La performance réelle d’un réseau Wi-Fi HaLow se joue d’abord sur la qualité du lien radio,car la couche MAC planifiée,RAW et TWT,ne peut tenir ses promesses que si le lien présente un SNR stable et une marge suffisante. En site complexe,industrie,entrepôt métallique,campus,site agricole vallonné,ou environnements mixtes indoor-outdoor,la difficulté n’est pas de “faire passer un signal”,mais d’obtenir une couverture robuste,prévisible et maintenable sur la durée. Ce document décrit une méthodologie RF pour concevoir HaLow comme une vraie infrastructure sub-GHz,avec des règles d’ingénierie qui évitent les pièges classiques.
1. Comprendre la propagation sub-GHz utile à HaLow
À 868/915 MHz,la propagation est plus favorable qu’en 2,4 GHz,meilleure pénétration,meilleure diffraction,mais le multipath reste présent,notamment en environnements métalliques. Le sub-GHz ne supprime pas les fading,il les déplace. En indoor industriel,les réflexions peuvent créer des creux profonds sur des zones petites mais critiques,ce qui se traduit par des liaisons intermittentes et donc des retransmissions énergivores.
Le point central est que HaLow IoT n’a pas besoin d’un RSSI maximal,il a besoin d’un lien stable. Une couverture “limite” détruit l’autonomie par retransmissions,et détruit la planification MAC car le slot doit être dimensionné pour le pire cas.
2. Choix de largeur de canal : portée vs robustesse vs capacité
Le choix de 1 ou 2 MHz est souvent le meilleur en design portée/robustesse,car le bruit intégré est plus faible et le budget de liaison s’améliore. En contrepartie,la capacité agrégée diminue,mais pour la majorité des workloads capteurs,c’est acceptable.
Règle pratique : si ton design est dominé par la couverture et l’autonomie,tu pars en 1–2 MHz et tu ajoutes des AP si nécessaire,plutôt que d’élargir les canaux. Si ton design est dominé par le débit utile ou des bursts de downlink,tu peux monter en 4–8 MHz,mais tu paies en portée et en sensibilité aux interférences.
3. MCS et “portée réelle” : pourquoi tu dois fixer une cible de robustesse
La portée annoncée par HaLow suppose un MCS robuste. Dès que tu montes en modulation,la distance utile s’effondre. En design RF sérieux,on fixe une cible de MCS minimal acceptable en exploitation,et on dimensionne la couverture pour que la majorité des clients restent au-dessus de cette cible.
Méthode pratique : tu définis un “MCS floor” pour les capteurs sur batterie,et tu refuses toute zone où le lien tombe régulièrement en dessous,car c’est une zone qui va consommer et dégrader les RAW.
4. Marge de liaison : la règle qui évite 80 % des problèmes
Une marge de liaison est indispensable. La marge couvre les variations saisonnières,les changements d’environnement,la présence de véhicules,les ouvertures/fermetures de portes,la végétation,et les interférences. En site complexe,si tu dimensionnes au “juste nécessaire”,tu auras un réseau qui marche au test et échoue après quelques semaines.
Règle terrain : tu dois prévoir une marge suffisante pour absorber au moins un changement d’environnement significatif sans basculer en mode retransmissions permanentes. Concrètement,ça veut dire que tu vises une couverture confortable plutôt qu’une portée maximale.
5. Antennes : gain,polarisation,diagramme et pièges
Le choix d’antenne est déterminant en sub-GHz. Les erreurs fréquentes sont l’usage d’antennes omnidirectionnelles dans des environnements où le bruit et les réflexions dominent,ou l’usage d’antennes directionnelles trop étroites qui créent des zones mortes.
Omni : utile pour couvrir uniformément une zone autour d’un point haut,mais elle capte aussi plus d’interférences et de multipath. Directionnelle : utile pour “tirer” sur une zone extérieure ou un axe logistique,mais impose une étude de lobe principal et de lobes secondaires.
Polarisation : en IoT,les orientations de stations sont rarement maîtrisées. Une polarisation mal adaptée peut introduire des pertes importantes. En pratique,on privilégie des stratégies qui minimisent la dépendance à l’orientation,soit via diversité,soit via choix d’antenne et implantation.
6. Hauteur et implantation des AP : le compromis masquage vs multipath
Monter un AP en hauteur réduit les masquages par véhicules et machines,mais augmente parfois les trajets multiples et crée des zones de champ complexe. En entrepôt métallique,un AP trop haut peut “arroser” de grandes surfaces mais générer des creux localisés au sol.
Méthode : on commence par positionner les AP pour minimiser les masquages structuraux,ensuite on valide au sol avec des mesures sur trajectoires représentatives,et on corrige par ajout d’AP ou ajustement d’antenne plutôt que de pousser la puissance.
7. Indoor-outdoor et transitions : le point dur des sites mixtes
Les transitions entre indoor et outdoor sont souvent les zones les plus instables,portes métalliques,rideaux,structures,et variations rapides du canal. C’est précisément là que les capteurs mobiles ou semi-mobiles passent.
Solution : prévoir volontairement une redondance de couverture sur ces zones de transition,et éviter que l’AP le plus proche soit “de l’autre côté” d’un obstacle majeur. Pour les zones de passage,tu veux des liens courts et propres.
8. Multi-AP et roaming : réduire les trous sans créer l’instabilité
HaLow fonctionne en étoile,donc la couverture se fait par densification d’AP. Mais densifier sans stratégie peut générer des comportements instables,oscillations d’association,et roaming inutile.
Règle : tu cherches une couverture redondante mais pas un recouvrement excessif sur les mêmes puissances. Tu joues sur l’implantation,le tilt,le gain d’antenne,et les niveaux d’émission pour obtenir des cellules claires. En IoT,le roaming doit être rare et contrôlé,les capteurs ne sont pas des smartphones.
9. Interférences et coexistence sub-GHz : ne pas sous-estimer le bruit
La bande sub-GHz peut être plus “sale” que prévu,selon région,site et voisinage. Les sources typiques incluent d’autres systèmes ISM,des équipements industriels,et des transmissions sporadiques. Un design sans mesure de bruit de fond est un design à risque.
Méthode : réaliser un relevé spectral sur site,identifier les fenêtres temporelles de bruit,et choisir canaux et largeurs en conséquence. Un canal étroit peut sauver un design en environnement bruité.
10. Plan de mesure RF : comment valider un design HaLow
Validation RF minimale : mesure RSSI,SNR,et stabilité temporelle sur des points fixes,mais ça ne suffit pas. En site complexe,il faut aussi mesurer la variabilité dans le temps,et sur trajectoires.
Plan recommandé : un parcours de mesures représentatif des zones critiques,avec captures répétées à différents moments,et une validation en charge légère,car les interférences et le comportement MAC peuvent changer avec l’activité. On retient surtout les zones où le lien oscille,car ce sont elles qui détruisent l’autonomie.
11. Corrélation RF et paramètres MAC : la boucle essentielle
RF mauvais implique MCS bas et retransmissions. Retransmissions impliquent slots RAW plus longs. Slots plus longs impliquent moins de capacité et plus de latence. Plus de latence implique réveils plus longs et donc plus de consommation. Cette boucle est le mécanisme principal par lequel un petit défaut RF devient un effondrement systémique.
Donc en HaLow,la correction numéro un d’un problème MAC est souvent une correction RF,ajout d’AP,réorientation d’antenne,ou réduction de cellule.
12. Règles de design synthétiques “ingénieur”
Tu dimensionnes la couverture pour la stabilité pas pour la portée. Tu fixes un MCS plancher acceptable et tu refuses les zones oscillantes. Tu privilégies les canaux étroits en design longue portée. Tu densifies avec plusieurs AP plutôt que de pousser la puissance. Tu sécurises les transitions indoor-outdoor avec redondance. Tu fais un relevé spectral avant de figer le plan de canaux. Tu valides sur trajectoires et dans le temps,et tu considères que la radio et le scheduling MAC sont un système couplé.
Conclusion
Le design radio Wi-Fi HaLow en sites complexes n’est pas un exercice de couverture approximative,mais une démarche RF systémique où la stabilité du lien conditionne directement la capacité,la latence et l’autonomie via RAW et TWT. En sub-GHz,le lien peut sembler “passer partout”,mais la différence entre un réseau stable et un réseau énergivore instable se joue sur la marge,la densité d’AP,et la discipline de planification. Un déploiement HaLow réussi est celui où la radio est suffisamment confortable pour que le MAC puisse réellement scheduler,et où le réseau est conçu comme une infrastructure IT RF.