Soutenance mémoire
Généralités sur le réseau WiMax
Origines du WiMax
Le réseau WiMAX a été, a l’origine, crée par les sociétés Intel et Alvarion en 2002, poussé par un consortium d’une cinquantaine de membres, dont Intel, Nokia, Fujitsu Microelectronics et China Motion Telecom et ratifié par l’IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineer) sous le nom de IEEE 802.16 . Plus exactement, WiMax est le label commercial délivré par le WiMax Forum aux équipements conformes à la norme IEEE 802.16 qui est apparue en 2001. La norme 802.16 a connu de nombreuses évolutions au fur et à mesure qu’elle gagne en popularité. Destinées originellement a desservir les zones les plus éloignées en haut debit en tant que réseau d’accès, cette norme s’oriente de plus en plus vers la mobilité notamment dans la version 802.16 e. Le WiMAX est principalement fondé sur une topologie en étoile bien que la topologie maillée soit possible.
La communication peut être réalisée en ligne de vue (LOS : Line Of Sight) ou non (NLOS). La dernière mouture du standard qui nous intéresse ici est le standard IEEE 802.16 2005 qui couvre les terminaux mobiles et définit des mécanismes évolués de gestion des handovers. Il est à noter que l’infrastructure point-Multipoints de la boucle locale radio, bien qu’utilisant les technologies LMDS (Local Multipoint Distribution System) et MMDS (Microwave Multipoint Distribution System) dans les bandes 3,5 et 26 GHz a souffert d’un manque de standardisation de l’ensemble du dispositif. Les candidats ont peu à peu déclaré forfait. I.3.3 Principe de fonctionnement du WIMAX Le principe de fonctionnement du WIMAX est simple : une station émettrice (station de base) émet des ondes radio (hertziennes), dans la bande de fréquence de 2,5 GHZ (3,5 GHZ en Europe), qui sera captée par plusieurs antennes d’abonnés, ainsi que par d’autres stations WiMAX conçues pour jouer le rôle de relais.
Dans un système WiMAX, la station de base est connectée au réseau public en utilisant la fibre optique, le câble, la liaison à ondes radio, ou n’importe autre connexion point à point haute vitesse, connu sous le nom de backhaul. Dans certains cas comme dans les réseaux de topologie maillée, la connexion PMP (Point à Multipoint) est aussi utilisée comme La station de base sert ses abonnés en utilisant des connexions point à multipoints. Elle utilise la couche MAC pour leur allouer des liens montants, entre les stations clients SSs et la BS, et des liens descendants, reliant la BS aux SSs, selon les besoins en bande passante. Les SSs peuvent représenter un seul utilisateur, comme elles peuvent former un réseau sans fil ou filaire. Le mode Ligne Of Sight (LOS) utilise une antenne qui pointe directement la station de base du WiMAX. Dans ce cas, les hautes fréquences sont utilisées. Celles-ci peuvent atteindre les 66 MHZ où il y a moins d’interférences et plus de bande passante (Pareek 2006). Un signal émis par une station de base peut franchir de petits obstacles, tels que les maisons et les arbres. On parlera alors d’une communication NLOS (Non Line Of Sight). Une communication NLOS connaît une diminution en termes de débit, qui pourra atteindre les 20Mbits/s. En outre, les grands obstacles tels que les collines et les grands immeubles ne peuvent malheureusement pas être franchis par les signaux WiMAX. Les connexions LOS sont donc plus puissantes et plus stables que les connexions NLOS, qui connaissent un taux d’erreur plus élevé.
La desserte avec WiMAX
La desserte a pour objectif de relier le client final à un réseau métropolitain afin qu’il puisse accéder à Internet. Ce service est habituellement effectué par les DSLAM ou les hot spots Wiski. Pour cela, le client doit posséder un récepteur WiMAX (une puce intégrée ou une borne) et se trouver dans le champ d’action (jusqu’à 5 km) d’un émetteur. La transmission entre le client et son hot spot WiMAX est dite en « non ligne de vue » (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 (la desserte) que se joue l’avenir du WiMAX mobile. Le standard WiMax permet une connexion sans fil entre une station de base et des milliers d’abonnés sans nécessiter une ligne visuelle directe (LOS, Line Of Sight ou NLOS pour Non Line Of Sight). Dans un réseau, la collecte consiste à relier les points d’accès au backbone de l’opérateur (dorsale) assurant ainsi la connexion avec Internet. On appelle ce mécanisme le « backhauling » de hotspots. La transmission se fait en « ligne de vue » (LOS), grâce à des émetteurs WiMax placés suffisamment haut (sur des antennes).
«Hand Over » Trois méthodes de « handover » sont supportées par le standard 802.16e, à savoir : le « Hard handoff » (HHO), le « Fast Base Station Switching » (FBSS) et le « Macro Diversity Handover » (MDHO). De ceux-ci, le HHO est obligatoire alors que FBSS et MDHO sont deux modes optionnels. Le WiMAX forum a développé plusieurs techniques pour l’amélioration du HHO au niveau du standard 802.16e. Ces améliorations ont été développées dans le but de garder un délai handover inférieur à 50 millisecondes. Quand il s’agit d’un FBSS, la station mobile (MS) et la station de base (BS) maintiennent une liste des BSs impliquées dans le FBSS avec le MS. Cet ensemble est appelé un Ensemble Actif (ou Active Set). Le MS suit de près les stations de bases inclues dans le « Active Set ». Le BS avec lequel le MS s’échange les données (en UL et DL) s’appelle un BS relais, ainsi le MS communique seulement avec le BS relais de l’Active Set. La transition d’un BS relais à un autre se fait sans aucune invocation de messages de signalisation d’un HO explicite. Un FBSS est déclenché par une décision d’un MS d’échanger du trafic avec un BS relais qui peut changer au sein du Active Set. Le MS commence d’abord par balayer les BS voisines et choisit celles qui sont susceptibles d’être inclues dans le Active Set, puis signale les BSs sélectionnées, et la procédure de mise à jour du Active Set est exécutée par le MS et les BSs. Une exigence importante du FBSS c’est que les données sont transmises simultanément à tous les membres d’un Active Set qui sont capables de servir le MS. Lorsqu’il s’agit d’un MDHO, le BS maintient un Active Set contenant les BSs Impliquées avec le MS. Parmi les BS de l’Active Set, une station de base est choisie comme un BS relais. Lorsqu’il s’agit d’un MDHO, le MS communique avec toutes les stations de bases dans l’Active Set. Un MDHO est déclenché quand un MS décide de transmettre ou recevoir des messages de trafic et de la part de plusieurs stations de bases dans le même intervalle de temps.
Conclusion générale
Ces dernières années ont connu un essor sans précédent dans les nouvelles technologies de communications et ceci notamment grâce au développement de l’internet. Face à l’explosion de la demande d’accès au haut débit et notamment dans les situations de mobilité, plusieurs réseaux radio en développement actuellement permettent d’offrir des capacités haut débit pour l’offre des services. L’objectif principal de notre travail est de dimensionner un réseau WiMAX fixe. Pour cela, nous avons commencé par présenter le réseau d’accès à large bande WiMax, son émergence et ses spécificités ainsi que l’évolution de sa norme 802.16x. C’est de ce fait là qu’on a entamé le second chapitre et qui concerne la présentation des différentes couches protocolaires, les techniques de multiplexage et de modulation. En troisième chapitre, nous avons étudié, les différentes étapes de dimensionnement proprement dite qu’il suit un operateur pour déployer son réseau. On a commencé par citer les différents modèles de propagation en déterminant les pertes de chemin pour chaque type de modèle, puis nous avons cerné aussi les différents paramètres du bilan de liaison et les paramètres de services pour aboutir à un calcul du nombre nécessaire de stations de base. En quatrième chapitre, nous avons mis en place un outil de dimensionnement d’un réseau WiMAX , a comme entrée un environnement radio, modèle de trafic, densité d’abonnes et comme sortie, une architecture et dimensionnement du réseau. Ainsi, nous avons étudié l’effet de certains paramètres radio tels que la distance émetteur/récepteur, la hauteur de station de base et la hauteur de l’antenne réceptrice sur les pertes de chemin Ce projet nous a permis de montrer le processus de dimensionnement du réseau WiMAX en termes couverture et capacité.
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Table des matières
Introduction générale
Chapitre I : Généralités sur le réseau WiMAX
I.1 Introduction
I.2 L’historique du WiMAX
I.2.1 Origines du WiMAX
I.2.2 Les différentes normes
I.2.3 Apport de WiMAX
I.3 Architectures du réseau WiMAX
I.3.1 Le sous système radio : Accès Service Network (ASN)
I.3.2 Le CSN: Connectivity Service Network
I.3.3 Principe de fonctionnement du WiMAX
I.4 Les Types du WiMAX
I.4.1 WIMAX fixe
I.4.2 WiMAX mobile
I.5 Les applications du WiMAX
I.6 La desserte avec WiMAX
I.7 WiMAX face à WiFi
I.8 Conclusion
ChapitreII : Etude technique de la technologie Wimax
II.1 Introduction
II.2 Etude technique de WiMAX
II.2.1 La couche MAC
II.2.2 La couche physique
II.3 Les techniques de multiplexage
II.3.1 Le multiplexage par répartition orthogonale de fréquence
II.3.2 Les avantages de l’OFDM
II.3.3 Les inconvénients de l’OFDM
II.3.4 L’OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access)
II.3.5 MIMO : Multiple Imput Multipe Output
II.3.6 Modulation adaptative
II.4 Techniques de Duplexage
II.4.1 TDD (Time Division Duplexing)
II.4.2 FDD (Frequency Division Duplexing)
II.5 Architecture en couche de la norme 802.16e ou WiMAX mobile
II.5.1 La couche Physique
II.5.1 La couche MAC
II.5.1.1 Contrôle de puissance
II.5.1.2 «Hand Over »
II.6 Conclusion
ChapitreIII : Dimensionnement d’un réseau Wimax
III.1 Introduction
III.2 Dimensionnement d’un réseau WiMAX
III.2.1 Processus de dimensionnement du réseau WiMAX
III.2.2 Choix de la bande de fréquence
III.2.3 Choix du type de Dimensionnement
III.3 Modèles de propagation
III.3.1 Rôle des modèles de propagation
III.3.2 Types de modèles de propagation
III.3.2.1 Le modèle de propagation (Espace libre)
III.3.2.2 Modèle COST 231 Hata
III.3.2.3 Modèle d’Erceg
III.4 Bilan de Liaison
III.4.1 Puissance émise
III.4.2 Sensibilité de réception
III.4.3 Affaiblissement maximum tolérabsle
III.5 Dimensionnement suivant la portée ou la couverture
III.5.1 Détermination de la portée d’une cellule
III.5.2 Dimensionnement suivant la capacité
III.5.2.1 Détermination du Trafic par abonné
III.5.2.2 Détermination du Trafic agrégé pour une zone donnée
III.5.2.3 Détermination de la capacité moyenne par secteur
III.6 Débit – Portée
III.7 Conclusion
Chapitre IV : Résultats du dimensionnement
IV.1 Introduction
IV.2 Outil de dimensionnement
IV.3 Dimensionnement orienté couverture ou portée
IV.3.1 calcul de pertes du chemin
IV.3.2 Calcul de la portée de la station de base
IV.4 Dimensionnement orienté capacité
V.5 Conclusion
Conclusion générale
Bibliographie
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