Generalites sur le reseau WiMAX

Aujourd’hui, les systèmes de communication sans fil sont de plus en plus présents dans notre vie quotidienne et ils tendent à remplacer l’utilisation excessive de câbles. Bien que les connexions à haut-débit de type ADSL se multiplient dans le monde, elles ne permettent pas la souplesse d’utilisation que procure un réseau radio sans fil surtout du point de vu mobilité. Au niveau de la gestion de la mobilité, plusieurs réseaux sans fil rencontrent des problèmes lors du déplacement de l’utilisateur tels que la perte de la connexion lors d’un changement d’un réseau à un autre ou d’une station à une autre, la vitesse de déplacement de l’utilisateur et la gestion du nombre de mobile dans une cellule.

Pour y remédier à ces divers problèmes, on va voir une technologie normalisée par IEEE, le standard 802.16, également désigné sous le nom de WiMAX qui vise à s’appliquer des débits élevés, la qualité des services, la longue gamme et de bas coûts de déploiement à une technologie sans fil d’accès sur une échelle métropolitaine. Dans sa version mobile, on a le WiMAX mobile, également baptisé IEEE 802.16e, qui prévoit la possibilité de connecter des clients mobiles au réseau internet. Le WiMAX mobile ouvre ainsi la voie à la téléphonie mobile sur IP ou plus largement à des services mobiles hauts débits.

GENERALITES SUR LE RESEAU WiMAX 

WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) est une solution pour des réseaux MAN (Metropolitan Area Network) sans fil. En utilisant un accès WiMAX, on peut atteindre théoriquement un débit jusqu´à 70 Mbps avec une distance de 50 km. WiMAX se sert de la technologie micro onde avec plusieurs bandes de fréquences. Par rapport au modèle OSI (Open Systems Interconnection), IEEE 802.16 se focalise comme tous les standards IEEE sur les couches 1 et 2. WiMAX prend en charge les transferts de type ATM (Asynchronous Transfer Mode) et IP (Internet Protocol). Pour cela il utilise une sous –couche de convergence qui permet la conversion des informations afin de les rendre exploitable par la couche MAC (Media Access Control). WiMAX couvre des zones géographiques importantes sans la contrainte d’installation d’infrastructures coûteuses pour faire parvenir la connexion jusqu’à l’utilisateur. Le premier élément de l’architecture WMAN (Wireless Metropolitan Area Network) est la station de base (BS) qui couvre une certaine zone géographique où se situent des utilisateurs immobiles ou en mouvement relativement lent qui communiquent avec la BS selon le principe du point à multipoint. Ce réseau peut fournir des débits importants et un passage à l’échelle en raison des capacités de canaux flexibles. Il offre une couverture importante, des services avec des exigences de QoS, ainsi qu’une sécurité importante. Le standard 802.16 couvre l’utilisation des bandes de fréquences de 10 à 66 GHz.

Historique

Apparu en juin 2001, WiMAX ou le retour de la BLR, la boucle locale radio (dont nous avions tant parlé voici quelques temps, est retombée dans l’oubli pour la majorité d’entre nous) est un standard de réseau sans fil métropolitain créé par les sociétés Intel et Alvarion en 2002 et ratifié par l’IEEE sous le nom de IEEE-802.16. Cette technologie censée aller là où l’ADSL (Asymetric Digital Subscriber Line) ne va pas est basée sur l’émission radiophonique de porteuse à haut débit.

Premier standard du genre, il constitue une évolution importante qui modifie le paysage technologique pour les fournisseurs et les clients des réseaux à haut débit [7]. Alors que l’ART (Autorité de Régulation des Télécoms) proposait l’ouverture d’un créneau compris entre 26 et 28 GHz, voici que l’Institute of Electrical and Electronic Engineers Standards Association vient de valider le standard IEEE 802.16. La normalisation était prévue normalement pour 2005.

Les réseaux sans fils 

Les réseaux sans fils sont basés sur une liaison utilisant des ondes radioélectriques (radio et infrarouges) en lieu et place des câbles habituels. Il existe plusieurs technologies se distinguant d’une part par la fréquence d’émission utilisée ainsi que le débit et la portée des transmissions dont on en distingue le WiMAX. Les réseaux sans fils, contrairement aux réseaux câblés permettent de relier très facilement des équipements distants d’une dizaine de mètres à quelques kilomètres. De plus l’installation de tels réseaux ne demande pas de lourds aménagements des infrastructures existantes comme c’est le cas avec les réseaux filaires. En contrepartie se pose le problème de la réglementation relative aux transmissions radioélectriques du fait de la rareté des ressources radio. Ensuite les ondes hertziennes sont difficiles à confiner dans une surface géographique restreinte, il est donc facile pour un pirate d’écouter le réseau si les informations circulent en clair. Il est donc nécessaire de mettre en place les dispositions nécessaires de telle manière à assurer une confidentialité des données circulant sur les réseaux sans fils. En résumé, la transmission sans fil dépasse de loin la limitation des câbles dans le domaine de l’infrastructure, mais limité par ses ressources et la sécurité de ses informations.

Classification des réseaux sans fils

Le choix de la technologie des réseaux sans fil s’effectue selon l’étendu de la couverture réseau et en fonction de ses caractéristiques comme la vitesse de transmission, le débit, le cout de l’infrastructure, la sécurité, la souplesse d’installation et d’usage, la consommation électrique et l’autonomie…

WPAN

Issus de la norme 802.15, ils sont de l’ordre d’une dizaine de mètres et sont prévus pour l’interconnexion des différents périphériques autonomes entre eux tel que téléphone, PDA, portable, appareil photo…Leur fréquence se répartit sur la bande de 2400 à 2483.5Mhz et ne demande pas de licence d’exploitation.

WLAN

D’une portée d’une centaine de mètres, elle est issue de la norme 802.11 (Wifi) et ses dérivées. Les plus connues sont :
• La norme 802.11a qui offre un débit de 54Mbps dans la bande des 5.3Ghz,
• La norme 802.11b qui offre un débit de 11Mbps dans la bande des 2.4Ghz,

La norme 802.11g qui est un compromis avec les deux normes précédentes en offrant un débit de 54Mbps dans la bande des 2.4Ghz.

WMAN

C’est bien le type de réseaux dont nous nous intéressons le plus puisque c’est de là que le WiMAX tire son origine, qui lui même une technologie de nos jours. De portée de 2 à 50km c’est-à-dire équivalent à l’étendu d’une ville, il est issu de la norme 802.16 et ses dérivées (802.16a, 802.16c/b, 802.16e et 802.16f) et est destiné principalement pour les opérateurs de télécommunication. Aussi appelé BWA ou Boucle Locale Radio, la norme IEEE 802.16 offre une alternative aux réseaux câblés entre différents bâtiments ou un remplacement des lignes DSL.

WWAN

Issu de la norme 802.20 et aussi appelé MBWA, ce type de réseau est en cours de développement où le marché est encore dominé par l’UMTS et ses successeurs. Mais, est également connu sous le nom de réseau cellulaire mobile, cette norme doit permettre de créer des réseaux métropolitains mobiles qui ont pour but de déployer à l’échelle mondial des réseaux sans fil hauts débits. Elle utilise des bandes de fréquences avec licence en dessous des 3.5GHz et peut offrir des débits maximum par utilisateur de 1Mbps en flux descendant et 300Kbps en flux montant avec des cellules de 15km maximum autorisant un déplacement des terminaux à plus de 250km/h (par exemple dans les Trains à Grandes Vitesses). Les principales technologies même concurrentes sont les suivantes :
• GSM (Global System for Mobile Communication ou Groupe Spécial Mobile)
• GPRS (General Packet Radio Service)
• UMTS (Universal Mobile Telecommunication System)
• WIMAX mobile ou 802.16e mais son évolution tend d’avantage à la norme 802.20 (standard de réseau sans fils poussé par Intel avec Nokia, Fujitsu et Prowim), d’ici 2010, le WIMAX mobile sera plus utilisé pour les réseaux cellulaires hauts débits que pour les réseaux métropolitains. Basé sur une bande de fréquence de 2 à 11 GHz, offrant un débit maximum de 70 Mbits/s sur 50km de portée, certains le placent en concurrent direct de l’UMTS et de la LTE, même si ce dernier est davantage destiné aux utilisateurs itinérants.

A noter que cette norme 802.20 par rapport à l’UMTS qui fonctionnant sur des terminaux centrés voix est prévue pour des terminaux centrés données mais pouvant transférer voix et données.

WRAN

Issu de la norme IEEE 802.22 ce sont des réseaux sans fil couvrant une large zone géographique. Cette norme vise à créer des réseaux sans fil dont la zone de couverture est comprise entre 40 et 100km, en utilisant la bande de fréquence VHF/UHF entre 54 et 862Mhz (fréquence de télévision). Afin d’éviter les interférences avec les canaux utilisés par les télévisions, il utilise seulement les fréquences qui ne sont pas attribuées aux chaines de télévision. Elle utilise un canal de 6.7 ou 8Mhz et peut avoir un débit de 18Mbps pour un canal de 6Mhz. Cette norme peut donc offrir un accès sans fil haut débit aux régions peu peuplées.

Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE 1 GENERALITES SUR LE RESEAU WiMAX
1.1 Introduction
1.2 Historique
1.3 Les réseaux sans fils
1.3.1 Classification des réseaux sans fils
1.3.2 Types d’interconnexion et d’architectures des réseaux sans fils
1.4 Les spécifications 802.16
1.4.1 IEEE 802.16a
1.4.2 IEEE 802.16b
1.4.3 IEEE 802.16c/d
1.4.4 IEEE 802.16e
1.4.5 IEEE 802.16f
1.4.6 Les normes en cours de développement
1.4.7 Comparaison entre les différents standards 802.16
1.5 Architecture générale des réseaux WiMAX
1.5.1 Description de l’architecture cellulaire d’un réseau WIMAX
1.5.2 Description de l’architecture en couche d’un réseau WIMAX
1.6 La Qualité de Service dans le WiMAX
1.7 Domaines d’applications du réseau WiMAX
1.8 Conclusion
CHAPITRE 2 GESTION DE LA MOBILITE DANS LE RESEAU WiMAX MOBILE
2.1 Introduction
2.2 Généralités sur la gestion de la mobilité
2.2.1 Les types de gestion de mobilité
2.2.2 Modes de fonctionnement des gestions de la mobilité
2.2.3 Objectifs de la gestion de la mobilité
2.2.4 Problèmes de la gestion de la mobilité
2.3 Etude de la gestion de la mobilité dans le réseau WiMAX mobile
2.3.1 Les particularités du réseau WiMAX mobile
2.3.2 La gestion de la mobilité dans le réseau WiMAX mobile
2.4 Conclusion
CHAPITRE 3 SIMULATION DE LA GESTION DE MOBILITE DANS LE RESEAU WiMAX MOBILE
3.1 Présentation du logiciel MATLAB et GUI
3.2 Objectifs de la simulation
3.3 Simulation d’un handover
3.3.1 Présentation de l’interface graphique
3.3.2 Déroulement de la simulation
3.4 Simulation de la gestion de la mobilité
3.4.1 Présentation de la simulation
3.4.2 Scénario de la mobilité
3.4.3 Paramètres de la simulation
3.4.4 Critères de performances
3.4.5 Présentation de l’interface graphique
3.4.6 Résultats des simulations
3.5 Conclusion
CONCLUSION GENERALE
ANNEXE 1 LES INTERFACES GRAPHIQUES
ANNEXE 2 VOIX SUR IP (VoIP)
ANNEXE 3 TERMINOLOGIE DE LA MOBILITE
BIBLIOGRAPHIE

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