Promotion Éclaireur 2017-2018 ÉTUDE & CONCEPTION D’UN SYSTÈME WIMAX 1er mars 2019 Chery Pierre Richard Email : [email protected] Tel : (509) 48180757 / 33403535 Michel Dumas Email : [email protected] Tel : 34668056 Francilien Cadet Email :[email protected] Tel :(+509)34874538 Destine Jean Sophonie Email : [email protected] Tel :3825-2137/3161-9278 Projet Final 2em session, 5em Année Électronique Mr. Edvar Altemar, Ing., M. Sc Directeur Adjoint Centre de Formation des télécommunications et de Développement des capacités Tel. : +509 3860 4917 Email : [email protected] ,edva. [email protected] 1|Page Remerciement Dieu merci pour la santé, la volonté, le courage et la détermination qui nous ont accompagnés tout au long de la préparation et l’élaboration de ce travail et qui nous ont permis d’achever ce modeste travail. Le présent travail est non seulement le résultat de nos courages, sacrifices, patiences et endurances mais aussi une participation de plusieurs personnes qui nous sont chères. Son succès dépend d’une série d’interventions tant matérielles, financières, morales qu’intellectuelles. Nous tenons d’abord à remercier infiniment notre professeur Edvar Altemar dont son soutient nous a été d’un grand bénéfice, dû par son encadrement et ses constantes orientations a nos recherches. Nos remerciements s’adressent aussi à tous nos enseignants du département de Génie électronique particulièrement Mr Addy Smith pour leur formation. Nous adressons aussi nos remerciements à nos collègues et amis. Que tous ceux qui d’une manière ou d’une autre, ont rendu possible la réalisation de ce travail trouvent ici l’expression de nos profondes gratitudes. 2|Page Sommaire Page de couverture .............................................................................................................................................. 1 Coordonnées des auteur et du Destinataire ....................................................................................................................... 2 Remerciements .................................................................................................................................................................... 3 Résumé et mots clés ............................................................................................................................................ 4 3|Page Table des Matières Contents Introduction Générale ...................................................................................................... 5 Critique sur le Rapport de Projet de Fin d’Étude << Développement d’un outil de planification d’un réseau WIMAX >> ............................................................................................................ 6 Approche du projet << Développement d’un outil de planification d’un réseau WIMAX >> pour l’université inuka. ............................................................................................................. 8 Introduction .................................................................................................................................... 8 Définition des objectifs................................................................................................................... 9 Choix de la technologie WiMax pour ce projet ............................................................................... 9 Identification du projet ..................................................................................................................... 9 C’est quoi le WiMax ........................................................................................................................ 9 Analyse de faisabilité et des options .............................................................................. 11 Étude du marché............................................................................................................................. 11 Cause et faiblesse du faible taux de pénétration de l’internet en Haïti .......................................... 11 Comparaison de la technologie WiMax avec le Wi-Fi et la 4G LTE ............................................ 14 Les modes de fonctionnements du WI-FI ...................................................................................... 20 Comparaison de la technologie WiMax avec la technologie Wi-Fi ............................................... 21 Planification d’un réseau WiMax pour l’université inuka ......................................... 22 Son adéquation à satisfaire les besoins de l’Inuka ....................................................................... 22 Évaluation du marché de l’inuka pour la technologie WiMax....................................................... 22 Aspect topologique ........................................................................................................................ 23 Architecture protocolaire WiMax. ............................................................................................. 23 La couche Physique ....................................................................................................................... 24 Facilite, Couverture théorique et porté du WiMax ..................................................... 27 Les méthodes de propagation ......................................................................................................... 28 Planification de la couverture et Bilan liaison ............................................................................... 30 Tableau du Bilan de liaison ............................................................................................................ 33 Sécurité et qualité de service(QOS) ............................................................................... 34 Qualité de service(QOS) ................................................................................................................ 34 Sécurité........................................................................................................................................... 35 Les principaux equipements du WiMax ....................................................................... 36 Equipement émetteur ..................................................................................................................... 36 Equipement usager ......................................................................................................................... 39 4|Page Disponibilité des équipements WiMax sur le marché ...................................................... 39 Conclusion ....................................................................................................................... 41 Introduction Générale De nos jours, le partage d’information rapide et fiable est d’une importance cruciale, a l’heure ou la technologie de l’information et de la communication bat son plein essor dans le monde, rapprochant des peuples de toute langue et de toute culture permettant ainsi le développement économique des entreprises et institution valorisant ainsi l’échange de culture entre les pays. Le sujet de notre projet de recherche pour la fin de la 2em session consiste à critiquer le <<Rapport de Projet de Fin d’Étude Développement d’un outil de planification d’un réseau WIMAX>> et concevoir et mettre en place un tel système pour l’université INUKA. Suivant les différentes méthodes de critique permettant d’analyser un projet, nous avons optionné pour la méthode d’évaluation cout-avantage du livre <<Guide de l’analyse coûtsavantages des projets d’investissement (Fonds structurels - FEDER, Fonds de cohésion et ISPA) >> pour coordonner le rapport du fin projet d’étude sur le Développement d’un outil de planification d’un réseau WIMAX et la mise en place de ce système pour l’inuka. Les processus d’évaluation sont les suivants : Critique du projet Développement d’un outil de planification d’un réseau WIMAX Définition des objectifs et Identification du projet Analyse de faisabilité et des options Planification d’un réseau WiMax pour l’université inuka Ceci nous permettra d’aborder dans un premier temps les méthodes d’étude du marché en faisant une analyse des systèmes existants tout en prenant en compte les faiblesses et/ou manquements de ces systèmes. Par la suite de faire une comparaison de quelques systèmes similaire ou en évolution, de faire une approche de la faisabilité du réseau en examinant la production du système ou réseau, le choix de la technologie et les équipements nécessaires. 5|Page Critique sur le Rapport de Projet de Fin d’Étude << Développement d’un outil de planification d’un réseau WIMAX >> Ce projet, Rapport de Projet de Fin d’Étude Développement d’un outil de planification d’un réseau WIMAX, relate des points non-négligeable pour la mise en place d’un système d’accès radio sans fil. Il fait marque d’une approche globale sur le système WiMax en partant de sa naissance lors du consortium créé en 2001, notamment par Intel et Alvarion. Car concrètement, le WiMax est à la BLR (boucle local radio) ce que le wifi est au WLAN ; il s’agit d’une norme technique basée sur le standard de transmission radio 802.16 valide en 2001 par l’organisme international de normalisation IEEE. L’objectif principale du WiMax est clairement détaille dans le sous-titre Contribution de WIMAX car les standards avancés du WiMax omettant les grands obstacles permettent aussi la connectivité de ligne non-visuel direct que les lignes visuels direct (LOS : Line Of Sight ou NLOS : Non Line Of Sight) assurant ainsi une couverture très satisfaisante pour des milieux urbains notamment pour le campus de l’inuka. Tout comme le montre ce projet la technologie WiMax satisfait largement les utilisateurs gourmands en internet haut débit utilisant des équipements BLR. Il permet d’émettre et de recevoir des données dans les bandes de fréquences radio 2 à 11GHZ et un débit de 12 Mbit/s dans le cas pratique. Dans l’étude technique, ce projet présente plusieurs technologies d’interface de transmission dans la couche physique SC (Single Carrier) : Elle définit une transmission sur un seul canal de fréquence. OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) : Cette interface utilise plusieurs bandes de fréquence qu’elle divise en plusieurs porteuses pour la transmission d’un signal. Chaque bande est utilisée à des fins différentes. OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) : Similaire à l’OFDM, cette interface offre un plus grand nombre de porteuses du fait du multiplexage effectué sur la fréquence La technique SOFDMA MIMO (Multiple Input Multiple Output) Mais parmi ces différentes technologies d’interface de transmission dans la couche physique, l’OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) est d’une importance tout à fait particulière dans les milieux urbains ce qui fait de l’OFDM un des piliers de WiMax et de WiMax mobile. Cette technique consiste à utiliser plusieurs porteuses pour transmettre les données. La modulation OFDM 6|Page permet aussi La transmission entre le client et son hot spot WIMAX en "non ligne de vue" (NLOS). Les porteuses successives sont déphasées de 90°, ce qui permet d’économiser la bande passante (les porteuses peuvent même se chevaucher en partie, sans que cela pose des problèmes d’interférences). La qualité de service et modulation adaptative La qualité de service est un des facteurs clés de toutes technologies, suivant les besoins, la qualité de service peuvent être différents, dépendamment de la latence ou de la gigue et du type de modulation approprier pour le type de canal. En passant par le plus robuste BPSK ou celle la plus performante (64 QAM). Un résumé très important a été fait dans un tableau de ce projet dont quelques un suffiront amplement pour améliorer la QOS lors de la mise en place du projet pour inuka. Planification incluant le bilan de liaison et le choix du type de dimensionnement du réseau WIMAX Les Modèles et règles de planification d’un réseau WIMAX constitue un part non négligeable lors de la mise en place d’un réseau WiMax pour assurer une bonne couverture sur une zone. L’objectif de ce projet étant d’assurer un bon dimensionnement du réseau pour garantir avec succès L’étape de la planification du réseau qui par ailleurs constitue une étape primordiale dans la conception d’un réseau cellulaire se base sur la conciliation entre le coût et les contraintes de QoS. Ce qui va de pair avec notre méthode d’analyse cout-avantage en vue de mettre un système WiMax pour l’université inuka. Les différents modèles de propagation du signal applicables à l’architecture multi cellules proposer dans ce projet caractérise font état des multiples formules lies à cette propagation mais néanmoins le Modèle provisoire de l'Université de Stanford (SIU) étant une extension du model Hata-Okumura. Réaliser parLe groupe de travail sur l'accès sans fil à large bande IEEE 802.16 a fait une approche très satisfaisant sur le path-loss conciliant la hauteur de l’antenne et le type de terrain soit zone urbaine densément peuplée, environnement suburbain ou espace libre. Faire le calcul du bilan de liaison est très important pour l’étude de faisabilité d’un projet d’accès radio sans fil dans notre cas.de façon global la présentation du bilan de liaison de ce projet fait marque des points nécessaires afin d’identifier et d’évaluer tous les éléments de gain ou de perte de puissance pour prédire si un lien radio va fonctionner ou pas et les différents type de dimensionnement qu’il propose permet de simuler également le débit en fonction de la portée mais la figure cite dans <<Dimensionnement suivant la portée ou la couverture>> nous aiderait mieux à le comprendre. En résumé ce rapport de fin d’étude présenté par Selmen Bensaid et Meriem Ferjani sur le <<Développement d’un outil de planification d’un réseau WIMAX >> témoigne de manière très convainquant et méthodique les phases nécessaires intégrants de divers et options permettant d’implémenter un système d’accès radio sans fil, précisément un système WiMax. 7|Page Approche du projet << Développement d’un outil de planification d’un réseau WIMAX >> pour l’université inuka. Introduction Notre approche de ce projet pour l’université inuka va de pair avec l’objectif du projet << Développement d’un outil de planification d’un réseau WIMAX >> qui est de garantir un bon système à moindre cout en survolant tous les options nécessaires en passant par les technologies utilisées, le bilan de liaison et le dimensionnement. Nous aurons à étudier le système WiMax, les avantages qu’il offre face aux autres système d’accès radio sans fil, son mode de fonctionnement, les technologies et les équipements utilisées tout en suivant les directives du mode d’analyse coutavantage citer dans l’introduction générale. 8|Page Définition des objectifs Choix de la technologie WiMax pour ce projet Le choix de la technologie WiMax pour l’université INUKA vient du fait que le WiMax permet de fournir une connexion internet à haut débit sur une zone de couverture de plusieurs kilomètres de rayon. Les débits théoriques du WiMax sont de 74Mbit/s avec une portée de 50 kilomètres. En pratique dans le pire des cas, c'est-à-dire en « Non Line Of Sight » (pas en ligne de vue) le débit atteint 12Mbit/s jusqu’à 4,5 kilomètres. Le WiMax étant la technologie sans fil la plus évoluée, offre de nombreux avantage et permet de pallier à de nombreux problèmes permettant de faire augmenter le taux de pénétration d’internet dans le pays principal dans les centres universitaires. La technologie WiMax offre une couverture très intéressant vue la superficie du campus de l’inuka. La technologie WiMax offre des débits très élevés par rapport aux débits qu’offre les technologies LTE en stade d’essais qui se Trouve dans cette zone. Identification du projet C’est quoi le WiMax Le WiMAX signifie Worldwide Interoperability for Microwave Access. Il s'agit d'un ensemble de normes techniques basées sur le standard de transmission radio 802.16 permettant la transmission de données IP haut débit par voie hertzienne. Le débit théorique maximum supporté par le WiMax est de 70 Mbits/s sur une distance théorique de plusieurs dizaines de kilomètres. En d'autres termes, le WiMax est une solution alternative pour le déploiement des réseaux haut-débit sur les territoires, qu'ils soient couverts ou non par d'autres technologies comme l'ADSL ou le câble. Le WiMax rend possible une utilisation à la fois sédentaire et nomade d'Internet haut-débit. D'un côté, les communes, les entreprises et les particuliers se connectent à Internet sans-fil à partir d'un poste fixe qui communique par ondes hertziennes via une antenne-relais appelée station de base. De l'autre, les internautes peuvent bénéficier d'une connexion rapide où qu'ils se trouvent à partir du moment où ils sont situés en zone couverte. WiMax, une solution miracle Le WiMax peut réellement révolutionner Internet haut-débit, tout comme les réseaux GSM ont bouleversé l'utilisation de la téléphonie avec la généralisation des mobiles partout en France. La puissance des débits et de la portée du WiMax permettraient de résorber virtuellement la fracture numérique entre les collectivités locales. La mise en place de nouveaux usages du haut-débit seraient également envisageables : la mobilité 9|Page et la disponibilité des informations est capitale dans les secteurs du transport ou de la sécurité, et faciliteraient aussi le travail des salariés en déplacement, la gestion des soins hospitaliers et médicaux... Comment fonctionne le WiMax Reliée par fibre optique à l'infrastructure du fournisseur d'accès à Internet, la station de base communique simultanément avec plusieurs centaines d'antennes installées chez les abonnés. Les débits annoncés sont bien entendu théoriques puisque les ondes sont perturbées par les obstacles naturels et artificiels comme les arbres ou les immeubles. Les débits réels devraient davantage se rapprocher des 5 à 15 Mb/s. Fig. Fonctionnement WiMax 10 | P a g e Analyse de faisabilité et des options Étude du marché Pour exploiter un réseau de télécommunication public, une entreprise doit posséder une concession (un contrat) accordé par l’État haïtien à travers le ministère des Travaux publics, Transports et Communications (MTPTC). Les concessions sont accordées soit sur la base d’appels d’offres ou sur demande, et sous les recommandations du Conatel (Conseil national des télécommunications). Cinq acteurs se partagent le marché de l’Internet en Haïti : Natcom, Digicel, HaiNet, Access Haïti et HDN. Cause et faiblesse du faible taux de pénétration de l’internet en Haïti I. La caducité des lois régissant le système de télécommunication en Haïti Considérant que les Télécommunications facilitent les rapports et échanges de communications entre les différents États, qu’elles constituent, non seulement une source précieuse d’accélération des dits échanges, mais encore un moyen d’information et de civilisation d’intérêt universel propre à élever le niveau culturel des peuples, à personne humaine ainsi que l’amitié et la coopération internationale. Considérant qu’il convient d’organiser, de façon rationnelle, les divers services de Télécommunications d’Haïti, de leur donner une structure adéquate qui leur permettre de répondre aux aspirations et réalités du milieu. Ainsi fut sur le gouvernement de Jean Claude Duvalier (21 avril 1971- 7 février 1986) la Décrétions des lois régissant les systèmes de télécommunication en Haïti mais Ces lois se trouvant dans la constitution de 1887 sont ne font pas face à la réalité actuelle du système de télécommunication surtout aux acteurs OTT<<over-thetop>>. Ces nouveaux acteurs OTT ont connu une croissance fulgurante et créent un véritable déséquilibre économique en ne payant aucune taxe ou impôts à l’état Haïtien. II. - Situation économique et Climatique du pays Situation économique 11 | P a g e La décote de la monnaie locale par rapport au billet vert, Sur les trois dernières années fiscales la gourde a perdu environ 43 % de sa valeur entrainant de facto une chute des revenus en dollars américains, monnaie de référence pour les investissements dans les télécommunications dans la zone. Cette situation traduit le faible ARPU pour les opérateurs haïtiens (Average Revenu Per User ou revenu moyen mensuel par utilisateur en français) : 5.5 dollars USD en comparaison des 40 USD en Europe et environ 50 USD aux États-Unis. - Situation climatique et condition propre au pays Le manque d’infrastructures comme les routes d’accès aux sites, l’alimentation électrique qui engendre des coûts opérationnels supplémentaires, les vols de carburant et des matériels ou les actes de vandalisme en tout genre qui pèsent lourd sur la balance Évolution internet en Haïti Graphe évolution internet Haïti 12 | P a g e Analyse du part de marche pour l’opérateur Digicel Digicel est un fournisseur de réseau de téléphonie mobile fournisseur d’accès internet présent dans 33 marchés des Caraïbes de l'Amérique centrale et de l’Océanie. Il compte environ 14 millions d'utilisateurs sans fil. Elle s'implante en Haïti n 2006 et En mars 2012, elle a acquis sa principale concurrente Comcel. Devenant ainsi devenue le principal opérateur en Haïti après ce rachat. -Support de communication utilisé par la Digicel LTE : une antenne d’émission au niveau de l’UE et deux antennes de réception à la station de base. Il utilise aussi la fibre optique pour relier les antennes de réception de la partie operateur au cœur du réseau. -objectif Digicel Se concentrer sur les ventes et la prestation améliorée des services - et veiller à ce que les ressources et les investissements soient prioritaires pour renforcer la concurrence et l’innovation tel sont les objectifs de la Digicel pour les prochaines années à venir. Part de marche et nombre d’abonne de la Digicel La Digicel occupe 73.59% du part de marche et possède 5000000 d’abonnée téléphonique et accès internet en Haïti suivant le dernier mois d’étude de l’année 2016 dans le tableau de bord de la Conatel. Carte de couverture Téléphonique Digicel Carte couverture Téléphonique Digicel 13 | P a g e Analyse du part de marche pour l’opérateur téléphonique et fournisseur d’accès internet, Natcom. La Natcom est né d’un consortium entre le groupe de télécommunication Viettel (60%), filial de l’armée vietnamienne et la banque de la république d’Haïti (40%). Sa venue le 7 septembre 2011 révolutionné le secteur des télécommunications en Haïti. Objectif de la Natcom La Natcom a pour objectif principal de doter le pays des meilleures infrastructures basées sur des technologies de pointe, comme on voit un peu partout dans le monde. Réf. : RTVC -Part de marche et nombre d’abonnée de la Natcom La Natcom occupe 26.41% du part de marche et possède environ2000000 d’abonnées téléphonique et accès internet en Haïti suivant le dernier mois d’étude de l’année 2016 dans le tableau de bord de la Conatel. -Contribution à l’assiette fiscale de l’opérateur Natcom La Natcom une compagnie d’opérateur téléphonique et internet en grande partie national car l’état haïtien est Détenteur de 40% des actions de la Natcom. Dans sa contribution à l’assiette fiscal état haïtien a reçue jeudi 15 mars, un dividende de 79,2 millions de gourdes verse par la Netcom qui s’installe depuis sept ans dans le pays. Comparaison de la technologie WiMax avec le Wi-Fi et la 4G LTE La technologie LTE Le LTE est considéré comme constituant une quatrième étape de l’évolution des réseaux d’accès mobiles, ou 4G. Les réseaux mobiles du GSM à l’UMTS étant des réseaux téléphoniques et IP (commutation de circuits + commutation de paquets). Le LTE se présente comme la solution vers le réseau mobiles tout IP. 14 | P a g e Les besoins combles par la technologie LTE : Capacité L’introduction du LTE a permis d’accroître la capacité des réseaux mobiles qui par définition cellule correspond au trafic total maximal qu’elle peut écouler en situation de forte charge au cours d’une période donnée. Débit Le LTE permet de fournir de très hauts débits facilitant en outre l’introduction de nouveaux services, sources de revenus et/ou de différenciation pour les opérateurs. Latence Qui se traduit par la capacité du système à traiter rapidement des demandes d’utilisateurs ou de services. La technologie LTE permet de manière générale de la réduire en intégrant « le contrôleur radio » dans l’eNodeB. L’émergence de l’OFDM En particulier, il bénéficie d’une grande immunité contre l’interférence entre symboles créée par les réflexions du signal sur les objets de l’environnement. Fonctionnement et support utilises pour la technologie LTE La technologie lTE se base sur le même fonctionnement que les réseaux 2G(GSM) et les réseaux 3G mais avec une architecture beaucoup plus simplifier. Fonction du MME MME gère l’authentification et le handover. Par exemple, un terminal mobile déplace d’un eNodeB à l’autre et si X2 n’est pas disponible. De ce fait, les interfaces S6 et S5 sont impliquées. MME (Mobility Management Entity) remplace les dispositifs PDSN/SGSN et BSC/RNC PDSN: Packet Data Serving Node de CDMA2000 SGSN: Serving GPRS Support Node BSC: Base Station Controller RNC: Radio Network Control 15 | P a g e Fonction enode B et certains interfaces Les données d’utilisateurs sont transmises via S1-UP ; la signalisation et les échanges entre eNodB et le réseau cœur sont transmis via S1-CP les échanges entre eNodeB sont directement transmis via l’interface X2. eNodeB: remplace BTS/NodeB Seving/PDN (Packet Data Network) gateway: remplace HA/GGSN BTS/NodeB: Base transceiver Station HA/GGSN: Home Agent/ Gateway GPRS Support Node Architecture simplifie LTE Fonction du Serving Gateway Serving Gateway gère les données d’utilisateurs d’eNodeB à PDNgateway via S1 et S5. Le contrôle des canaux est géré par MME via S11 16 | P a g e Fonction PDN Gateway PDN Gateway gère la connexion à l’Internet (affecter une @ IPv4 à un terminal + NATNetwork Address Translation) ou à l’intranet. De plus, le roaming international est également géré par PDN gateway Fonction du HSS HSS joue le rôle de HLR/GSM et de MAP/UMTS. Il contient les paramètres suivants : IMSI (International Mobile Subscriber Identity) Informations d’identification N° téléphone, n° MSISDN (Mobile Subscriber Integrated Service Digital Network) et services (SMS par exemple) Descriptif d’un abonné (débit max, droit d’accès Internet…) UP: User Plane CP: Control Plane HSS: Home Subscriber Server SGi: Service Gateway interface UP: user plane CP: control plane HSS: Home Subscriber Server Architecture general LTE 17 | P a g e Principales interfaces Uu : entre les UE et le réseau d’accès UTRAN (Universal Terrestrial Radio Access Network) Um : entre les UE et le réseau d’accès GERAN (GSM EDGE Radio Access Network) LTE-Uu : entre les UE et le réseau d’accès E-UTRAN (Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network) S1 : entre un e-NodeB et un MME et entre un e-NodeB et un Serving Gateway X1 : entre les e-NodeB S3, S5, S6 et S11… *utilisation de fibre optique pour alimenter les enodeB Manquement technologie LTE sur le territoire national - Le service internet avec la technologie 4G LTE sont au stade d’essais et ne sont pas encore officiel dans le pays car la CONATEL tarde encore a livré des licences 4G aux opérateurs télécoms sur le marché. - Le débit devient lent à des moments de la journée ou de la nuit. - la technologie LTE n’est pas encore disponible sur tout le territoire national. - Bande passante limite Comparaison de la technologie WiMax avec la technologie LTE La technologie LTE, nettement plus populaire et utilisée que WiMax, est non seulement compatible et mieux intégrée avec les technologies mobiles existantes, mais elle est également synonyme de taux de transfert beaucoup plus rapides et moins énergivores pour les utilisateurs nomades. En outre, le passage d’un réseau 3G au réseau 4G et vice-versa s’effectue facilement et est beaucoup plus fluide. Cependant La technologie WiMax est synonyme de meilleurs taux de transfert, de temps d’attente moindre, de meilleure disponibilité et de plus grande efficacité, mais n’est pas compatible avec les systèmes 2G et 3G existants, un écueil de taille. De plus, le passage d’un réseau 3G à un réseau 4G est souvent plus difficile, voire parfois problématique. Par ailleurs étant donné ses moindres coûts d’installation, la technologie WiMax s’avère un meilleur choix pour les pays en voie de développement où elle est vouée à remplacer les lignes numériques (DSL). Autre point de comparaison intéressant entre les technologies WiMax et LTE standards et avancés, les vitesses de téléchargement et de téléversement. 18 | P a g e WiMax standard WiMax avancé Téléchargement 128 Mbit/s 1000 Mbit/s ou 1 Gbit/s téléversement 56 Mbit/s 500 Mbit/s LTE standard 100 Mbit/s 50 Mbit/s LTE avancé 1000 Mbit/s ou 1 Gbit/s 500 Mbit/s Tableau comparaison vitesses de téléchargement et de téléversement WiMax et LTE La technologie Wi-FI Le Wi-Fi est l’abrégé de Wireless fidelity et le nom commercial de la norme IEEE.802.11b, une technologie du Réseaux locaux sans fils (WLAN), Le réseau local sans fils (WLAN pour Wireless Local Area Network) est un réseau permettant de couvrir l'équivalent d'un réseau local d'entreprise, soit une portée d'environ une centaine de mètres. Il permet de relier entre-eux les terminaux présents dans la zone de couverture. Il existe plusieurs technologies concurrentes Le Wi-Fi (ou IEEE 802.11), soutenu par l'alliance WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance) offre des débits allant jusqu'à 54Mbps sur une distance de plusieurs centaines de mètres. Mobilité : La connexion au réseau sans fil permet de se déplacer librement dans le rayon disponible sans avoir à brancher/débrancher quoi se soit. Facilite : un réseau Wi-Fi bien configure permet de se connecter très facilement, à condition de posséder une autorisation, il suffit généralement de se trouver dans la zone de couverture pour être connecte. Souplesse : la souplesse d’installation du Wi-Fi permet d’adapter facilement la zone d’action en fonction des besoins. Cout : la plupart des éléments du réseau Wi-Fi (point d’accès, répéteur, antennes…) peuvent être simplement poses donc ce qi entraine la réduction des frais d’installation. Évolutivité : le Wi-Fi est une technologie facile d’extension ou de restriction ce qui permet d’avoir toujours une couverture correspondant aux besoins réels. 19 | P a g e Les équipements Wi-Fi Il existe différents types d'équipement pour la mise en place d'un réseau sans fil Wifi : a) Les adaptateurs sans fil ou cartes d'accès En anglais Wireless adapter ou network interface Controller, noté NIC. Il s'agit d'une carte réseau à la norme 802.11 permettant à une machine de se connecter à un réseau sans fil. Les adaptateurs Wi-Fi sont disponibles dans de nombreux formats (carte PCI, carte PCMCIA, adaptateur USB, carte compact flash, ...). On appelle station tout équipement possédant une telle carte. A noter que les composants Wi-Fi deviennent des standards sur les portables (label Centrino d'Intel). b) Les points d'accès Notés AP pour Access point, parfois appelés bornes sans fil, permettant de donner un accès au réseau filaire (auquel il est raccordé) aux différentes stations avoisinantes équipées de cartes Wi-Fi. Cette sorte de hub est l'élément nécessaire pour déployer un réseau centralisé en mode infrastructure. Certains modèles proposent des fonctions de modem ADSL et comprennent plus ou moins de fonctions comme un pare-feu. c) Les autres - Smart Display : écrans mobiles, soutenus par Microsoft. Chaînes Wi-Fi : offrant la capacité de lire les MP3 directement sur le disque dur d’un - ordinateur grâce à l'interface Ethernet sans fil intégrée. Elle préfigure toute une génération de produits, capables de lire, outre les CD audio, les radios qui émettent en MP3 sur Internet. Assistant personnel: les PDA intégrant le Wi-Fi est parfois plus avantageux qu'un portable pour lire ses mails, importer des documents voir surfer sur le net. Rétroprojecteurs : pour des présentations avec portables mobiles. Caméra vidéo : transmettre des images à distance à l'ordinateur qui les enregistre. - Les modes de fonctionnements du WI-FI a) En mode infrastructure BSS et ESS BSS (Basic service set) chaque ordinateur station (notée STA) se connecte à un point d'accès via une liaison sans fil, leur permettant d’échanger des informations 20 | P a g e entre eux. Il est possible de relier plusieurs points d'accès entre eux (ou plus exactement plusieurs BSS) par une liaison appelée système de distribution (notée DS pour Distribution System) afin de constituer un ensemble de services étendu (Extended Service Set ou ESS). b) En mode ad-hoc le mode ad-hoc, ne comporte pas de points d’accès, ce sont les stations (avec cartes Wi-Fi) qui entrent elles-mêmes en communication. Architecture Fonctionnement BSS Architecture Fonctionnement ESS Technologie utilise par la norme 802.11 (WI-FI) : - La norme 802.11 utilise la technologie OFDM (orthogonal frequency division multiplex) dans la couche physique Le Wi-Fi utilise la méthode d’accès CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) commun aux 3 normes à, b et g dans la couche de liaison de donnée. Comparaison de la technologie WiMax avec la technologie Wi-Fi Les réseaux WiMax diffusent leurs signaux de miles de tours en plein air, et comptent sur une infrastructure d'ordinateurs pour authentifier les abonnés et les connecter à l'Internet. WiMax est conçu pour transmettre des données à haute vitesse sur des distances relativement longues. Cinq miles est une plage approximative moyenne pour le signal d'un tour de WiMax standard. 21 | P a g e En tant que service de réseaux de télécommunications WiMax sont limités aux abonnés, et chaque tour est supportée par une infrastructure importante qui contrôle l'accès, la vitesse, les fréquences radio et les données « backhaul » au cœur du réseau et de l'Internet plus grande. Wi-Fi Les signaux Wi-Fi ont généralement une gamme de quelques centaines de pieds sans obstacles, et les dernières variantes peuvent fournir des vitesses maximales théoriques jusqu'à 300 mbps mais d'autre part Wi-Fi ne nécessite pas l'infrastructure de soutien et les équipements Wi-Fi sont relativement peu coûteux, sur la base de petits routeurs portables qui peuvent être achetés pour moins de 40 $. Wi-Fi demeurera la norme pour la connectivité réseau à courte portée pour l'avenir prévisible. Planification d’un réseau WiMax pour l’université inuka Son adéquation à satisfaire les besoins de l’Inuka : Le WiMax étant conçu pour gérer des classes de services différentes sur le même réseau permettra de mieux satisfaire les besoins d’accès internet de chaque service au sein du campus. Permettant de fournir des "débits garantis" montant et descendant, contrairement à l'ADSL ou au Wi-Fi. Avec une station de base WiMax, constituée de quatre secteurs de 90°, chacun utilisant un canal de 3,5 Mhz, offre un débit maximal de 70 Mbits/s. Soit un débit par secteur d'environ 12 Mbits/s, à partager entre les abonnés (étudiant et personnels du campus). Peut offrir un débit garanti de 1 à 2 Mbits/s à chaque utilisateur mais chaque secteur ne doit pas couvrir plus de 200 utilisateurs, entre 50 et 100 pour un débit équivalent à 15-20 Mbits/s. - le WiMax permet des débits relativement importants, de l'ordre de 2 à 6 Mbits/s, pour peu que les conditions de propagation soient bonnes. Évaluation du marché de l’inuka pour la technologie WiMax L’université inuka fondée en 1998, sise à Tabarre 43, boulevard 15 octobre, Port-au-Prince Haïti est installée sur une superficie de près de quarante-cinq mille m2. - L’université inuka compte environ 4000 étudiants reparti en 3 vacations ; matin, médi et soir. - Nous envisageons une couverture sur toute l’intégralité du campus, à l’intérieur et à l’extérieur des bâtiments. 22 | P a g e Aspect topologique Topologie des réseaux WIMAX Il existe deux principales topologies pour les réseaux WiMax : le mode ‘’ point-a -multipoint’’ (PMP) et le mode maille (ou mesh). - La topologie point-a-multipoint Le WiMax peut fonctionner en mode point-a-multipoint, c’est à dire en mode infrastructure. Ainsi, une station de base (BS) émet vers les clients(SSs) en broadcast i.e. toutes les SSs reçoivent la même transmission. - Le mode PMP correspond au scenario ou plusieurs clients sont servis par un fournisseur de service central, pour qu’ils puissent accéder au réseau extérieur (tel que l’internet) ou à des services (tel que le digital vidéo Broad casting –DVB-). -La topologie maille Un maillage est une série de points d’accès interconnecte, chaque point d’accès est sur le même canal et peut communiquer avec au moins deux autres points d’accès. Le maillage recouvre sa zone de signaux radio. Les signaux transitent d’un point d’accès à un autre point au travers de ce Cloud. Un réseau maille présente divers avantages par rapport à un seul point d’accès public du routeur sans fils. Mais WiMax est principalement fondé sur une topologie en étoile bien que la topologie maillée soit possible. Architecture protocolaire WiMax. Le standard IEEE802.16 décrit un système de communication avec infrastructure. Les échanges de données sont ainsi centralisés par un organe principal. Cette organisation est caractéristique d’une architecture en couche, constituée d’une couche physique PHY et d’une couche MAC. - La couche MAC prend en charge le transport des cellules ATM, mais aussi celui des paquets IP et joue un rôle important dans la gestion de la qualité de service (QoS). Elle s’appuie sur trois sous couches : la sous-couche de convergence spécifique SSCS, La souscouche commune CPS et la sous-couche sécurité PS -La couche PHY diffère en fonction de la fréquence. Pour la spécification 11-66 GHZ, elle se base sur une propagation « en ligne de vue » (LOS) c’est-à-dire les stations qui 23 | P a g e communiquent ensemble sont visible l’une de l’autre directement sans obstacles. Pour la spécification 2-11 GHZ, la couche physique a été implémentée pour répondre au cas où les stations communiquent « en non ligne de vue » (NLOS), dans le cas des environnements urbains avec la présence d’obstacles entre deux stations Architecture protocolaire WiMax La couche Physique Techniques d’accès utilisée par le WiMax : Nous avons opté pour l’OFDM et l’OFDMA pour la technique de multiplexage. L’OFDM a été utilisé dans de nombreux systèmes sans fil haut débit en raison des nombreux avantages qu'elle offre tels que : L'immunité à la décoloration sélective : l'un des principaux avantages de l'OFDM est qui est plus résistant à la décoloration à fréquence sélective que les systèmes opérateur unique parce qu'elle divise le canal global en plusieurs signaux à bande étroite qui sont affectés individuellement comme plate fading sous-canaux. Résistance aux interférences : interférence apparaissant sur un canal peut être limitée de la bande passante et de cette façon n'affecteront pas toutes les souschaînes. Cela signifie que toutes les données sont perdues. 24 | P a g e L'efficacité du spectre : Utilisation de fermer interligne sous-porteuses de chevauchement, un important avantage OFDM est qu'elle permet d'utiliser efficacement le spectre disponible. Résistant à l'ISI : Un autre avantage de l'OFDM est qu'il est très résistant à l'intersymbole et interférences inter-images. Cela résulte du faible taux de données sur chacun des sous-canaux. Résistantes aux effets à bande étroite : en utilisant l'entrelacement et codage de canal adéquat, il est possible de recouvrer des symboles perdus en raison de la sélectivité du canal et de l'interférence à bande étroite. Pas toutes les données ne sont perdues. L'égalisation du canal plus simple : l'un des problèmes avec les systèmes CDMA était la complexité de l'égalisation du canal qui devaient être appliqués dans l'ensemble du canal. Un avantage de l'OFDM est que le recours à de multiples sous-canaux, l'égalisation du canal devient beaucoup plus simple. Le système utilisant la technique d'OFDM n'est pas parfait, il a des inconvénients qu'il faut prendre en considération en faisant la conception et surtout au niveau de sa mise en œuvre matérielle. L'OFDM a en effet certains inconvénients mentionnés ci-dessous par rapport à la modulation d'une seule porteuse. Il est plus sensible au décalage de fréquence et au bruit de phase. Il représente des variations d'amplitudes sur des intervalles dynamiques assez larges. Ceci exige des amplificateurs de puissances RF avec un taux de puissance crête à moyen relativement élevé. Fonctionnement de l’OFDM L’ODFM « Orthogonal Fréquence Division Multiplexing » est une technique de multiplexage Fréquentiel particulière dont les avantages sont très nombreux. L’idée consiste d’abord à repartir un train binaire haut débit en plusieurs sous canaux qui seront modulés à bas débits. Chacun de ces sous canaux est modulé par une fréquence différente, l’espacement entre chaque fréquence restant constant. Ces fréquences constituent une base orthogonale, ce qui fait que le spectre du signal OFDM présente donc une occupation optimale de la bande allouée en autorisant le chevauchement des sous-canaux. L'OFDM est né vers les années 50, cependant la technique s’est développée que dans les années 80. Il utilise le principe de la transformée de Fourier directe DFT au travers de l'algorithme de transformation de Fourier rapide (FFT). Son complément, l’Inverse Fast Fourier Transform (IFFT), Véhicule le signal par le biais des différents sous-canaux. C'est également cet algorithme qui se charge de la recomposition du message chez le récepteur. L'objectif est ainsi d'exploiter au maximum la plage de fréquence allouée tout en minimisant l'impact du bruit grâce aux espaces libres séparant chaque canal. Soit S(k)=Π Si(k), 1<< i<< N, Π un symbole OFDM de dimension N (N sous-porteuses). Les N-sous porteuses sont reparties sur la bande passante régulièrement espacées de 25 | P a g e Avec Ts temps Symbole de chaque sous-porteuse. D'autre part, i désigne un entier positif indexant le numéro de la porteuse sur laquelle est transmise la composante Si(k) du symbole OFDM, l’algorithme IFFT nous donne le signal suivant : Les fonctions ga sont les fonctions temporelles de mise en forme. La figure.7 schématise les principes de l'OFDM et permet de visualiser les porteuses obtenues. Cette technique apparait alors comme une solution pour les canaux qui présentent des échos importants (canaux multitrajets) comme les canaux radio sans-fil. Un canal multitrajet présente, en effet, une réponse fréquentielle qui n'est pas constante sur toute la bande passante mais qui possède suivant les fréquences des gains et des déphasages dus aux échos et autres réflexions liés à l'environnement entre l'émetteur et le récepteur. Un débit important implique une bande passante étendue, de ce fait, il y a plus de chance que cette bande « couvre » une partie du spectre comportant des perturbations. Le canal est alors dit sélectif en fréquence. Pour contrer cela, l'idée est de repartir l'information sur un grand nombre de porteuses, créant ainsi des sous canaux très étroits pour lesquels la réponse fréquentielle du canal peut être considérée comme non sélective. Ainsi, pour ces sous canaux, le canal est non sélectif en fréquence, et s'il y a une perturbation, Seulement une partie de l'information sera perdue et pourra même être récupérée au moyen d'un codage correcteur d'erreur. On parle alors d'OFDM en code (COFDM). L'idée est d'utiliser un codage qui consiste à lier des éléments d'information suffisamment éloignés statistiquement en temps et en fréquence. Fonctionnement OFDM La technique OFDMA Elle permet un accès multiple aux utilisateurs en multiplexant le flux de données issus des abonnés par l’utilisation des sous canaux. Cette technique est utilisée pour augmenter la capacité. Au lieu d’une porteuse, la modulation OFDMA emploi beaucoup de sous porteuses orthogonales. Chacune de ces sous porteuses sera modulée avec une partie de ces données. Du fait que chacune des sous porteuses ne transmet que des données, il en résulte des taux de symboles bas. La démodulation de ces données est dès lors moins sensible à la propagation par trajet multiple (réflexion et évanouissement). La technologie OFDMA est beaucoup plus utilisé dans les environnements NLOS. 26 | P a g e Facilite, Couverture théorique et porté du WiMax Avec la demande croissante de connexions à Internet l'apparition des normes WiMax dès le début des années 2000 a porté un grand nombre de promesses : accéder sans fil à Internet depuis le confort de son domicile ou n'importe où à l'extérieur, réduire la fracture numérique entre les territoires, démocratiser le haut débit… Le WiMax permet de faire face à de nouveaux besoins particulièrement d’assurer des services comme la VoIP et les diffusions multimédia. Le WIMAX permet aussi de garantir une meilleure sécurité que le WIFI puisque les algorithmes de codages utilisés dans le Wi-Fi sont devenus inefficaces (WEP, WPA,). Le WiMax mobile encore appelé IEEE 802.16e quant à lui permet de connecter des clients mobiles à Internet. A terme, il pourra ouvrir la voie à la téléphonie mobile sur IP ou plus largement à des services mobiles hauts débits. La norme IEEE 802.16 e Cette variante des normes IEEE 802.16 est aussi appelé mobile Wireless MAN. Elle offre la possibilité aux utilisateurs nomades de se connecter aux fournisseurs de service internet mobile (WISP). Elle supporte une mobilité avec des vitesses pouvant aller jusqu'à 120 Km/h pour une transmission de données. Son débit maximal théorique est de 15 Mbps en NLOS et une largeur de bande flexible allant de 1.25 MHz à 20 MHz. Évolution de la norme IEE 802.16. - L’apparition de la norme IEEE 802.20 ou Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) est un danger pour le 3G car avec l’intégration de la mobilité sur le WIMAX tous les services peuvent être offert en toute fiabilité et a des débits très élevés. Cette norme utilise les fréquences inférieures à 3.5 GHz avec des cellules au rayon de 2.5 Km. Cette norme est de loin plus efficace que le 3G. - L’apparition de la norme IEEE 802.22 destiné pour le WRAN (Wireless régional Area Network) est une solution pour les zones éloignées. Elle sera destinée aux zones géographiques de faible densité. Elle utilisera les bandes de fréquence TV (6, 7 et 8 MHz) pour une portée de 33 Km. Des études on montrer que ses performances sont similaires à celle de l’ADSL. Graphe couverture WiMax 27 | P a g e Les méthodes de propagation Le modèle SUI Les modèles de SUI Pour des fréquences au-dessous de 11GHz, le standard 802.16 inclut des modèles de propagations connus sous le nom de SUI (Sandford University Intérim). En réalité, les modèles SUI sont définis sont définis pour des services de boucle locale multipoint opérant dans la bande fréquence allant de 2.5 GHz à 2.7 GHz. L’usage de ces modèles peut être étendu pour couvrir la bande des 3.5 GHz avec l’introduction de facteurs de correction Dans ce modèle, la hauteur de l’antenne de la station de base varie entre 10m à 80m. Le rayon de la cellule se situe entre 0.1 Km à 8 Km. Les modèles corrigés se basent sur l’équation suivante : L=A+10.Log(d/do) + Xf + Xh +S, pour d>0 L= 290,13 Où d est la distance en mètre entre la BS et l’antenne réceptrice (CPE) Do : 30m, hb : la hauteur de la station de base (30m < Hb <20m) S : représente l’effet de masque qui suit une distribution log-normale. Les valeurs typiques de S sont entre 8.2 et 10.6 dB dépendant de l’environnement. Xf = valeurs par défaut égale à 2GHz Avec A=20 log 10(4 𝜋do/𝜆) 𝛾=a-b.hb + c/hb Où a, b, c : sont des exposants de pathloss dépendant de la catégorie du terrain en question telle qu’illustrée par ce tableau. Tableau : principaux paramètre du modèle IEEE 802.16 Les modèles SUI s’appliquent à trois types de terrain qui sont : Type a : Terrain présentant trop de relief avec une densité moyenne ou grande arbre. Il est souvent utilisé pour le milieu urbain avec un maximum d’affaiblissement. 28 | P a g e Type c : Il est associé au terrain plat à faible densité d’arbres et présente un minimum d’affaiblissement utilisé beaucoup souvent dans les zones rurales Type b : Ce type est intermédiaire, il s’applique aussi en cas de terrain plat, par conséquent il est utilisé pour caractériser les zones suburbaines. Les termes et sont les facteurs de correction de la fréquence et de la hauteur du récepteur. Ils sont définis : Xf=60.log10(f/2000) Xh=-10.8 log10 (hm/2000), pour les terrains de type a et b Xh=-20.log10 (hm/2000), pour les terrains de type c F=Fréquence en MHz, Hm : La hauteur de l’antenne réceptrice exprimée en mètre. Elle se varie entre 2 m à 10 m. Le modèle COST-231 HATA À cause de sa simplicité et de sa rapidité d’implémentation, ce modèle est largement utilisé lors du dimensionnement des systèmes radio avec introduction de corrections. L’équation basique d’affaiblissement (dB) pour les milieux urbains s’écrit comme suit : Lu=46.3+33.9log10(f)-13.82alog10(hb)-ahm+[44.9-6.55log10(hb)]log10d+cm Avec f : fréquence en MHz d : distance en kilomètre hb : hauteur de la station de base en m hm : hauteur du récepteur de base en m cm = 0 dB pour les milieux suburbains et les environnements ouverts , le paramètre ahm été défini comme suit : Ahm=3.20. [Log10(11.75.hm)]2- 4.97 pour f>400MHz, en milieu urbain Ahm=1.1. [Log10(f)-0.7]. hm – (1.56 log10(f)-0.8) pour f>400MHz, en milieu suburbain ou rural. D’après les formules ci-hauts, l’exposant de pathloss issue de la prédilection du modèle COST-231 HATA s’écrit de la manière suivante : Ncost= (44.9-6.55. Log10(hm)) /10 29 | P a g e Planification de la couverture et Bilan liaison Un bilan de liaison est la somme de la perte et le gain de la puissance du signal à mesure qui traverse les différentes composantes sur le chemin de l'émetteur vers le récepteur. Le bilan de liaison permet de déterminer la puissance d'émission nécessaire capable de Surmonter les pertes dans le milieu de transmission afin que la puissance de réception soit suffisante pour la réception du signal. En conséquence du bilan de liaison, la puissance de réception est nettement supérieure à la puissance du bruit, et le taux d'erreur bits ciblées peut être réalisé. Les parametres necessaires Aire du terrain :A=45 000 𝑚2 =0.045000𝑘𝑚2 R=0,119713𝑘𝑚 On sait que, d’apres le modele SUI,le rayon d’une cellule varie de 0.1km a 8km Et Aire cellule=α 𝑅 2 avec α=1.95 D’où Acell=1.95x0,1197132=0,027945𝑘𝑚2 Bande passante :(3,4GHZ-3,5GHZ)DL et (3,5GHZ-3,6GHZ) UPL Capacité d’une cell= 800 utilisateurs Nbre antenne/cellule=4 ant de 90ᵒ I) Puissance émise PIRE=Pe-L+Ge Pe=28dBm L= ? Ge=18,2x3 PIRE=28dBm-11,2x3,5+54,6 PIRE=28+54,6-39,2 PIRE=43,4dB II) Sensibilité du récepteur La sensibilité du récepteur pour la couche PHY basée sur l’OFDM est donnée par : Pr. Min= -102 +SNR + 10.log (FsNNsouscanaux/NFFT16) Calcul des paramètres du modèle de propagation SUI 1) Determinons ʎ 30 | P a g e 𝑑 L=A+10Y.log (𝑑𝑒)+Xf+Xh+S Pour d supérieur à d0 4𝜋𝐷𝑒 𝑐 ) avec ʎ= et ʎ 𝑓 𝑐 ʎ=𝑓=3.108 /3,5. 1012 A=20log ( D’où : f=3.5Ghz ʎ=85. 10−3 m 4𝑥3,14𝑥30 ) 85.10−3 il vient: A=20log( A=72,93 2)Determinons Y Pour Hb=30m 𝑐 Y=9,6.Hb+𝐻𝑏 12,6 Y=9,6x0,0075x30 30 Y=4,795 interpretation :l’exposant du path se situe entre 3 <Y<5,il correspondd a un environnement urbain avec NLOS. 3)Determinons Xh,Xf et S ℎ𝑚 ) 2000 10 Xh=-10,8log(2000) Xh=25m Xh=-10,8log( 𝑓 Xf=6log(2000) 3,5𝑥103 ) 2000 Xf=6( Xf=10,5 Mhz S=l,effet masque=10,6dB 4) Determinons path Los (Pl) wimax On sait que 0,1 km <d<8km 𝑑 PL=(A+10Ylog(𝑑𝑜))+Xf+Xh+S PL=(72,93+10x4,795( 112,87 )+10,5+25+10,6) 30 PL=146.6 dB 5)Sensibilite du recepteur 𝐹𝑠 . 𝑁 .𝑁𝑠𝑜𝑢𝑠 𝑐𝑎𝑛𝑎𝑢𝑥 ) 𝑁𝐹𝐹𝑇.16 Prmin =-102+SNR+10log( Cherchons Fs 𝐵𝑤 Fs=8000.n. 8000 8 10 Fs=8000 x 7 x 800 31 | P a g e Fs=11,42 11,42 𝑥 6,6 ) 200𝑥16 Prmin=-102+12+10log( Prmin=-99,2dB Calcul du nbre de station de base. 𝐴 0,045000 NSB=𝐴𝑐𝑒𝑙𝑙 =0,027946 =1.61 NSB=2 sites 32 | P a g e Tableau du Bilan de liaison Parametre 802.16e Note Suscriber output 18 power[x] Suscriber antenna gain[y] 20 dbm Suscriber cabling loss[z] 0.5 dB Suscriber EIRP[a] 37,5 dbm BS antenna gain[b] 54,6 dB BS cabling loss[c] 39,2 dB Receiver Noise level[h] -104 dBm Bande passante[f] 10 Mhz Fade margin[d] 10 dB Effective OFDM gain[e] 12.3 dB Receiver sensitivity[g] -99,2 DB System Gain 154,4 dB SUI Parameter Terrain A Base Station Height 20 5MHz Channel dBi -174+10 log([f] exp6) Base sur la configuration de l’antenne Niveau de bruit du récepteur, SNR requis, gain sous canalisation, facteur de bruit du récepteur [a]+[b]-[c][d]+[e]-[g] Voir les paramètres l’environnement de type Base Station Receiver 10 height Suscriber height 10 Exponent pathloss 4,79 Frequency 3500 SUI Pathloss 146.6 Cell range [0,1-8]km 33 | P a g e Environnement Urbain avec NLOS Requis pour correspondre au gain système sans marge fantôme Sécurité et qualité de service(QOS) Qualité de service(QOS) Le mot « qualité » désigne toujours le degré auquel un ensemble de caractéristiques inhérentes satisfait à une exigence particulière. Le terme qualité de service désigne la probabilité que le réseau de télécommunication respecte un contrat de trafic donné. Dans le domaine de la mise en réseau, on pourrait appeler cela la probabilité qu'un paquet passe avec succès entre deux points du réseau. La qualité de service est en réalité la capacité d'un élément de réseau (par exemple une application, un hôte ou un routeur) à avoir un certain degré d'assurance que ses exigences de trafic et de service seront satisfaites. Comme son nom l'indique comme mesure de la fiabilité et de la cohérence d'un réseau, de nombreux paramètres peuvent être utilisés pour mesurer son niveau de performance dans un réseau particulier comme WiMax. Ceux-ci incluent le débit, le délai de transmission ou le retard de paquet, la gigue de retard, le pourcentage de paquets perdus, etc. Le principal objectif d'une bonne qualité de service est de fournir une priorité comprenant débit, gigue et latence contrôlées (requises par certains trafics interactifs et en temps réel) et amélioration des caractéristiques de perte. Classes de service QoS dans WiMax La QoS est accordée en fonction du type d'application et du service considérés. Par exemple, un utilisateur envoyant un courrier électronique n'a pas besoin de flux de données en temps réel, contrairement à un autre utilisateur disposant d'une application de voix sur IP (VoIP). Pour fournir les paramètres de service, la gestion du trafic est nécessaire. Il existe quatre classes de service principales nommées UGS, rtPS, nrtPS, BE, mais une cinquième classe de service de type QoS est ajoutée à la norme 802.16e, sous le nom de : service de scrutation en temps réel étendu (ertPS). Ces services sont hiérarchisés par ordre décroissant. Au sein de toutes ces classes de services, des ressources sont allouées pour gérer et satisfaire la qualité de service des services de priorité supérieure. En général, IEEE 802.16 a cinq classes de QoS. 34 | P a g e Le tableau des différentes classes de services définies dans WiMax et ses applications. Classe de service Description Application Service de subventions non sollicitées (UGS) Pour des applications à débit binaire constant et dépendant du retard VOIP Service de vote en temps réel (rtPS) Pour les applications dépendant du débit et du délai Streaming audio, vidéo Service en temps réel étendu (ertPS) Pour taux et délai variables et Pour les applications VOIP et Suppression de Silence dépendant du débit et du délai Service d'interrogation en temps non réel (nrtPS) Applications variables et non temps réel FTP Meilleur effort (BE) Meilleur effort Email, Web Traffic Sécurité 802.16e présente un solide système de sécurité basé sur : - L’authentification mutuelle + signatures et procédures HMAC - Un chiffrement puissant des messages Le dernier 802.11e a amélioré ces aspects en introduisant intégrité, authentification et confidentialité sur les réseaux sans fil haut débit. De plus, la sous-couche sécurité apporte aux utilisateurs une protection forte contre le détournement du service. La station émettrice (BS – Base Station) se protège des accès illicites en sécurisant les flux de service associés dans le réseau. La sous-couche sécurité 35 | P a g e introduit également des mécanismes d’authentification dans le protocole client/serveur de gestion des clés, par lequel la BS contrôle la distribution des éléments de chiffrement aux stations mobiles (MS – Mobile Station). En plus, les mécanismes de sécurité de base sont renforcés en ajoutant une authentification des équipements basée sur un certificat numérique. LES PRINCIPAUX EQUIPEMENTS WIMAX - Depuis le cœur du réseau et en descendant vers l'utilisateur, on trouve les éléments suivants : Une liaison à très haut débit, par fibre optique ou faisceau hertzien, alimentant l'émetteur WiMax. Station de base (BS), constituée d'une antenne et d'un matériel radio contenant le dispositif électronique. Entre l'antenne et l'utilisateur, plusieurs kilomètres de transmission sans fil. Chez l'abonné, une antenne WiMax assure la liaison entre l'émetteur de la zone et l'équipement connecté (ordinateur ou autre). Equipement émetteur La Station de Base Le réseau WIMAX peut être subdivisé en deux parties : la station émettrice (Macro-BST) et la station réceptrice (CPE). La Macro-BST. Elle est constituée de deux unités : L’ODU (Outdoor Unit) et l’IDU (Indoor Unit) et l’ensemble est encore appelé AU (Access Unit). Ces deux unités sont connectées par un câble IF (Intermediate Frequency). Ce câble assure le transport des données, le control et le management des données. -ODU : il est constitué de quatre antennes sectorielles de 90° chacune ce qui veut dire qu’elle arrose quatre secteurs indépendants et ou des fréquences peuvent être réutilisées. C’est un équipement de très haute puissance à plusieurs porteuses et il est relié à l’UDU par des paires de câbles coaxiaux. Chaque secteur est rattaché à un AU-ODU. Antenne sectorielle 36 | P a g e AU-ODU (Access Unit- Outdoor Unit) -IDU : Il est constitué d’un équipement BST constitué de 8 modules compact interconnectés conçus pour être installés dans un châssis 19 ou 21 pouces. Ce châssis contient des slots sur lesquelles les modules sont enfichés. Ces modules se présentent comme suit : -NPU (Network Processing Unit) C’est le cœur de la station de base comme son nom l’indique il s’occupe de toutes les opérations liées au réseau notamment le trafic du module AU et le transfert au backbone IP à travers une interface Gigabit Ethernet qui lui est dédié. NPU (Network Processing Unit) -AU-IDU (Access Unit- Indoor Unit) C’est cet équipement qui s’occupe de la gestion de l’IF, du contrôle bidirectionnel IDUODU et du management de la signalisation. AU-IDU -PIU (Power Interface Unit) L’alimentation des équipements doit être très précise car tous n’utilisent pas la même tension. C’est au PIU de gérer cette application. PIU 37 | P a g e -PSU (Power supply unit) C’est une alimentation 48 v PSU -AVU (Air Ventilation Unit) C’est un dispositif de refroidissement doté d’un dispositif de signalisation qui se déclenche en cas de défaillance. La BST est connectée au backbone internet via la fibre optique gérée par CAMTEL. Donc ici la connexion est filaire. Sur les sites clients les CPE sont installés, l’ODU est relié à l’IDU et l’IDU est relié au terminal utilisateur via une interface RJ 45. IDU après assemblage Dispositifs de routage et de sécurité des différents modules Des routeurs CISCO sont installés pour le routage et la sécurisation des installations. Routeur CISCO RV345 38 | P a g e Equipement usager Le CPE L’installation d’usager comprend un émetteur-récepteur, une unité de commande et une antenne, tous sont raccordés sur le terminal de l’utilisateur. Il existe deux types de CPE : CPE-PRO et CPE-SI. CPE-PRO: Customer Premise Equipment Professional Il est composé d’un ODU et d’un IDU. Il faudrait avoir des qualifications professionnelles pour pouvoir l’installer comme l’indique son nom. ODU ET IDU CPE-SI : Costumer Premise equipement Self Install Compose d’un SI et d’un IDU cet équipement a été conçu pour être installé par l’utilisateur comme son nom l’indique. SI ET IDU Disponibilité des équipements WiMax sur le marché Il y a une panoplie de fournisseur sur internet tel queIntracom, Laird Technologie, Light, huawei, intracom qui offre de nombreux équipements WiMax ; émetteur ou antenne, des modems et des récepteurs pour des entreprise ou usager 39 | P a g e Prix de quelques Émetteur et equipement de la station de base WiMax sur eBay Emetteur 40 | P a g e PSU Conclusion Au terme de ce travail nous pouvons donc dire que la transmission par voie hertzienne de la voix et des données à haut débit pour l’accès à l’internet Nécessite de grande compétence en matière de télécommunication. Par ailleurs nous avons vu l’intérêt et les avantages de mettre en place un système WiMax pour l’université Inuka. 41 | P a g e
