Soutenance mémoire
Présentation du WiMAX
Avec le développement d’Internet, le besoin d’échange de données et d’utilisation des services multimédias est grandissant. Différentes technologies de transmission de données se sont succédées en tentant de combler les manquements des précédentes. La forte mobilité des usagers de ces services a permis le développement des technologies qui se sont parfaitement adaptées à ce nomadisme. Ainsi, de l’AMPS (Advanced Mobile Phone System) en 1979, nous sommes aujourd’hui au réseau WiMAX.
Le WiMAX acronyme de «Worldwide Interoperability for Microwave Access » est une norme technique basée sur le standard de transmission radio 802.16, validée par l’organisme international de normalisation IEEE. Elle est activement développée par le consortium WiMAX FORUM. Le terme «WiMAX» est un label commercial du 802.16 à l’instar de «Wi-Fi» pour le standard 802.11. Cette technologie est une réponse pour des connexions sans-fil à haut-débit sur des zones de couverture de plusieurs kilomètres permettant des usages en situation fixe ou en mobilité. A l’image du « Wi-Fi Alliance» pour les réseaux locaux sans fil 802.11, le «WiMAX forum» est un consortium créé en avril 2002, sous l’impulsion d’Intel et d’Alvarion pour assurer l’interopérabilité et la compatibilité entre les différents équipements exploitant les normes de réseaux étendus sans fils. C’est un forum ouvert constitué essentiellement d’équipementiers et d’opérateurs de télécommunication.
Le WiMAX forum a pour objectif de soutenir le développement et l’implémentation du standard 802.16, de promouvoir l’utilisation de la large bande sans fil et de proposer un programme de certiflcatlons et de tests.
Principe de fonctionnement et équipements nécessaires
Principe de fonctionnement
Le WiMAX fonctionne en mode infrastructure. Il permet de mettre en place une boucle locale radio, c’est-à-dire un lien par ondes radio entre une station cliente et le point de collecte appelé « station de base. Du cœur du réseau en descendant vers le terminal client, on trouve les éléments suivants:
• une liaison haut débit, par exemple par fibre optique ou par paire torsadée, alimentant l’émetteur WiMAX ;
• une antenne WiMAX, ou « station de base », placée sur un point haut (pylône, château d’eau, immeuble, …) afin d’assurer la couverture maximale;
• une station cliente assure la liaison entre l’émetteur de la zone et l’équipement connecté (modem dans le cas d’une interconnexion).
Les principaux équipements de l’interconnexion
Le fonctionnement du WiMAX repose sur un ensemble d’équipements.
La station de base
La station de base est le point central d’un réseau WiMAX. Elle ressemble aux stations cellulaires classiques et est constituée d’émetteurs-récepteurs (appelés Accès Unit: AU) qui émettent et reçoivent des ondes radios porteuses de données dans une direction donnée. Les angles couverts sont fonction des performances de l’AU.
La station cliente
Encore appelée Subscriber Unit (SU), elle communique avec la station de base à l’aide d’un émetteur-récepteur assurant ainsi la liaison entre la station de base et les autres équipements auxquels il est connecté via un modem.
Le modem
C’est l’intermédiaire entre les émetteurs radios qui reçoivent des signaux analogiques et les postes du réseau qui ne manipulent que des données numériques. Son rôle est donc de transformer les signaux reçus des postes de travail en ondes radio afin de les transmettre à l’antenne ou d’effectuer l’opération inverse lorsque les signaux proviennent de l’antenne. Le modem est relié à l’antenne par un câble en paires torsadées.
Le câble en paire torsadée
Ce câble sert à raccorder l’antenne du client ou la station de base au modem. Il est recommandé d’utilisé un câble blindé (STP Cat 5e) pour réduire au maximum les pertes liées à la connectique.
La station relais
En plus des éléments sus cités, il peut parfois être nécessaire d’utiliser une station de base relais lorsqu’il y a un site situé hors de la portée de la station de base principale. Cet élément est équipé de deux antennes (émission/réception) et joue le rôle de répéteur de signal entre la station de base et la station cliente du site distant.
Normes, catégories et couches du WiMAX
Les normes
La normalisation sert à garantir l’interopérabilité entre les équipements qui sont alors certifiés. Cela garantit un certain niveau de technicité et de sécurité entre eux. La recherche de l’interopérabilité s’obtient par les voies de la normalisation et de la certification. L’interopérabilité est un enjeu important vu que le WiMAX est défini pour une large bande de fréquences (2 à 66 GHz), dans laquelle on trouve d’autres technologies, comme le Wi-Fi, et qui autorise des débits, des portées et des usages très variés.
Le WiMAX réunit plusieurs standards, tous à des états d’avancement différents qui sont autant d’axes de travail du groupe IEEE a02.16.
Les catégories de WiMAX
Le WiMAX fixe
Il est basé sur le standard IEEE a02.16-2004 et est prévu pour un usage fixe. Dans ce cas, il est comparable au Wifi. En revanche, le WiMAX fixe n’implémente pas la gestion du Roaming/Handover. Cela implique une déconnexion/reconnexion lors du changement de station de base. Le débit théorique maximum est de 75Mbps pour une portée de 50 à 70 kilomètres sans obstacles.
Le WiMAX mobile
Aussi appelé IEEE a02.16e, il autorise la mobilité du client en assurant une itinérance horizontale: La carte du terminal client reçoit des signaux des stations de base l’entourant et choisi le meilleur signal parmi les différents signaux. Cette vérification est faite constamment, si le signal vient à s’affaiblir, la carte choisira de nouveau le meilleur signal. Avec WiMAX mobile a02.16e, de nouvelles applications peuvent être envisagées, allant jusqu’à la possibilité d’èxploiter ce réseau pour de la téléphonie sur IP. Le débit maximum théorique est de 30 Mbitls pour une portée de 2 à 4 kilomètres sans obstacles. Cette différence de performances entre les versions fixes et mobiles du WiMAX est principalement liée aux mécanismes implémentés dans les couches protocolaires de chaque version.
Les couches protocolaires du WiMAX
L’IEEE a02.16 a été développé en suivant une architecture en couches. Elle est constituée de deux couches: une couche PHY (physique) et une couche MAC (Media Access Control).
La couche PHY
La principale différence entre les versions fixe et mobile du WiMAX, se situe au niveau de la couche physique (PHY). Elle a pour but de réaliser les mécanismes de modulation/démodulation, de codage /décodage, de détection et correction d’erreur. La couche physique pour la spécification 10-66 GHZ se base sur une propagation en ligne de vue (Iine-of-Sight). Pour les spécifications du 2-11Ghz, la couche PHY a été implémentée pour répondre au cas où les stations communiqueraient en « non ligne de vue» (No line of Sight), dans le cas des environnements urbains avec la présence d’obstacles entre les stations. Pour répondre à ces spécifications, trois types d’interfaces de transmission ont été définies:
• le SC2 (Single Carrier): Elle définit une transmission sur un seul canal de fréquence;
• le multiplexage par répartition en fréquence sur des porteuses orthogonales (OFDM) ;
• la sous canalisation (OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access).
La couche MAC
C’est elle qui définit la méthode d’accès au réseau. Les mécanismes de cette couche doivent garantir la qualité de service, la sécurité et l’interopérabilité entre les équipements. Elle s’appuie sur trois sous couches à savoir, la sous- couche de convergence spécifique des couches supérieures (Service Specific Convergence Sublayer : SSCS), la sous- couche des. services communs (MAC Common Part Sublayer : CPS) et la sous- couche sécurité (Privacy Sublayer : PS). Contrairement à la couche MAC du 802.11 qui utilise le CSMAlCD comme méthode d’accès, la couche MAC du 802.16 utilise un algorithme d’ordonnancement qui alloue des ressources d’accès à chaque station cliente. Ainsi, le réseau peut contrôler les paramètres de qualité de services en répartissant dynamiquement l’allocation des ressources radio entre les stations, en fonction des besoins des applications. La bande passante offerte à chaque station peut être réduite ou augmentée, mais elle reste attribuée à la station. Cela permet à la fois de garantir la stabilité de l’accès en cas de surcharge, et d’optimiser la bande passante disponible.
|
Table des matières
Introduction générale
1. Présentation de la structure d’accueil
1.1.Historique
1.2.Missions et objectifs
1.3.Organisation
1.4.Répartition géographique des sites
2. Etude du projet
2.1.Analyse et critique de l’existant
2.1.1. Analyse de l’existant.
2.1.2. Critique de l’existant
2.2. Objectifs et résultats attendus
2.2.1. Objectifs
2.2.2. Résultats attendus
2.3.Contraintes dans le choix de la techonologie
3. Etude des solutions d’interconnexion
3.1. Les solutions filaires
3.1.1. Les liaisons louées ou liaisons spécialisées
3.1.2. La fibre optique
3.2. Les solutions sans fils
3.2.1. Les réseaux privés virtuels
3.2.2. La boucle locale radio
3.3.Choix de solution optimale
3.3.1. Les critères de choix
3.3.2. La solution optimale
4. Etude approfondie de la technologie retenue
4.1. Présentation du WiMAX
4.2. Principe de fonctionnement et équipements nécessaires
4.2.1. Principe de fonctionnement
4.2.2. Les principaux équipements de l’interconnexion
4.3. Normes, catégories et couches du WiMAX
4.3.1. Les normes
4.3.2. Les catégories de WiMAX
4.3.3. Les couches protocolaires du WiMAX
4.4.Techniques radios du WiMAX
4.4.1. La modulation
4.4.2. Les codes correcteurs d’erreurs
4.4.3. Le contrôle de puissance
4.4.4. L’architecture Multiple-Input Multiple-Output
4.5. Les mécanismes de sécurité et la notion de qualité de services
4.5.1. Les mécanismes de sécurité
4.5.2. La notion de la qualité de service
4.6. Facteurs influents sur une liaison WiMAX
4.6.1. Les caractéristiques des équipements d’interconnexion
4.6.2. Les facteurs d’atténuation
4.6.3. Le bilan de liaison
4.7. Les Domaines d’application du WiMAX
5. Déploiement et sécurisation
5.1.Déploiement
5.1.1. Démarche générale à suivre pour le déploiement
5.1.2. Etude du terrain
5.1.3. Détermination des caractéristiques de transmission
5.1.4. Choix des équipements d’interconnexion
5.2.Sécurisation
5.2.1. Sécurité physique du réseau
5.2.2. Sécurité logique du réseau
5.2.3. Règles générales de sécurité
5.3.L’architecture de l’interconnexion
5.4.Gestion du réseau
5.5.Coût estimatif
Conclusion générale
Bibliographie
Télécharger le rapport complet
