Soutenance mémoire
Historique
La famille des standards IEEE 802.16
Le WiMAX est issu d’une initiative lancée en 2001 par l’Alliance WiMAX. Son objectif était de promouvoir le standard 802.16 de l’IEEE en se proposant de vérifier la conformité et l’interopérabilité des équipements. WiMAX réunit donc plusieurs standards, tous à des états d’avancement différents, qui sont autant d’axes de travail du groupe IEEE 802.16. Le 802.16a a été amendé depuis, par le 802.16-2004 ce qui d’un point de vue technique devrait entrainer l’abandon de la terminologie « a ». Conduite par le groupe de travail IEEE 802.16d, cette version amendée est parfois également appelée 802.16d. En plus du 802.16-2004 qui représente le WiMAX du début d’année 2005, figure également le 802.16.2, un standard qui définit l’interopérabilité entre toutes les solutions 802.16 et les solutions (comme le WiFi) qui sont présentes sur les mêmes bandes de fréquence.
Deux standards complémentaires ont également été publiés : 802.16e est considéré comme le plus avancé et le plus intéressant d’un point de vue commercial car il apporte la mobilité (permettant à la fois le passage d’un relais à l’autre ainsi qu’un fonctionnement embarqué en véhicule, lors de déplacements) 802.16f, secondaire, lequel doit spécifier une MIB (Management Information Base) pour la gestion des couches MAC et physiques. À ces standards, doivent s’ajouter certains tests de conformité dont certains ont été publiés ; notamment ceux portant sur les fréquences entre 10 et 66 GHz. Les tests concernant les fréquences entre 2 et 11 GHz ont été publiés dans un second temps.
Le WiMAX Forum
Les normes IEEE 802 fournissent seulement la technologie. Il est nécessaire alors d’avoir d’autres organismes pour la vérification de l’interopérabilité des interfaces industrialisées. Ainsi, le WiMAX Forum (interopérabilité mondiale pour l’accès micro-onde) a été créé en juin 2001 avec l’objectif de fournir la certification de la conformité, de la compatibilité et de l’interopérabilité des produits IEEE 802.16. Après une période de décadence, WiMAX Forum a été réactivé en avril 2003.
Les membres du WiMAX Forum sont des constructeurs de circuit à semi-conducteurs, d’autres sont de constructeurs de matériel de téléphonie et de réseau. Intel et Nokia, avec d’autres, ont joué un rôle principal dans la création du forum. Une liste non exhaustive des membres du Forum WiMAX est donnée ci-dessous:
➤ Constructeurs: Airspan, Alcatel, Alvarion, Broadcom, Cisco, Ericsson. Fujitsu, Huawei, Intel, LG, Lucent, Motorola, Navini, Nokia, Nortel, NEC Proxim, Sagem, Samsung, Sequans, Siemens, ZTE, etc.
➤ Fournisseurs de service: British Telecom, France Telecom, KT (Korea Telecom), PCCW, Sprint Nextel, Telmex, etc.
Modes de couverture
L’objectif du WiMAX est de fournir une connexion Internet à haut débit sur une zone de couverture de plusieurs kilomètres de rayon. Le standard WiMAX possède l’avantage de permettre une connexion sans fil entre une station de base et des milliers d’abonnés sans nécessiter de ligne visuelle directe (Line Of Sight : LOS) ou non ligne de vue (Non Line Of Sight : NLOS). Le débit et la portée présentent les atouts du WiMAX. Il fonctionne à 70 Mbit/s maximum théoriquement dans des conditions extrêmement favorables, 12 Mbits/s pratiquement et peut couvrir des zones jusqu’à 50 Km de rayon. Le WiMAX est une technologie WMAN de connexion haut débit à large bande d’accès, conçue pour les utilisateurs fixes, nomades (portables) et mobiles. Il a deux modes de fonctionnement : la desserte et la collection.
Le réseau de desserte
Le but de la desserte est de relier le client final à un réseau donné afin qu’il puisse accéder à Internet et/ou aux autres services. Pour cela, le client doit posséder un récepteur WiMAX et se trouver dans le champ d’action d’un émetteur WiMAX. La transmission entre le client et son hot spot WiMAX est dite en NLOS, c’est-à-dire que le client ne se trouve pas en vue directe avec l’antenne. En effet, les bâtiments ou la végétation que l’on trouve dans les villes forcent le signal à être détourné grâce à l’utilisation de la modulation de fréquence OFDM. C’est à ce niveau de desserte que se joue l’avenir du WiMAX mobile.
Le réseau de collecte
Dans un réseau WiMAX, la collecte consiste à relier les points d’accès assurant ainsi la connexion avec Internet. On appelle ce mécanisme le backhauling de hots spots. Contrairement à la desserte, la collecte se fait en LOS, grâce à des émetteurs WiMAX placés suffisamment haut.
L’avantage du WiMAX réside dans sa simplicité de mise en œuvre. Il ne faudra que deux antennes pour relier deux réseaux distants, là où il aurait fallu des kilomètres de fibre optique.
Architecture du WiMAX
L’architecture du WiMAX mobile est composée de terminaux fixes, portables ou mobiles qui communiquent via un lien radio avec une station de base qui joue le rôle d’un relais avec une infrastructure terrestre fondée sur le protocole IP. Les BS sont connectées à un élément du réseau appelé ASN-GW (Acces Service NetworkGateway) utilisé comme passerelle (Gateway) pour gérer le raccordement des BS avec le réseau IP. La station de base joue le rôle d’une antenne centrale chargée de communiquer et de desservir les stations mobiles qui, à leur tour, servent les clients utilisant le Wifi ou l’ADSL.
|
Table des matières
INTRODUCTION
CHAPITRE 1 CARACTERISATION DU RESEAU WiMAX
1.1 Historique
1.1.1 La famille des standards IEEE 802.16
1.1.2 Le WiMAX Forum
1.1.3 Modes de couverture
1.2 Architecture du WiMAX
1.2.1 Les principaux équipements
1.2.2 Eléments de l’architecture du réseau WiMAX
1.2.3 Modèle de référence
1.3 Couches protocolaire
1.3.1 La couche MAC
1.3.2 La couche physique
1.4 Gestion de qualité de service
1.4.1 Paramètres de QoS
1.4.2 Classes de services
1.5 Mobilité
1.5.1 WiMAX mobile
1.5.2 Gestion de puissance
1.5.3 Handover
1.6 Conclusion
CHAPITRE 2 LES DIFFERENTES COUCHES DU WiMAX
2.1 Introduction
2.2 Couche Physique
2.2.1 Caractéristique d’un canal radio
2.2.2 Les différentes versions de la couche physique
2.2.3 Bandes de fréquences supportées dans le WiMAX
2.2.4 Techniques de Duplexage
2.2.5 La technique OFDM
2.2.6 La technique MIMO
2.2.7 Modulation et codage Adaptés
2.2.8 Technique d’accès
2.3 Couche MAC
2.3.1 La sous couche Specific Convergence Sublayer
2.3.2 La sous couche Common Part Sublayer
2.3.3 La sous couche Privacy Sublayer
2.3.4 La trame MAC
2.4 Mécanisme de gestion de QoS
2.4.1 Ordonnancement
2.4.2 Le MAC Scheduling Service
2.5 Interaction inter couches (cross layering)
2.5.1 Le Cross-layer feedback
2.5.2 Le cross-layer pour le protocole HARQ
2.6 Conclusion
CHAPITRE 3 LE FONCTIONNEMENT DES PROTOCOLES D’ACQUITTEMENT ARQ ET LA TECHNIQUE HARQ
3.1 Introduction
3.2 Les protocoles ARQ
3.2.1 Send and Wait
3.2.2 Go back N
3.2.3 Selective Reject
3.2.4 Send and Wait parallèle
3.3 Les protocoles HARQ
3.3.1 Forward Error Correction
3.3.2 Principes des protocoles HARQ
3.3.3 Flux de données
3.3.4 Comparaison entre IR et CC
3.4 Modélisation mathématique
3.4.1 Positionnement de la problématique
3.4.2 Etablissement des expressions analytiques
3.5 Utilisation de ARQ et HARQ dans le réseau WiMAX
3.5.1 ARQ et HARQ
3.5.2 Coopération des entités ARQ et HARQ
3.6 Conclusion
CHAPITRE 4 SIMULATION ET COMPARAISON ENTRE LES DIFFERENTS METHODES DE RETRANSMISSION
4.1 Introduction
4.1.1 Choix du simulateur
4.1.2 Présentation du logiciel OPNET Modeler
4.2 Modèle de la simulation lors de la retransmission
4.2.1 Description du modèle
4.3 Résultats
4.3.1 Délai
4.3.2 Gigue
4.3.3 Trafic reçu
4.4 Analyses des résultats
4.4.1 Scénario « Sans retransmission »
4.4.2 Scénario « ARQ »
4.4.3 Scénario « HARQ »
4.4.4 Scénario « ARQ_et_HARQ »
4.5 Conclusion
CONCLUSION
ANNEXES
