spécifique afin de permettre à un client de compléter son échange de trames et éviter les collisions. Les trames RTS/CTS sont aussi utilisées avec les mécanismes de protection pour permettre aux différentes technologies IEEE 802.11a/b/g/n d’interopérer.