Soutenance mémoire
Le terme WiMax désigne le label commercial délivré par le WiMax Forum, composé de cinquantaine de membres, dont Intel, Nokia, Fujitsu Microelectronics et China Motion Telecom et ratifié par l’IEEE sous le nom d’IEEE 802.16, aux équipements conformes à la norme 802.16 afin de garantir une interopérabilité entre les équipements de différents constructeurs au niveau de technicité (comme les débits, la bande passante, la couverture, la mobilité, etc.) [1]. 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 (Quality of Service), ainsi qu’une sécurité importante. Le standard 802.16 couvre l’utilisation des bandes de fréquences de 2 à 66 GHz [2].
Généralité sur le réseau WiMax
Le réseau WiMax est basé sur différentes version de la norme 802.16 et existe dans deux configurations fixe et mobile. La configuration fixe est utilisée pour concurrencer les technologies d’accès DSL (Digital Subscriber Line). La configuration mobile peut concurrencer les hots spots du Wifi (Wireless Fidelity) comme elle peut également concurrencer les réseaux cellulaires. Ainsi le WiMax est considéré comme une technologie B3G (Beyond 3G) .
WiMax fixe et WiMax mobile
Il y a deux sortes de WiMax : le WiMax fixe et le WiMax mobile. Le WiMax fixe a été développé sur la base du standard IEEE 802.16-2004. Les deux interfaces aériennes du WiMax fixe OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) et OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access) supportent des applications en ligne de vue (LoS ou Line Of Sight) et sans ligne de vue (NLoS ou Non Line Of Sight), et opèrent sur des fréquences règlementées ou non. Les premiers profils WiMax fixes utilisaient OFDM avec 256 sous-porteuses comme couche physique dans la bande 3.5 GHz règlementée, en utilisant une paire de canaux TDD (Time Division Duplex) /FDD (Frequency Division Duplex) de 3.5 MHz ou 7 MHz et la bande libre 5.8 GHz en utilisant un canal TDD de 10 MHz.
Le WiMax mobile est basé sur le standard IEEE 802.16e et vise en premier lieu les applications portables et mobiles en NLoS. Cependant, il permet aussi des accès fixes et nomade, le WiMax mobile apporte des caractéristiques additionnelles cruciales pour les applications mobiles : handover, gestion flexible de l’énergie (le sleep mode et le idle mode), scalabilité de la bande de fréquences, réutilisation partielle des fréquences, meilleures performances en NLoS. Le WiMax mobile opère dans la sous bande 6 GHz et supporte les bandes passantes scalables de 1.25 MHz à 20 MHz en utilisant le OFDMA scalable. Les premiers profils pour WiMax mobile couvrent les bandes de fréquences 5, 7, 8.75 10 MHz pour les spectres réglementés dans les bandes 2.3 GHz, 2.5 GHz et 3.5 GHz [5].
Objectif
Le standard IEEE802.16 vise à offrir un moyen de communication sans-fil à la fois innovant, rapide à déployer et à bas coût. En plus de cela, il entretient une interopérabilité complète avec l’ensemble des produits existants chez tous les constructeurs respectant les normes de l’IEEE. De par ses fonctionnalités, ce type de standard est un outil puissant facilitant la compétition des fournisseurs d’accès à l’internet sans-fil en fournissant une alternative performante aux méthodes d’accès filaires. Par ailleurs, le standard est implicitement destiné à étendre le marché des solutions d’accès sans fil en prenant en compte, dans son principe même, le caractère mobile des données multimédia ainsi que de leurs usagers. Ainsi, le standard IEEE802.16 cherche principalement à combler l’écart existant entre les solutions de communication sans-fil haut débit et celles de bien plus faible débit, mais qui assurent une gestion efficace de la mobilité .
Utilisations
Deux principales utilisations du WiMax fixe sont faites : une utilisation au niveau de réseaux de transport et de collecte et une utilisation au niveau de réseaux de desserte. Pour la première, il peut être utilise comme connexion pour les sites d’émission/réception Wi-Fi au réseau Internet par une dorsale radio (cette fonction est désignée par le terme ‘backhauling de hotspots’). Il est aussi possible d’utiliser les stations de base pour communiquer d’une station de base à l’autre jusqu’au réseau de l’opérateur [3] [2] [1]. Pour la deuxième utilisation, le principe repose sur le fait que des zones de couverture (‘hot zones’) soient déployées exclusivement en WiMax fixe permettent de nombreuse application parmi lesquelles on peut citer :
— Offres commerciales grand public triple play : données, voix, télévision, vidéo à la demande ;
— Couvertures conventionnelles de zones commerciales (hot zones) : zones d’activité économique, parc touristiques, centres hôteliers… ;
— Déploiements temporaires : chantiers, festivals, infrastructure de secours sur une catastrophe naturelle… ;
— Gestion de réseaux de transports intelligents ;
— Zone hospitalière étendue (lieu médicalisé) ;
— Sécurité maritime et sécurité civile ;
Le WiMax mobile permet aux utilisateurs aussi bien stationnaire que mobiles (jusqu’à 120km/h) de profiter d’une connexion haut débit en utilisant leur ordinateur portable, PDA (Personal Digital Assistant) ou smart phone, tout comme avec la 3G, à l’exception faite que le WiMax mobile offre plus d’avantages. En effet, il permet une meilleure efficacité spectrale, un meilleur support des technologies en NLoS et une qualité de services flexible et dynamique. Le WiMax mobile peut donc être comparé à la DSL avec la mobilité en plus. Quelques exemples d’applications que permet le WiMax mobile : streaming vidéo/musique, télévision en live, chat par voix/ video, jeux multi-joueurs sur Internet, accès distant au LAN (Local Area Network) du bureau.
Différents standards de 802.16
Le but de cette norme est de fournir un standard commun sur les techniques de communication afin de couvrir, en haut débit, une zone étendue. Les principales caractéristiques de la norme originale étaient :
— Une porteuse < 11 GHz.
— La technique de modulation utilisée est l’OFDM
— Un débit minimum de l’ordre de 10 Mbit/s avec une espérance d’atteindre les 100 Mbit/s.
— Une distance de couverture jusqu’à 20 km.
Quand on parle de WiMax fixe, il s’agit de la norme 802.16d et pour le WiMax mobile, il s’agit de la norme 802.16e. En fait, la norme 802.16f n’est qu’une extension offrant la possibilité d’utiliser des réseaux maillés de la norme 802.16d. Ceci étant, notre étude se focalisera surtout sur la norme 802.16d et la norme 802.16e.
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE 1 GENERALITES SUR LE WiMax
1.1 Introduction
1.2 Généralité sur le réseau WiMax
1.2.1 Historique de WiMax
1.2.2 Forum WiMax
1.2.3 WiMax fixe et WiMax mobile
1.2.4 Objectif
1.2.5 Utilisations
1.2.6 Différents standards de 802.16
1.2.7 Comparaison entre les différents standard 802.16
1.3 Architecture du réseau WiMax
1.4 Structure en couches
1.4.1 Couche physique
1.4.2 Couche MAC
1.5 Topologies WiMax
1.5.1 Mode PMP
1.5.2 Mode Mesh
1.6 Bandes de fréquences supportées dans WiMax
1.6.1 Bande 10 – 60 GHz
1.6.2 Bande 2 – 11 GHz
1.6.3 Bande sans licence et avec licence
1.7 Conclusion
CHAPITRE 2 IMPACT DE LA FREQUENCE UTILISEE SUR L’ENVIRONNEMENT DE PROPAGATION RADIO SANS FIL
2.1 Introduction
2.2 Notion de propagation
2.2.1 Propagation en espace libre
2.2.2 Propagation en environnement réel
2.2.3 Concepts basiques et caractérisation du canal radio
2.2.4 Propagation extérieure-intérieure
2.3 Environnement de propagation sans fil
2.3.1 Spectre
2.3.2 Contraintes de la propagation radio
2.3.3 Affaiblissement de parcours
2.3.4 Effet de masque
2.3.5 Evanouissements rapides
2.4 Conclusion
CHAPITRE 3 LA VoIP A TRAVERS WIMAX
3.1 Introduction
3.2 Technologie VoIP
3.2.1 Fonctionnement
3.2.2 Concepts de la VoIP
3.3 VoIP sur le réseau WiMax
3.3.1 Architecture du système de la VoIP sur le réseau WiMax
3.4 Standards VoIP
3.4.1 Protocole H323
3.4.2 Protocole SIP
3.4.3 Comparaison entre H323 et SIP
3.4.4 Le protocole MGCP
3.4.5 Protocoles de transport
3.5 Codages de la VoIP
3.5.1 Introduction
3.5.2 Différents types de codecs
3.5.3 Mean Opinion Score
3.5.4 Comparaison des codecs
3.5.5 Contraintes de la VoIP
3.6 Sécurité de la VoIP
3.7 Conclusion
CHAPITRE 4 SIMULATION DES DIFFERENTS SCENARIOS
4.1 Introduction
4.2 Description de la simulation
4.3 Outils de simulation
4.3.1 Simulateurs des réseaux informatiques et télécommunications
4.3.2 Aperçu sur l’OPNET
4.3.3 Utilisation de l’OPNET
4.4 But de la simulation
4.5 Définition des scénarios de simulation
4.5.1 Métriques d’évaluations utilisées pour la simulation
4.5.2 Configuration des différents modèles de la simulation
4.5.3 Premier scénario de simulation
4.5.4 Deuxième scénario de simulation
4.6 Résultats et interprétations
4.6.1 Premier scénario
4.6.2 Deuxième scénario
4.7 Conclusion
CONCLUSION GENERALE
ANNEXES
